Enigma

Je několik let po válce. Profesor matematiky Alan Turing sedí na policejní stanici zatčený kvůli homosexualitě. Detektiv, který ho vyšetřuje, ví, že Turing má mnoho tajemství a je rozhodnutý zjistit, jaká to jsou. Tak začíná film jménem Imitation game, jeden z nejslavnějších filmů věnovaných enigmě. Jak souvisí snad úplně nejslavnější šifrovací přístroj s poněkud potrhlým britským profesorem matematiky? Na tuto a další otázky Vám dá odpověď moje práce, kterou jsem se rozhodla enigmě věnovat. Pokud máte radši filmy než čtení esejí, stačí Vám základní informace a historické nepřesnosti vám nevadí, pak Vám můžu zmíněný film s klidným svědomím doporučit. 

Pár slov úvodem

Dnes žijeme ve světě, kdy kolem nás poletují osobní informace o miliardách lidí, kteří by je sami osobně nikdy nikomu neřekli. Tito lidé jsou často neskutečně naivní a nebo už natolik otupělí, že jim tento vstup do jejich soukromí nevadí až do chvíle, kdy k nějakému konfliktu dojde. A pak už je pro ně zpravidla pozdě. Zjistit plány svého protivníka nebo konkurenta je strategická výhoda, která dokáže zásadním způsobem ovlivnit průběh libovolného konfliktu. Ať už se jedná o obchod, diplomatická rozhodnutí nebo válečný konflikt.

Vždycky proto existovaly, existují a budou existovat pokusy o zamezení nebo prolomení cizí komunikace. Ať už to bylo zajímání poslů, lovení poštovních holubů, odposlouchávání radiových relací či hackování serverů obsahujících důležitá data. Informace jsou bez diskuze velmi důležitým zdrojem, který pomáhá konflikty vyhrávat. Válka o informace se dnes přesunula do kyberprostoru, virtuálního světa, kde se vede stejně nelítostná válka, jako ty, které se vedly ve 20. století a je naivní myslet si, že když je to válka jen virtuální, že nemá svoje oběti. Centralizace informací a technologický pokrok, který nám usnadňuje život, nás zároveň činí na technologiích závislými a zranitelnými. Stačí jeden úspěšný útok a dojde k paralyzování dopravy, vyřazení nemocnice, banky nebo policejní databáze. Výsledkem je chaos, který zabraňuje sebelepší organizaci pracovat naplno.

Největším válečným konfliktem 20. století byla bezesporu druhá světová válka. Válka, která se vedla bez počítačů, bez internetu nebo satelitů. K odhalování pozic nepřítele sloužily letecké průzkumy, k posílání zpráv se používalo radiových vln a každý s jednoduchým přijímačem a správnou frekvencí mohl odposlouchávat. Zašifrování zpráv se tedy stalo nutností a kdo chtěl znát obsah zpráv, musel je umět dešifrovat. Německo, které rozpoutalo krvavý konflikt si toho bylo moc dobře vědomo a vyvinulo velmi komplexní šifrovací zařízení, které jim mělo umožnit posílat své zprávy bez rizika. Toto zařízení se jmenuje enigma.

Enigma

Enigma byla přenosný šifrovací stroj vyrobený v Německu již ve 20. letech 20. století. Nejdřív sloužila pro šifrování civilních zpráv a později po úpravách, které vyžadovala bezpečnost, jej začala hojně využívat i armáda. Enigma pak byla využívána Německem během druhé světové války k zašifrování drtivé většiny zpráv, protože panovalo obecné přesvědčení, že ji prostě nelze prolomit.

Enigma je šifrovací stroj založený na rotorech, které jsou řazené za sebou na jedné ose a které jsou součástí uzavřeného elektrického obvodu. Dále je zde i krokový mechanismus, který při stisknutí klávesy mohl jedním nebo více rotory pootočit. Operátor nastavil enigmu dle zadání a zbytek už bylo triviální. Stačilo zmáčknout písmeno, to sepnulo uzavřený elektrický obvod, který vedl přes všechny rotory cestami, které odpovídaly nastavení, došlo k rozsvícení písmena, které bylo zašifrovanou verzí zadaného písmene a zároveň došlo k pootočení rotorů. Pokud tedy operátor stiskl stejné písmeno dvakrát za sebou, díky pootočení rotorů a tedy jinému uzavřenému obvodu, došlo k rozsvícení odlišných písmen. Množství možných kombinací bylo skutečně ohromující, a proto se věřilo, že prolomit enigmu v reálném čase není v lidských silách. V průběhu války pak byl počet rotorů ještě zvýšen a tím pádem došlo i ke zvýšení počtu možných kombinací. Každý den stačilo jednoduše změnit nastavení enigmy a kdokoliv, kdo se snažil šifru prolomit klasickými cestami, mohl začít od začátku.

