Летом 1920 года в Прагу прибыла миссия советского Красного Креста, в состав которой входили и сотрудники военной разведки. Однако официально она не имела права на собственный радиопередатчик. Поэтому зашифрованные депеши шифровальному отделу передавала 3-я секция Министерства иностранных дел (далее — МИД) Чехословацкой республики (далее — ЧСР). МИД оставлял себе копии, а оригиналы отправляла в Москву военная радиостанция, располагавшаяся в Праге на Петршине. Она же принимала приказы из Советской России для председателя миссии, копии которых тоже отправлялись в архив.
Большевики были уверены, что их шифровальные ключи полностью безопасны. Это подтверждает телеграмма советского наркома по иностранным делам Георгия Чичерина от 9 сентября 1920 года пражской делегации: «Дешифровка наших депеш без знания ключа маловероятна. Примите все меры для защиты ключа и дешифрованных депеш. Особо секретные депеши нужно хорошо зашифровывать».
Полное представление о враждебных операциях русского представителя МИД ЧСР получил только впоследствии, когда началась дешифровка его рабочих телеграмм на линии Прага — Москва.
В сентябре 1921 года Прага обратилась к одному из лучших криптологов мира Андре Ланге из швейцарской Лозанны с просьбой дешифровать русские депеши. Советник в Берне Павел Барачек заплатил ему 2250 швейцарских франков аванса, что составляло приблизительно двухнедельную зарплату местного чиновника. Однако Ланге, который прославился во время войны, вернул депеши через полгода: «К сожалению, я не могу прочитать. Ключ взломать невозможно».
Осенью 1921 года дешифровать депеши попытался чехословацкий криптоаналитик Франтишек Клубичко. После консультации с офицером Главного штаба (далее — ГШ) Армии ЧСР штабным капитаном Йозефом Ружеком Клубичко нашел методику для их дешифровки. В конце года он прочитал первую депешу.
Клубичко в своем докладе от 13 ноября 1938 года писал: «Расшифровано 143 русских и 51 украинская депеша в 1921, 1922 и 1923 годах. Работы приостановлены и возобновлены летом 1926 года. В 1926-27 годах было расшифровано еще 146 депеш. Они были зашифрованы несколькими ключами, и у каждой был свой индивидуальный пароль, поэтому даже после обнаружения метода каждая депеша представляла самостоятельную проблему».
В общей сложности Клубичко и его коллеги прочли 280 телеграмм, и только около 20 им так и не удалось дешифровать. Не исключено, что среди них мы нашли бы ответы на некоторые важнейшие вопросы, которые остались без ответа. В частности, о поддержке восстания в Галиции, о поисках доступа к Генштабу и о координации деятельности чешских коммунистов.
В 1922 году штабскапитан Ружек создал и возглавил криптологическое подразделение в составе разведывательного отделения ГШ Армии ЧР. Его учителем был Андреас Фигль, австрийский криптолог военной дешифрировальной службы (нем. Dechiffrierdienst), которая входила в состав разведывательной службы Его Величества Императора Франца Иосифа I (нем. Evidenzbüro).
В начале своей карьеры он занимался криптологической деятельностью частным порядком, но после того, как получил много теоретических и практических знаний, изучая доступную специальную литературу и известные на то время шифры, достиг высокого профессионального уровня.
В 1924–1925 годах Ружек организовал и вел заочные письменные курсы для обучения военнослужащих профессии криптоаналитика-дешифровщика. Сначала в армейских кругах он находил талантливых учеников, а затем присылал им письменные задания. Конечно, с возрастающей сложностью заданий количество курсантов постепенно уменьшалось. Поскольку армейское начальство не понимало важности такого образования, курсанты могли учиться только в свободное от службы время.
Йозеф Ружек всегда подчеркивал, что качественное обучение армейских дешифровщиков затем «окупится сторицей», но понимания «верхов» так и не нашел. Теоретические и практические знания, полученные в результате курсовых занятий, вошли в обширное 10-летнее исследование под названием «Системы шифрования и инструкции по раскрытию криптограмм».
В результате 3-х заочных курсов он получил группу из 4-х сотрудников, названную как «ШИФР», которая была сосредоточена на шифровании корреспонденции, проходящей среди военных в представительствах ЧСР за рубежом и в штаб-квартире.
Обеспечение операций шифрования в армейских системах связи, а также прослушивание радиопереговоров и перехват переписки противника находилось в ведении командования объединенными силами Армии ЧСР. Несмотря на то, что за деликатное занятие по сбору секретных сообщений противника отвечало другое армейское руководство, Ружек также этим занимался и обеспечил успех этой криптоаналитической деятельности.
