Летом 1940 года Пендеред был откомандирован на фирму, изготовившую опытный образец «Паука». С собой он захватил 13-буквенный «подстрочник» «Funk Gymnastik», чтобы удостовериться в работоспособности образца. Для «Бомбы» Тьюринга нахождение ключевой установки по этому «подстрочнику» было бы непосильной задачей. «Паук» же выдержал это нелегкое испытание с успехом. Инженеры фирмы установили его в некоторое начальное состояние в соответствии с «подстрочником» и подключили к электросети. «Паук» с оглушительным грохотом заработал, во все стороны полетели искры, вокруг засуетились люди, которые то и дело подбегали к «Пауку» и производили им одним ведомые манипуляции. Каждый раз, когда «Паук» находил какую-то ключевую установку, его диски некоторое время продолжали по инерции вращаться, прежде чем окончательно останавливались. Сотрудник фирмы, глядя на реле «Паука», считывал информацию о найденной ключевой установке и передавал Пендереду, который удалялся в другую комнату, чтобы там без помех ее проанализировать.
По правде говоря, Пендеред особо не надеялся, что искомая ключевая установка будет найдена с помощью такого довольно примитивного устройства, каким был «Паук». Тем не менее он тщательно проверял каждую ключевую установку, пользуясь копией «Энигмы», которую привез с собой из Блетчли-Парка. Пендеред устанавливал ее диски в положение, определяемое ключевой установкой, и набивал на клавиатуре первые буквы шифровки. Он знал, что если ключевая установка верна, то после «подстрочника» на световой панели «Энигмы» появится осмысленный текст на немецком языке. И когда такой текст наконец появился, Пендеред понял, что «Паук» с возложенной на него задачей справился ключевая установка для «Энигмы» была вскрыта.
8 августа 1940 года первый «Паук» был установлен в Блетчли-Парке.
Ценные трофеи
4 февраля 1940 года адмирал Карл Дениц, командующий немецким подводным флотом, прибыл на военно-морскую базу в Вильгельмсхейвене, чтобы пожелать удачи экипажу подлодки У-33, которая должна была отправиться в район западного побережья Шотландии и установить там несколько мин. Задание было очень опасным, поскольку У-33 предстояло не только забраться глубоко в тыл противника, но и действовать на мелководье, где у нее практически не было шансов скрыться от преследования. А это, в свою очередь, означало, что шифровальная машина «Энигма», которой была оснащена У-33, могла попасть в руки англичан.
Дениц прекрасно понимал, как он рискует, посылая У-33 на это задание. Еще слишком свежи были воспоминания о пережитой тревоге, когда в условленное время на связь не вышла подводная лодка У-26, которая минировала прибрежные воды вблизи военно-морской базы на юге Англии. И хотя в тот раз все обошлось, Дениц распорядился, чтобы подводные лодки, занимающиеся установкой мин, оставляли «Энигмы» на берегу. В своем дневнике Дениц написал: «Это означает, что они должны отправиться прямо в то место, где им предстоит осуществить минирование, и возвратиться обратно на базу сразу по завершении операции. С ними нельзя будет связаться используя «Энигму», как с другими подводными лодками».
Позднее Дениц сделал еще одну запись в дневнике: «Поскольку риск попадания секретных документов и шифров в руки противника слишком велик, если лодка будет потоплена на мелководье, следует смириться с вытекающими отсюда недостатками и трудностями»
Однако в случае с У-33 указанное правило соблюдено не было. Дениц решил, что оно не распространяется на океанские подводные лодки, подобные У-33, которая была не специализированной субмариной для установки мин, а ударным боевым кораблем, оснащенным смертоносными торпедами. Таких субмарин у Деница было всего 27, и он посчитал, что У-33 сможет сделать кое-что полезное помимо простой установки нескольких мин у побережья противника. Ведь только за первые пять месяцев войны немецкий подводный флот потопил 154 корабля общим водоизмещением в 530 тысяч тонн. Однако на плаву у англичан оставалось около 3 тысяч судов, водоизмещение которых превышало 17 миллионов тонн. И Дениц надеялся, что У-33 поможет сократить это число. Все надежды Деница едва не перечеркнула авария, которая произошла 4 февраля 1940 года. Во время погрузочных работ У-33 вдруг стала стремительно уходить под воду, и только своевременные решительные действия дежурного офицера, который распорядился удалить воду из балластных отсеков, помогли предотвратить катастрофу. При тщательном осмотре подводной лодки в ее обшивке были обнаружены две дыры, однако не было никакой уверенности, что именно они стали причиной аварии.