Bletchley Park

Velká Británie se s tím, ale nehodlala smířit. Prolomit šifrované zprávy byl již od začátku jediný způsob, jak vyhrát válku. Stovky lodí končily na mořském dně díky organizovaným útokům ponorek, které mezi sebou vedly kvůli koordinaci velice živou komunikaci. Jenže všechny zprávy byly šifrované pomocí enigmy, takže i když spojenci zprávy zachytili, nedokázali z nich užitečné informace dostat. A tak se prolomení enigmy stalo otázkou přežití. A tak Britové už na začátku války shromáždili elitu britské inteligence na venkově kousek od Londýna a dali jim za úkol, co bylo považováno za nemožné, tedy prolomit enigmu. Mezi nejvýznamnější členy skupiny pařili matematici Gordon Welchman a Alan Turing, kryptoanalitik a úspěšný šachista Hugh Alexander či Stuart Milner-Barry, rovněž šachista a specialista na lámání kódů.

Prolomení enigmy

Polské zásluhy

Veškeré zásluhy za prolomení enigmy jsou připisovány právě Britům, ale Poláci se po zveřejnění některých tajemství druhé světové války začali hlasitě dožadovat svého prvenství. Byli to totiž oni, kdo dokázal prolomit enigmu už ve třicátých letech a dokázali číst šifrované německé zprávy šest a půl roku, aniž by o tom komukoliv řekli. Poláci zjistili, že na začátku každé německé zprávy bylo šest písmen, které jsou ve skutečnosti dvě stejné trojice a od této informace se pak odrazili při lámání šifry. K prolomení pak používali zařízení zvané „bomba“, zařízení navržené Marianem Rejewskim. Zařízení mělo jednoduše simulovat různá nastavení enigmy a hledalo správné řešení.

Všechno změnil začátek války. Kvůli bezpečnosti se Němci na konci roku 1938 rozhodli přidat enigmě dva další rotory, navíc enigmu upravili tak, že se potočili vždy pouze tři rotory z pěti, které nyní enigma měla. To Poláky dostalo do vážných problémů, protože se jimi navržené řešení s takovou úpravou vyrovnávalo jen obtížně. Nebylo to proto, že by nová enigma využívala nějaký nový trik, bylo to zkrátka proto, že počet kombinací se navýšil takovým způsobem, že polská metoda začala být jednoduše příliš pomalá a nedokonalá a změnit to znamenalo řešit nové technické problémy a navýšit počty lidí. A tak se informace o prolomení enigmy dostala ke spojencům a tedy i k nově vzniklé skupině v Bletchley Parku.

Turingova "bomba"

Alan Turing se nechal polským řešením inspirovat. Navrhl svojí vlastní „bombu“, která byla mnohem univerzálnější a efektivnější než ta polská. Metoda dešifrování byla v zásadě prostá. Při znalosti otevřeného textu a šifrované zprávy je možné pokusit se určit klíč a o to přesně se „bomba“ snažila. Otevřený text spojenci samozřejmě neměli. Jenže němečtí operátoři byli taky jen lidé s konkrétními zvyky a vojáci nejsou žádní spisovatelé, mají svůj zavedený žargon a standardizované postupy. Proto bylo možné se pokusit uhodnout, jaké slovo nebo více slov odpovídá určité kombinaci znaků v textu. Zjednodušení bylo v tom, že znak odpovídal znaku, nebyly žádné další posuny nebo změny v počtu znaků. Uhádnout otevřený text nebylo vždycky až tak přímočaré, jak by se mohlo zdát z filmu. Bylo potřeba znát onen žargon a seznámit se se zvyky a zlozvyky operátorů. Někdy prostě bylo potřeba zkoušet, dokud se to nepovedlo nebo dokud nepřišla půlnoc, kdy Němci přešli na novou šifru. Ale pokud byl odhad správný a „bomba“ úspěšná, pak byl získán klíč pro zprávy daného dne a bylo možné je začít pomocí klíče luštit.