С тех пор, как Гитлер пришел к власти, радиопереговоры немецкой армии, ВВС и ВМФ шифровались надлежащим образом. А их перехватом и дешифровкой стал заниматься 2-й (разведывательный) отдел ГШ Армии ЧСР. Благодаря огромным усилиям этого отдела и группы «ШИФР» Ружека эти зашифрованные коммуникации были частично взломаны.
Этот успех стал возможным благодаря сотрудничеству чехословацких армейских дешифровщиков с коллегами из Венгрии и Австрии. Помогли этому и контакты Ружека с его бывшим учителем Фиглем и его опытными коллегами. Одним из них был криптоаналитик Герман Покорный, который во время Первой мировой войны успешно раскрывал русские и итальянские системы шифрования.
Подписание 16 мая 1935 года советско-чехословацкого Договора о взаимопомощи сделало возможным сотрудничество двух стран в области разведки. А уже летом Прагу посетила делегация Разведывательного управления РККА. В результате переговоров принято решение о сотрудничестве военных разведок СССР и ЧСР против Германии.
Соответствующий документ с чехословацкой стороны подписали тогдашний начальник 2-го (разведывательного) отдела ГШ полковник Шимон Дргач и начальник военной агентуры полковник Моймир Соукуп. Стороны наметили два основных направления совместной деятельности — обмен информацией и агентурная работа.
В 1936 году гости из Чехословакии дважды (летом и в октябре) побывали в СССР. Помимо обсуждения текущих проблем разведчики обменялись опытом дешифровки немецких кодов. В связи с этим гостям, среди которых был специалист европейского уровня начальник шифровального отдела подполковник Йозеф Ружек, показали оборудованную по последнему слову техники станцию радиоперехвата в Ленинградской области.
Также Ружек сотрудничал с военными экспертами в области криптологии Франции и Польши. Во время военной миссии чехословацких государственных чиновников объяснял иностранным коллегам процедуры взлома немецкого двойного шифра обмена колонками под кодовым названием «TT», который также назывался «двойным кубом» (нем. Doppelwürfel).
Когда в руки Ружека попала коммерческая версия шифровальной машины «Энигма I», он провел детальный анализ уровня ее криптостойкости. В результате он пришел к окончательному выводу, что эту машину не надо покупать. Тем не менее, вопреки его мнению 12 машин этого типа были приобретены для Армии ЧСР, которая определенное время их использовала.
Немцы, зная слабые места этой версии «Энигмы», легко дешифровывали чехословацкую переписку. Об этом разведке ЧСР сообщал немецкий агент по имени «А-10», некий летчик из Мюнхена. Незадолго до оккупации ЧСР нацистскими войсками, французские коллеги сообщили чехословацким дешифровщикам криптологическую схему соединения роторов и коммутационной панели армейской «Энигмы».
Однако слишком быстрое чередование последующих событий помешало использовать эту жизненно важную разведывательную информацию. Так, 14 марта 1939 года Германией была осуществлена оккупация ЧСР.
В этот день во 2-м отделе ГШ находилось 12 офицеров, отобранных полковником Вацлавом Моравеком. Жаль, что среди них не было полковника Йозефа Ружека, что очень скоро «вышло боком». Тем не менее, ему удалось передать Моравеку шифровальные ключи, которые использовала Армия, и проинструктировать его, как их надо правильно использовать. Но даже это не помогло.
Отдел возглавил бывший командир 1-й группы 2-го отдела ГШ полковник Франц Гавел, которому не хватило времени уничтожить секретные документы. В результате немецким офицерам разведслужбы Абвера досталась оставшаяся документация, которая включала весь криптологический архив.
То же самое случилось и с военными архивами в провинциальных командных пунктах, которым не было приказано их уничтожать. Поэтому немцы получили их в полном объеме.
В октябре 1939 года бывшим президентом ЧР Эдвардом Бенешем был создан Национальный Комитет освобождения в Париже. Неудачные переговоры с Францией относительно его дипломатического статуса, а также грядущая нацистская оккупация Франции вынудили Комитет в 1940 году переместиться в Лондон.
В 1939-45 годах правительство ЧСР в изгнании пользовалось поддержкой антигитлеровской коалиции (с 1941 года к ней присоединились США и СССР) и осуществляло радиосвязь со своими зарубежными подразделениями.
