Джон Уильям Джеймисон Херивел (29 августа 1918 - 18 января 2011) [1] был британским историком науки и бывшим взломщиком кодов Второй мировой войны в Блетчли-парке . [2]
Как взломщик кода, связанный с криптоанализом загадки , Херивеля помнят главным образом за открытие того, что вскоре было названо наконечником Геривеля или Herivelismus . Геривелизм состоял из идеи, наконечника Геривеля и метода определения того, применяется ли он, с помощью квадрата Геривеля . [3] Это было основано на понимании Херивелем привычек немецких операторов шифровальной машины Enigma, что позволило Блетчли Парку легко вывести часть ежедневного ключа . В течение короткого, но критического периода после мая 1940 г. наконечник Геривеля в сочетании с " cillies""(другой класс ошибок оператора) был основным методом, использованным для решения Enigma.
После войны Херивел стал академиком, изучая историю и философию науки в Королевском университете Белфаста , в частности Исаака Ньютона , Джозефа Фурье , Христиана Гюйгенса . Выйдя на пенсию, он написал автобиографический отчет о своей работе в Блетчли-парке под названием Herivelismus and the German Military Enigma . [4]
Набор в Блетчли Парк
Джон Херивел родился в Белфасте и учился в методистском колледже Белфаста с 1924 по 1936 год. В 1937 году он был удостоен стипендии Китченера для изучения математики в Сидней-Сассексском колледже в Кембридже , где его руководителем был Гордон Уэлчман . [5] [6] Велчман завербовал Херивела в Школу государственного кодекса и шифра (GC&CS) в Блетчли-парке . Велчман работал с Аланом Тьюрингом в недавно созданной секции « Хижина 6 », созданной для решения загадки армии и авиации. [7] Херивел, которому тогда был 21 год, прибыл в Блетчли 29 января 1940 г. [8] и был проинформирован об «Энигме» Аланом Тьюрингом и Тони Кендриком. [9]
Enigma
В то время, когда Херивел начал работать в Блетчли-парке, у Hut 6 был лишь ограниченный успех с сообщениями, зашифрованными с помощью Enigma, в основном из сети Enigma Люфтваффе, известной как "Red". [7] [9] [10] Он работал вместе с Дэвидом Рисом , другим математиком из Кембриджа, нанятым Велчманом, в соседней школе Элмерса, тестируя возможные решения и разрабатывая настройки коммутационной панели. [7] Процесс был медленным, однако Херивел был полон решимости найти способ улучшить их атаку, и он проводил вечера, пытаясь придумать способы сделать это. [9]
Перехваченные сообщения в кодировке Морзе были зашифрованы немцами Enigma , электромеханической шифровальной машиной с ротором, в которой реализован полиалфавитный шифр . Основная модель, использовавшаяся в 1940 году, имела три ротора, которые прокладывали электрический путь от клавиатуры к ламповой панели. При нажатии клавиши загоралась одна лампа, а крайний правый ротор двигался вперед на одну букву. Это изменило электрический путь, так что при повторном нажатии той же клавиши загоралась другая буква. В одном из 26 положений выемка на крайнем правом роторе зацепляется со средним ротором, так что два ротора продвигаются вместе, и аналогично средний ротор зацепляется с крайним левым ротором, давая очень долгий период времени до начала последовательности. повторяется (26 × 26 × 26 = 17 576). Кольцо на роторе, которое содержало выемку и таким образом заставляло следующий ротор двигаться вперед, могло быть установлено в любое из 26 положений. Три ротора были выбраны из пяти, что дало 60 различных способов установки роторов в машине. Однако, поскольку немцы установили правило, что ни один ротор не должен находиться в одном и том же положении в последующие дни, если роторы предыдущих дней и их положения были известны, это число было сокращено до 32.