První „bomba“ byla uvedena do provozu v březnu 1940 a dostala jméno Victory. Na konci dubna 1940 se povedlo Britům zajmout německou ponorku, kde byl nalezen i záznam, jaké bylo nastavení enigmy poslední tři dny před dopadením ponorky. Díky znalosti nastavení bylo možné ověřit, zda „bomba“ pracuje správně. O pár měsíců později přišel Gordon s úpravou, která výrazně zvýšila výkon „bomby“. Nové zařízení bylo sestrojeno a uvedeno do provozu v srpnu 1940. S pomocí těchto dvou dešifrovacích zařízení bylo do konce roku 1940 dohromady prolomeno 178 šifer.

Nutno ale podotknout, že každá složka armády Wehrmachtu používala vlastní denní klíč a neexistovala pouze jedna verze enigmy. Třeba letectvo používalo enigmu o pěti rotorech, zatímco mariňáci měli enigmu s osmi rotory. Tajemství, že byla enigma prolomena, teď museli pečlivě chránit Britové a jejich nejbližší spojenci. A tajili to dlouho a dobře, protože enigma byla ještě i po válce používána k šifrování důležitých zpráv a Britové ze své výhody samozřejmě těžili.

V roce 1941 pak dešifrování zpráv probíhalo dále, ale i přes nesporné úspěchy začal celý tým propadat frustraci, protože nebyla šance dešifrovat všechny zachycené zprávy. Bylo jich prostě příliš mnoho. Nakonec v říjnu 1941 napsali dopis Churchillovi, v němž bylo Turingovo jméno uvedeno jako hlavní a kde vysvětlili svoje problémy, zejména nedostatek zdrojů. Jejich hlavním argumentem bylo, že náklady na postavení dalších zařízení a najmutí dalších lidí jsou neporovnatelně menší, než cena, jakou musí Britové platit, když není zpráva dešifrována včas. Odpověď nikdy nedostali. Tu dostal generál Ismay, šéf Churchillovi kanceláře. Stálo v ní „Ujistěte se, že mají vše, co potřebují, a pak mi dejte vědět, že se tak stalo.“ A najednou šlo vše hladce. Do konce války bylo sestrojeno více než dvě stě dešifrovacích zařízení, které byly rozmístěny na více místech Británie, aby případné bombardování nezničilo všechny najednou.

Nástupci

Vývoj šifrovacích zařízení během války se samozřejmě nezastavil a s tím musela přijít i patřičná odpověď v podobě nových strojů, které pomáhaly s dešifrováním. Wehrmacht vyvinul nové šifrovací stroje Lorenz, které měly dvanáct šifrovacích rotorů. Metoda i postupy se příliš nezměnily. Šifrování pomocí rotorů v té době používaly prakticky všechny šifrovací stroje. Britským úspěchem zase bylo, že se jim povedlo sestavit šifrovací stroj, který dokázal zreprodukovat algoritmus německých šifer a s touto novou metodou byli schopni dešifrovat jakoukoliv německou šifru. Jenže někdy se zpožděním až dvou měsíců. A tak byl vyvinut a v roce 1944 spuštěn elektronkový počítač Colossus a ještě před koncem války i jeho nástupce Colossus II., který byl zdaleka největším počítačem své doby a který měl i možnost naprogramování a je tak považován za první programovatelný elektronický počítač vůbec. Co předtím trvalo týdny, dokázal Colossus II. zvládnout za hodiny.

Neslavný konec slavných

Alan Turing i Gordon Welchman byli vizionáři a dokázali položit základy moderních odvětví.

Gordon Welchman

Gordon se zaměřil na něco, co je nyní známo jako analýza komunikace. Jednoduše sledoval odkud a kam zprávy putují. Aniž znal obsah vlastních zpráv, byl schopen určit rozložení nepřátelských jednotek, což samo o sobě bylo strategicky velmi významné. Přispěl i ke konstrukci „bomby“ a mohl si připsat i úspěchy v reorganizaci a zefektivnění celé struktury, která se podílela na dešifrování zpráv.

Po druhé světové válce odešel do Spojených států, kde získal nejvyšší bezpečnostní prověrku a pomáhal s vývojem obranných technologií. Mnohem výkonnější počítače mu daly možnosti, které předtím neměl. Navrhl vytvoření sítě, která spojovala jednotky a v reálném čase poskytovala informace o tom, kde jsou a co dělají. Gordon svému nápadu říkal podkova, ale dnes ho známe pod názvem cloud. Jeho myšlenky byly natolik revoluční, že do dnes nebyly překonány. A to se mu stalo osudným.