Вильгельм Дрески, 30-летний капитан У-33, планировал прибыть к месту установки мин в ночь с субботы на воскресенье 11 февраля 1940 года. Там субмарина должна была лечь на дно, переждать дневные часы, а после наступления сумерек всплыть и выполнить минирование. Затем под покровом ночи У-33 следовало отбыть в открытый океан, где она была бы в относительной безопасности. Однако планам Дрески не суждено было осуществиться. У-33 прибыла на место с опозданием на сутки. Начав всплытие, она чудом избежала столкновения с кораблем, следовавшим в противоположном направлении. Это был английский разведчик «Смотрящий», который Дрески ошибочно принял за противолодочный крейсер. На самом «Смотрящем» всплывающую вражескую подлодку не заметили. Однако примерно в 3 часа ночи оператор гидрофона на «Смотрящем» услышал характерный звук дизельного двигателя. Капитан «Смотрящего» Хью Прайс приказал изменить курс и включить прожекторы. Около 4 часов утра на «Смотрящем» засекли У-33 с помощью сонара, и Прайс распорядился сбросить первую глубинную бомбу.
Сначала Дрески планировал переждать атаку английского корабля, отлежавшись на дне. Затем изменил свое решение и отдал приказ освободиться от части воды в балластных танках подлодки и начать частичное всплытие. Но выяснилось, что лодка получила повреждения и всплыть не может. Оставалось только попытаться сдвинуть У-33 с места, полностью продув ее балластные танки. Но такие действия привели бы к полному всплытию подлодки. И если бы У-33 удалось сразу после всплытия начать обратное погружение, она благополучно ушла бы от преследования, так как разрывы глубинных бомб вывели из строя сонар на «Смотрящем» и англичане уже не смогли бы отслеживать перемещения немецкой подлодки под водой.
В 5.22 Дрески отдал приказ продуть балластные танки и У-33 начала всплытие. Дрески распорядился, чтобы после всплытия команда покинула лодку. Одновременно он велел инженерам поджечь бикфордовы шнуры, чтобы привести в действие взрывные устройства, установленные по периметру У-33. Дрески также приказал троим подводникам забрать диски «Энигмы», чтобы при первой же возможности выбросить их в море. Двое сделали все именно так, как им было приказано, а третий, Фридрих Кумпф, забыл избавиться от дисков, которые положил в карман брюк. После того как Кумпф был поднят на борт «Смотрящего», он подошел к Хайнцу Роттманну, офицеру с У-33, и растерянно сказал: «Господин лейтенант, кажется, я забыл выбросить диски».
Когда Кумпф и Роттманн подошли к месту на палубе, где валялись мокрые брюки Кумпфа, которые он снял, взобравшись на борт «Смотрящего», дисков в них уже не было. Их передали Прайсу, причем человек, сделавший это, явно никогда раньше не имел дела с шифраторами, поскольку позднее рассказал своему товарищу, что нашел в карманах брюк одного из спасенных немецких подводников «что-то вроде шестеренок от велосипеда».
С подводной лодки У-33 было захвачено три диска «Энигмы», что существенно облегчило задачу английским криптоаналитикам, бившимся над взломом ее военно-морской модификации. Дело в том, что немецкая армия и авиация были оснащены «Энигмами», в которые можно было устанавливать любые три диска из пяти, прилагавшихся к каждому ее экземпляру. А немецкие военные моряки довели общее число используемых дисков до восьми, чтобы обеспечить более высокий уровень защиты для своих сообщений.
Однако, прежде чем попытаться наладить чтение немецких военно-морских шифровок, в Блетчли-Парке предстояло разобраться с индикаторной системой, применявшейся для того, чтобы отправитель сообщения мог довести до сведения получателя разовый ключ, который был использован для зашифрования сообщения. Индикаторная система, взятая на вооружение немецким военным флотом, была значительно более сложной, чем принятая в армии и авиации.
С 1 мая 1937 года военные моряки отказались от двукратного шифрования разовых ключей, которым в армии и авиации все еще продолжали пользоваться в начале 1940 года. В отличие от своих коллег в других родах войск, которые выбирали разовый ключ по собственному усмотрению, оператор военно-морской «Энигмы» должен был взять трехбуквенную группу (на языке криптографов ее принято именовать триграммой) из специальной книги. Остановив свой выбор на какой-то триграмме (скажем, ABC), он обращался к списку суточных ключей, брал оттуда другую триграмму (пусть это будет DEF) и с ее помощью шифровал ABC. Получившаяся в результате триграмма (к примеру, XYZ) представляла собой искомый разовый ключ для шифрования текущего сообщения. Такой метод шифрования был достаточно надежным, поскольку исключал ситуацию, при которой ленивый или чрезмерно торопливый оператор «Энигмы» мог выбрать тривиальный разовый ключ (типа AAA).
В дополнение к ABC от оператора «Энигмы» требовалось выбрать вторую триграмму (допустим, GHI). Затем необходимо было расположить первую триграмму под второй, добавив в начало верхней строки и в конец нижней по одной случайно выбранной букве:
На следующем шаге каждая колонка, или биграмма, подлежала преобразованию в другую биграмму в соответствии со специальной таблицей биграмм. Результат этого преобразования мог выглядеть, например, так:
Далее полученные буквы менялись местами следующим образом:
Это и был так называемый индикатор, который оператор ставил в незашифрованном виде в начале и в конце каждого сообщения. Получатель сообщения проделывал все перечисленные манипуляции в обратном порядке и, вычленив триграмму ABC, использовал в качестве ключа DEF, чтобы путем расшифрования ABC узнать разовый ключ (XYZ), который применялся для шифрования полученного сообщения, и прочесть это сообщение.