Машина Enigma работала взаимно, так что идентичная машина с идентичными настройками при подаче зашифрованных букв показывала расшифрованные буквы на световом табло. В Хижине 6 были машины-реплики Энигмы, которые были логически идентичны машинам, которые использовали немцы. Для расшифровки перехваченных сообщений требовалось, чтобы были известны выбор роторов, настройки кольца и соединения коммутационной панели. В это время первые три буквы прелюдии к сообщению использовались в качестве индикатора, чтобы сообщить принимающему оператору буквы, которые должны появиться в окнах для этого конкретного сообщения. [11]
Наконечник Herivel
В феврале 1940 года Херивел догадался, что некоторые ленивые немецкие шифровальщики могут выдать настройки кольца Enigma ( Ringstellung ) в своем первом сообщении за день. Если бы было несколько ленивых клерков, первое сообщение Grundstellung s не было бы случайным, а было бы сгруппировано вокруг Ringstellung . [12] Это прозрение стало известно как подсказка Херивеля. В то время в этом не было необходимости, потому что Люфтваффе дважды шифровало свои ключи сообщений, чтобы можно было использовать такие методы, как листы Зигальского . В мае 1940 года немцы заблокировали ключи с двойным шифрованием. [13] Другие методы стали неэффективными, Блетчли-Парк начал использовать наконечник Херивеля, чтобы прервать движение Люфтваффе. Это продолжало оставаться основным методом, пока бомба не была доставлена в августе 1940 года. [14] [15] [16]
Процедура шифрования Enigma
Роторы и положение кольца, содержащего выемку, меняли ежедневно. Настройки были определены в кодовой книге, которая была общей для всех операторов в этой сети. В начале каждого дня, до того, как какие-либо сообщения были отправлены или получены, операторы Enigma реализовали дневной выбор ротора и настройки кольца. Выбрав три ротора, они отрегулировали параметры колец. Это можно было сделать до того, как роторы будут установлены на их оси или после того, как они были вставлены в машину. Было возможно регулировать настройки колец нагруженных роторов, перемещая подпружиненный стопорный штифт вправо и поворачивая ротор, чтобы отобразить указанную букву. Херивел считал вполне вероятным, что по крайней мере некоторые операторы отрегулируют кольца после того, как они установят роторы в машину. [17] Установив кольца с алфавитом и закрыв крышку, оператор должен был затем переместить роторы подальше от позиций, которые отображали три буквы настройки кольца в окнах, но некоторые операторы этого не сделали.
Великое прозрение Херивеля пришло к нему однажды вечером в феврале 1940 года, когда он отдыхал перед огнем своей домовладелицы. Напряженные или ленивые операторы, которые устанавливали кольца, когда роторы были в машине, могли затем оставить настройку кольца наверху или рядом с ним и использовать эти три буквы для первого сообщения дня. [18]
Для каждого переданного сообщения отправляющий оператор должен следовать стандартной процедуре. С сентября 1938 года он будет использовать начальную позицию, чтобы зашифровать индикатор и послать его открытым , а затем ключ сообщения, который был зашифрован при этой настройке. Если бы установкой на земле (нем. Grundstellung ) был, например, GKX , он затем использовал бы Enigma с роторами, установленными на GKX, чтобы зашифровать настройку сообщения , которую он мог бы выбрать в качестве RTQ ; который может быть зашифрован в LLP . (До мая 1940 г. настройка зашифрованного сообщения повторялась, но это не имеет значения для понимания Херивеля .) Затем оператор переводил свои роторы в режим RTQ и зашифровывал фактическое сообщение. Таким образом, преамбула сообщения будет состоять из незашифрованной наземной настройки ( GKX ), за которой следует зашифрованная настройка сообщения ( LLP ). Оператор-получатель Enigma может использовать эту информацию для восстановления настройки сообщения, а затем расшифровать сообщение.
Настройка на грунт ( GKX в приведенном выше примере) должна была быть выбрана случайным образом, но Херивел рассудил, что если операторы будут ленивы, спешат или находятся под другим давлением, они могут просто использовать те настройки ротора, которые в данный момент отображаются на машине. [17] Если это было первое сообщение дня, и оператор установил параметры кольца с роторами, уже находящимися внутри машины, положение ротора, отображаемое в настоящее время на машине, вполне могло быть самой установкой кольца или быть очень близким к нему. (Если такая ситуация возникла в приведенном выше примере, GKX будет настройкой звонка или близкой к ней).
Польские криптографы использовали эту идею в PC Bruno во время Фанейской войны . [19]
Площадь Геривеля
На следующий день после его озарения коллеги Херивела согласились, что его идея может быть использована в Enigma. [8] Хижина 6 начала искать эффект, предсказанный наводкой Херивеля, и организовала раннюю отправку первых сообщений дня от каждой передающей станции. [17] Они построили индикаторы в сетке, названной «квадратом Геривеля», [20] пример которого показан ниже. Строки и столбцы сетки помечены алфавитом. Первый индикатор первого сообщения дня, полученного от каждой станции в сети, был введен в сетку. Это было сделано путем нахождения столбца, соответствующего первой букве, строки, соответствующей второй букве, и ввода третьей буквы в ячейку, где пересекаются строка и столбец. Например, GKX будет записан путем ввода X в ячейке в столбце G и строки K .
АБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЫЭЮЯ-------------------------------------------------- --------Z | | ZY | S | YX | | XW | L | WV | | VU | E | UТ | | TS | | SR | K | RQ | S | QP | | PO | | ON | N | NM | X | ML | WT | LK | XY | KJ | WX | JЯ | | ЯH | Q | HG | | GF | | FE | А | ЕD | | DC | V | CB | J | BА | P | A-------------------------------------------------- -------- АБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЫЭЮЯ
Совет Херивеля предполагал, что будет кластер записей близко друг к другу, такой как кластер вокруг GKX в приведенном выше примере. Это сузило бы количество вариантов настройки кольца с 17 576 до небольшого набора возможностей, возможно, от 6 до 30, которые можно было бы тестировать индивидуально.
Однако эффект, предсказанный Херивелем, не сразу проявился в трафике Enigma [18] , и Блетчли-Парк должен был продолжать полагаться на другую технику, чтобы попасть в Enigma: метод « перфорированных листов », который был передан в польскими криптологами. Ситуация изменилась 1 мая 1940 года, когда немцы изменили процедуру индикации, сделав метод перфорированного листа устаревшим. Хижина 6 внезапно не смогла расшифровать Enigma.
К счастью для взломщиков кодов, схема, предсказанная наводкой Херивеля, начала проявляться вскоре после 10 мая, когда немцы вторглись в Нидерланды и Бельгию. Дэвид Рис заметил скопление на индикаторах , [17] и 22 мая сообщение Люфтваффе, отправленное 20 мая, было расшифровано впервые после изменения процедуры. [21]
Дополнительные ключевые компоненты
Хотя наконечник Herivel предоставил настройки кольца Enigma, он не предоставил другие части ключа Enigma: порядок ротора и настройки коммутационной панели. Ключ Люфтваффе в то время выбирал из 5 роторов, поэтому было 60 возможных заказов на винты. Кроме того, может быть от 8 до 10 соединений коммутационной панели, что означает, что все, кроме 6 из 26 букв, заменяются коммутационной панелью. Взломщикам кода пришлось использовать другие методы, чтобы найти оставшиеся части ключа Enigma.
Наконечник Herivel использовался в сочетании с другим классом ошибок оператора, известным как « cillies », для решения настроек и расшифровки сообщений. [18] [22]
Наконечник Herivel использовался в течение нескольких месяцев, пока не были готовы к использованию специализированные машины для взлома кода, разработанные Аланом Тьюрингом , так называемые « бомбы ». [23]
Признание
Гордон Велчман писал, что подсказка Херивела была жизненно важной частью взлома Enigma в Блетчли-парке.
Если бы Херивель не был завербован в январе 1940 года, кто бы подумал о наводке Херивеля, без которой мы потерпели бы поражение в мае 1940 года, не имея возможности поддерживать непрерывность, пока бомбы не начали прибывать много месяцев спустя? Пусть не будет заблуждений по поводу последнего пункта. Нарушение непрерывности на всех этапах было бы очень серьезным, если не катастрофическим » [24].
Из-за важности его вклада Херивел был выделен и представлен Уинстону Черчиллю во время посещения Блетчли-парка. [25] Он также обучал криптоанализу Enigma группе американцев, прикомандированных к Хижине 6, на интенсивном двухнедельном курсе. [26] Херивел позже работал администратором в « Ньюманри », отделе, ответственном за решение немецких телетайпов с использованием машинных методов, таких как компьютеры Colossus , [27] в качестве помощника главы отдела, математика Макса Ньюмана . [28]
В 2005 году исследователи, изучающие набор зашифрованных с помощью Enigma сообщений времен Второй мировой войны, отметили возникновение кластеризации сообщений от августа 1941 года, как и предсказывал совет Херивеля [29].
После Второй мировой войны
После окончания войны Херивел в течение года преподавал математику в школе [6], но обнаружил, что не может справиться с «шумными мальчиками». [30] Затем он поступил в Королевский университет в Белфасте, где стал читателем по истории и философии науки. Одним из учеников, которым он руководил, был актер Саймон Кэллоу , который сказал о нем:
Я был совершенно поражен. Он был прекрасным учителем по старинке. Во время своих уроков он варил чай и тосты на костре. (Он был) очень глубоким мыслителем, но очень неожиданным в своих подходах, но не было ощущения, что он сделал что-то экстраординарное со своей жизнью. Это было его поколение; они не целовались и не рассказывали. [31]
Он опубликовал книги и статьи об Исааке Ньютоне , Джозефе Фурье и Христиане Гюйгенсе . Его публикации включают:
- Herivel, JW (апрель 1955 г.), «Вывод уравнений движения идеальной жидкости по принципу Гамильтона», Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society , 51 (2): 344–349, Bibcode : 1955PCPS ... 51. .344H , DOI : 10,1017 / S0305004100030267
- Херивел, Джон (1965), Предпосылки к принципам Ньютона: исследование динамических исследований Ньютона в 1664–1684 годах на основе оригинальных рукописей из Портсмутской коллекции в библиотеке Кембриджского университета , Clarendon Press
- Herivel, JW (декабрь 1966), "Аспекты французской теоретической физики в XIX веке", Британский журнал по истории науки , 3 (2): 109-132, DOI : 10,1017 / S0007087400003794 Исследование, на котором основана эта статья, было проведено в Париже в 1964 году с помощью Биржи Марк, присужденной французским правительством через свое посольство в Лондоне, и с помощью гранта Исследовательского комитета Академического совета Королевского университета. , Белфаст.