V roce 1974 vyšla vládou schválená kniha bývalého důstojníka MI6, která poprvé odhalovala, jakou roli hrála kryptoanalýza ve druhé světové válce. To přivedlo Gordona na nápad, že by mohl sepsat knihu vlastní a dát budoucím generacím nahlédnout do důležitého kusu historie. Gordon neměl přístup k oficiálním záznamům, které byly stále utajované, ale i tak se do toho pustil jen na základě svých zkušeností. Věřil, že dokáže sdělit důležité informace, aniž by porušil tajemství, která pomáhal chránit.

Knihu psal dlouhých sedm let. Kniha obsahovala nejen jeho autentická svědectví, ale rovněž i informace o analýze komunikace a poukazovala i na to, že Amerika dělá stejné bezpečnostní chyby, jako Německo dříve. Informace publikované v knize byly sice staré 40 let, ale jeho objevy byly pro tajné služby stále tak důležité, že jejich zveřejnění považovaly za nebezpečné pro bezpečnost státu. Gordon byl obviněn z porušení válečných tajemství a NSA mu šlapala na paty všude, kde se dalo. Byl zbaven bezpečností prověrky, a přestože se snažil až do konce svého života se očistit, nepovedlo se mu to.

Alan Turing

Alan Turing stál zase u zrodu počítačů a svým návrhem „bomby“ velmi přispěl k prolomení Enigmy. Ale jeho osud byl ještě pohnutější než Gordonův. V lednu roku 1952 byl Alanův byt vykraden, on sám ohlásil vloupání policii. Během vyšetřování však vyšlo najevo, že Alan měl vztah s mladíkem jménem Murray a protože homosexuální vztahy byly dle britských zákonů zločinem, dostal se Alan v březnu před soud. Zde mu byla prokázána vina a on dostal na vybranou, buď půjde do vězení, nebo zůstane na svobodě, ale podstoupí hormonální léčbu, která byla v zásadě chemickou kastrací. Alan si vybral léčbu.

I on však přišel o bezpečnostní prověrku, což mu znemožnilo pokračovat v jeho práci pro vládu a britskou zpravodajskou službu. V červnu 1954 byl Alan Turing nalezen mrtev ve svém domě. Bylo mu pouhých 41 let. Příčinou smrti byl kyanid a smrt byla prohlášena za sebevraždu, protože poblíž těla bylo objeveno nakousané jablko. Alan miloval pohádku Sněhurka a sedm trpaslíků a mělo se za to, že on sám jablko napustil kyanidem a pak ho snědl. Jablko však nikdy na přítomnost kyanidu testováno nebylo. Není již tedy možné zjistit, zda to opravdu byla sebevražda či nehoda, protože Alan s kyanidem pracoval a jeho smrt mohly způsobit kyanidové výpary. Existují však i konspirační teorie, že byl odstraněn. Malého projevu vděčnosti se mu ale nakonec přece jen dostalo. V roce 2013 mu královna Alžběta II. udělila posmrtně milost a ocenila jeho bezpříkladné činy.

Závěrem

Dneska už jsou počítače snad úplně všude. Digitální hodinky, které monitorují a vyhodnocují Vaše životní funkce nebo počítají kroky, pračka či auto, které samo dokáže diagnostikovat svojí závadu a o letadlech nebo mobilních telefonech ani nemluvím a to všechno napojeno na globální síť, která vám s radostí spočítá kolik jste toho uběhli, zaznamená kudy jste běželi a všechny informace někde uloží, pokud byste se k nim chtěli později vrátit.

Dneska si už jen málokdo umí představit život bez využití technologií. Proč taky, když technologie tak moc usnadňují život. Cenou, kterou za to platíme, je ztráta části svého soukromí. Co nám hraje do karet je to, že pravděpodobně nikoho nezajímáme. Jenom v Evropě žije tři čtvrtě miliardy lidí a my jsme anonymní součástí toho davu. Jedinec je statisticky nevýznamná položka a množství shromážděných dat je tak enormní, že se tím člověk nedokáže prohrabat. Jenže člověk nedokázal prolomit ani enigmu a proto si k tomu sestrojil počítač. Šifrování i dešifrování získalo s využitím počítačů úplně jiný rozměr. To co by lidem trvalo celou věčnost dokázal už počítač Colossus II. zvládnout za hodiny. A Colossus nebyl ničím ve srovnání s počítači, které máme k dispozici nyní a slepá důvěra, že jsme dokonale chráněni, tak není úplně na místě.

Poděkování

Na závěr bych chtěla poděkovat madam Aki, že mě při zadání této práce nijak neomezovala a i když se jedná spíše o výlet do historie, věřím, že to je důležitý kousek historie a není od věci nějakou přijatelnou formou ho přiblížit i lidem, co se o kryptologii vůbec nezajímají.