В конце 1939 года Тьюринг сумел составить общее представление об индикаторной системе. В качестве рабочего материала для проверки своих гипотез Тьюринг использовал семь ключевых установок для военно-морской «Энигмы». Эти ключевые установки своим английским коллегам передали поляки в ходе встречи, которая состоялась в июле 1939 года в Варшаве. Уже после того, как в мае 1937 года в индикаторную систему были внесены изменения, поляки сумели вскрыть несколько ключевых установок для военно-морской «Энигмы», воспользовавшись двумя оплошностями, допущенными немцами.
Во-первых, изменив индикаторную систему, немцы неосмотрительно оставили прежним порядок следования дисков «Энигмы» и положение на них колец. А во-вторых, в качестве исключения, на одном из немецких торпедных катеров оператору «Энигмы» некоторое время было разрешено одновременно применять и старую, и новую индикаторные системы. Благодаря этим оплошностям в самом начале мая 1937 года поляки смогли вскрыть несколько разовых ключей, которые затем вместе с соответствующими индикаторами передали Тьюрингу. Проанализировав их, Тьюринг догадался, как получатель сообщения преобразовывал индикатор в разовый ключ, который затем использовался для расшифрования этого сообщения.
Однако разобраться в сути индикаторной системы еще не означало, что полученные знания можно применить для чтения немецких шифровок. Необходимо было реконструировать таблицу биграмм. 1 ноября 1939 года Тьюринг написал докладную записку, озаглавленную «Ситуация с военно-морской «Энигмой». В этой записке говорилось, что работа над взломом военно-морской «Энигмы» зашла в тупик. При наличии «подстрочника» с помощью «Паука» можно было вскрыть таблицу биграмм, что позволило бы читать немецкие шифровки, пока эта таблица использовалась немцами. Однако для нахождения «подстрочника» необходимо было прочесть некоторое число шифрованных сообщений. В результате выходило, что без «подстрочника» читать немецкие шифровки невозможно, а без чтения шифровок нельзя найти «подстрочник». Единственным выходом из создавшейся ситуации, по мнению Тьюринга, могла стать удачная военно-морская операция по захвату самой «Энигмы» и ключевых установок для нее. В апреле 1940 года англичане упустили хорошую возможность захватить немецкую подводную лодку вместе с экипажем и секретными документами. 15 апреля 1940 года недалеко от побережья Норвегии два английских эсминца засекли У-49, подкрадывавшуюся к войсковому конвою, который они сопровождали. С помощью глубинных бомб эсминцы вынудили У-49 всплыть на поверхность. Однако надеждам англичан взять немецкую подводную лодку на абордаж, прежде чем ее покинет команда, не суждено было сбыться. Для этого в первую очередь следовало все имевшиеся на борту английских эсминцев орудия направить на рубку У-49, чтобы немцы и носа высунуть из нее не могли. Если бы немецкие подводники оказались блокированы внутри У-49, призовая команда[1] англичан могла попытаться захватить «Энигму» и ключевые установки для нее до того, как они были выброшены в море.
Один из английских моряков попытался было воспрепятствовать немцам выбраться на поверхность, открыв по У-49 ураганный огонь из пулемета. Однако другой моряк посчитал, что его товарищ сошел с ума, и ударом кулака свалил его с ног. Возможность заполучить «Энигму» вместе с ключевыми установками была упущена. К тому времени, когда капитан эсминца снарядил на У-49 призовую команду, было слишком поздно команда немецкой подводной лодки успела избавиться и от самой «Энигмы», и от секретных документов к ней.
Инцидент с У-49 побудил Чарльза Форбса, командующего английским военно-морским флотом, издать 5 июня 1940 года приказ с изложением тактики, которой должны придерживаться капитаны эсминцев, увидевшие немецкую подводную лодку. В приказе, в частности, говорилось: «До последнего времени мы не принимали достаточно решительных мер, чтобы не давать немецким подводникам покидать свои лодки или уничтожать документы. Действия, которые следует предпринять, если была замечена всплывающая немецкая подводная лодка, должны быть направлены на взятие под контроль люка рубки на капитанском мостике, прежде чем команде удастся подняться наверх. Для этого ближайший к лодке эсминец должен на полной скорости проследовать мимо подводной лодки, одновременно открыв огонь из пулемета по вражеским подводникам по мере того, как они будут вылезать из люка, а не по людям, которые уже выбрались из него и помышляют только о том, как бы сдаться в плен или сбежать. Лучше всего будет, если в самом начале в выходном отверстии люка застрянет тело».