- Херивел, Джон ; Уильямс, Л. Пирс (ноябрь 1975 г.), «Джозеф Фурье: человек и физик», Physics Today , 28 (11): 65, Bibcode : 1975PhT .... 28k..65H , doi : 10.1063 / 1.3069206
- Херивел, Джон (1975), Джозеф Фурье: человек и физик , Clarendon Press
- Herivel, JW (декабрь 1960), "Открытие Ньютоном закона центробежных сил", Isis , 51 (4): 546-553, DOI : 10,1086 / 349412 , JSTOR 228612 , S2CID 143523512
- Herivel, JW (декабрь 1965 г.), "Первое решение Ньютона к задаче Кеплера движения", Британский журнал по истории науки , 2 (4): 350-354, DOI : 10,1017 / s0007087400002508 , JSTOR 4024891
- Херивел, Джон В. (1970), «Достижение Ньютона в динамике», Annus Mirabilis сэра Исаака Ньютона: 1666-1966 : 120–135
В 1978 году он ушел в Оксфорд , где он стал научным сотрудником в All Souls College . [6] На пенсии он опубликовал:
- Херивел, Джон (2008), Herivelismus и немецкая военная загадка , M&M Baldwin
Он умер в Оксфорде в 2011 году. [34]
У него осталась дочь Жозефина Херивель .
Заметки
- ^ Смит, Майкл (13 февраля 2011 г.), «Некролог Джона Херивела: один из самых блестящих взломщиков кодов военного времени в Блетчли-Парке» , The Guardian , получено 20 июля 2011 г.
- ^ «Некрологи спецназа: Джон Херивел» , The Telegraph , 20 июля 2011 г. , получено 20 июля 2011 г.
- ^ Herivel 2008 , стр. 10 ошибка harvnb: несколько целей (2 ×): CITEREFHerivel2008 ( справка )
- ^ Herivel 2008 harvnb error: несколько целей (2 ×): CITEREFHerivel2008 ( справка )
- ^ Herivel 2008 , стр. 75 ошибка harvnb: несколько целей (2 ×): CITEREFHerivel2008 ( справка )
- ^ а б в "Некролог - Джон Херивел" , Методистский колледж Белфаста , 28 января 2011 г., архивировано с оригинала 27 июля 2011 г. , извлечено 20 июля 2011 г.
- ^ a b c Себаг-Монтефиоре 2000 , стр. 90
- ^ a b Welchman 1997 , стр. 200
- ^ a b c Смит 1998 , стр. 42
- ^ Welchman 1997 , стр. 230
- ^ Риджменантс, Дирк, "Enigma Message Procedure" , Cipher Machines and Cryptology , получено 19 ноября 2009 г.
- ^ Сибэг-Монтефиоре 2000 , стр. 81 год
- ^ Стрипп, Алан (9 ноября 1999 г.). «Как работает загадка» . НОВА . PBS Online.
- ^ «Блетчли-Парк - Вспоминая Херивела и наконечника Херивела» . 23 января 2011 . Дата обращения 5 августа 2016 .
Однако 1 мая немцы изменили свои методы, сделав существующие методы непригодными. Алан Тьюринг и его команда уже предвидели это изменение и строили машину (Bombe - фактически компьютер) для декодирования сообщений. Это оставило людей [так в оригинале] с 1 мая по 1 августа, пока строилась Бомба.
- ^ Сибэг-Монтефиоре 2000 , стр. 81 утверждает, что Блетчли искал скопления, но не находил их до мая 1940 года. "После того, как 1 мая 1940 года немцы изменили свою систему индикаторов, что означало, что никакие сообщения Enigma, кроме тех, что были в Норвегии, не читались, идея Херивела стала что еще более важно, поскольку это была одна из немногих зацепок, которые имели взломщики кодов ».
- ^ Hinsley et al. 1988 , стр. 954 говорит, что первая британская бомба прибыла 18 марта 1940 года. Хинсли заявляет, что «Уэлчман ... объяснение« наконечника Херивеля »является неполным». FH Hinsley, EE Thomas, CAG Simkins, CFG Ransom, British Intelligence in the Second World War: Its Influence on Strategy and Operations , Vol 3 Part 2, Cambridge University Press, British Crown Copyright, ISBN 0-521-351960 https://books.google.com/books?id=OMsOIZeMPW8C&pg=PA954&lpg=PA954&hl=en
- ^ а б в г Смит 1998 , стр. 43 год
- ^ a b c Себаг-Монтефиоре 2000 , стр. 91
- ^ Козачук, Владислав (1984), Каспарек, Кристофер (редактор), Enignma: Как немецкий машинный шифр был взломан и как его читали союзники во Второй мировой войне , Университетские публикации Америки, стр. 83–84, ISBN 0-89093-547-5,
"... было обнаружено, что немецкие шифровальщики, установив свои Enigmas в исходное положение и закрыв металлическую крышку, выбирали в качестве ключа сообщения (Spuchschlüssel) буквы, видимые в стеклянных окнах.
- ^ Welchman 1997 , стр. 100
- ^ Сибэг-Монтефиоре 2000 , стр. 92
- ^ Welchman 1997 , стр. 104-110
- ^ Welchman 1997 , стр. 231
- ^ Welchman 1997 , стр. 223
- Перейти ↑ Smith 1998 , p. 78
- ^ История американской дивизии 6813 , октябрь 1945 г. , извлечено 20 июля 2011 г.
- Перейти ↑ Good 1993 , pp. 160–161
- ^ Ньюман, Уильям (2006), «Макс Ньюман - математик, взломщик кодов и пионер компьютеров», в Copeland, B. Jack (ed.), Colossus: The Secrets of Bletchley Park's Codebreaking Computers , Oxford: Oxford University Press, стр. 176 –188, ISBN 978-0-19-284055-4
- ^ Салливан, Джефф; Weierud, Frode (2005), «Взлом немецких армейских шифров» (PDF) , Cryptologia , 29 (3), стр. 193–232, doi : 10.1080 / 01611190508951299 , S2CID 23474156 , заархивировано из оригинала (PDF) 24 августа 2006 г. , получено 20 июля 2011 г.
- ^ Джонс, Дэниел (27 мая 2001 г.), « Возвращение в Блетчли: скромный герой войны возвращается на сцену своего величайшего триумфа по взлому кода» , заархивировано из оригинала 24 декабря 2012 г. , извлечено 20 июля 2011 г.
- ^ Сюрприз Саймона Келлоу: наставником в университете Теспиана был влиятельный взломщик кодов, Джон Херивел. , Bletchley Park Trust, 5 ноября 2013 г. , получено 8 февраля 2014 г.
- ^ «Взломщик кода Второй мировой войны в Блетчли-парке Джон Херивел награжден мемориальной доской» . BBC News . ВЕЛИКОБРИТАНИЯ: BBC . 10 мая 2014 . Проверено 29 декабря 2015 года .
- ^ Табличка № 31149 на открытых табличках
- ^ «Джон Херивел: взломщик кодов в Блетчли-парке» , Oxford Mail , 17 февраля 2011 г.
Рекомендации
- Хорошо, Джек (1993), Enigma and Fishв Hinsley & Stripp 1993 , стр. 149–166.
- Херивел, Джон (2008), Herivelismus and the German Military Enigma , Cleobury Mortimer, Shropshire: M&M Baldwin, ISBN 978-0947712464 В нем содержится отчет о довоенной работе над Enigma в Польше, написанный с вниманием профессионального историка.
- Hinsley, FH ; Стрипп, Алан, ред. (1993) [1992], Codebreakers: The Inside Story of Bletchley Park , Oxford: Oxford University Press, ISBN. 978-0-19-280132-6
- Себаг-Монтефиоре, Хью (2000), Enigma: Битва за кодекс , ISBN 0-471-40738-0
- Смит, Майкл (1998), Станция X: Взломщики кодов Блетчли-Парка , ISBN 0-7522-2189-2
- Велчман, Гордон (1997) [1982], История Хижины Шесть: Нарушение кодов загадки , Клеобери Мортимер, Шропшир: M & M Baldwin, ISBN 0-947712-34-8
Внешние ссылки
- "Mind of a Codebreaker", веб-сайт, сопутствующий "Decoding Nazi Secrets", первоначально транслировался 9 ноября 1999 года. Часть первая и часть вторая . (Содержит аналогичный материал по Herivel Tip to Smith, 1998).