Конечно, вся радиопереписка шифровалась. Однако для криптологической работы начальник военной разведки ЧСР полковник Франтишек Моравец привлек только одного профессионала — Йозефа Ружека. Поэтому шифры были очень низкого качества.
Кроме того, лондонская штаб-квартира совершила много криптологических ошибок, поэтому немцы во время войны раскрывали чехословацкие шифры без каких-либо трудностей. Криптоанализ и процессы дешифровки подавляющего большинства используемых шифров были известны и описаны в литературе еще во время Первой Мировой войны.
Всего чехословацким правительством в Лондоне во время войны использовалось более 50 различных шифров. Все чехословацкие шифры ручной работы (TTS; Roman 2, 8, 9, 10, 13; Eva; Marta; Ruzena; Utility; Palacky) использовали различные комбинации замены (S), перестановки (T) или добавление периодических паролей (P), поэтому иногда назывались шифрами «STP».
Например, шифр «TTS» очень долго использовался для связи с группами сопротивления в начале Второй Мировой войны. Он представлял собой двойное табличное преобразование и последующую замену символов на пары чисел.
15 мая 1945 года полковник Ружек стал начальником 9-го отдела ГШ, высшего органа шифровальной службы Армии ЧСР. Одной из трех групп в этом отделе была дешифровальная. Ружек тоже участвовал в допросах немецких дешифровщиков, что сыграло свою роль в защите зашифрованной связи между лондонской штаб-квартирой и группами сопротивления во время Второй Мировой войны. Большое количество текстов, подготовленных на основе допросов и находящихся в криптологическом архиве, к сожалению, утеряны.
Учеником Ружека был штабной капитан Кароль Циган (27.09.1921 — 05.07.2005), который в 1946-49 годах работал военным шифровальщиком. В свободное от работы время он изучал письменный курс, который вел Ружек. В конце 1949 года он вышел на пенсию, а его обязанности в группе «ШИФР» стал выполнять штабс-капитан Циган.
Его огромный талант, интуиция и терпение привели его к успехам в области криптоанализа. Он раскрыл много разных шифровальных систем, которые использовали армии соседних государств, например: таблицу военных кодов западногерманского ГШ и французский дипломатический код. Циган также участвовал в оценке немецких материалов о раскрытом шифре разведотдела Министерства народной обороны (далее — МНО) в Лондоне.
В 1965 году он, уже как бывший криптолог, расшифровал криптоключ депеш словацкой группы сопротивления «FLORA», хранящихся в архивах. Свои знания по обработке этих критичных разведывательных материалов он изложил в работе под названием «Влияние раскрытия шифровальной системы лондонского МНО 1940-45 годов на внутреннее сопротивление». В дополнение к этому он написал еще несколько статей и исследований. К сожалению, его работы никогда не публиковались.
Армейское руководство не решилось взять на себя ответственность за лондонскую криптологическую катастрофу, и дало согласие на расширение дешифровальной группы на 20 сотрудников. Для этого на протяжении 1951-56 годов в общей сложности было организовано 4 курса по подготовке персонала, на которых обучалось около 120 новичков.
Однако из-за высоких требований и неблагоприятных условий работы многие из них ушли. Так что ситуация 1920-х годов повторилась. Более того, оно привело к дальнейшей потере обнадеживающих криптологов по причинам тоталитарного характера государства того времени.
Так, в 1958 году из-за «неполноценного» происхождения жены, которая была дочерью «кулака», полковнику Каролю Цигану, одному из лучших чехословацких криптоаналитиков, пришлось уйти из дешифровальной группы. После этого он вернулся в Словакию, вышел на пенсию, работал в Окружной военной администрации в Комарно и занимался криптологией частным порядком.
Благодаря своему профессионализму в дешифровке, Циган в 1995 году оказал помощь сотрудникам Военно-исторического института в Праге в расшифровке дюжины криптограмм штабного капитана Вацлава Моравека, члена группы сопротивления МНО. Метод шифрования, который он использовал при подготовке своих сообщений в Лондон, был комбинацией двойной перестановки и простой замены под кодовым названием «TTS».
При этом Циган опустил одну существенную деталь, не найдя используемых паролей, потому что неправильно предположил используемые книги при их создании. Договорные книги для выбора паролей в этом случае были следующие: Масарик «Мировая революция» или Фабрициус «Львы голодают в Неаполе». Очевидным условием было то, что обе стороны: штаб-квартира и агент использовали одно и то же издание книги.
Методы раскрытия шифра перестановки, в том числе, так называемый метод анаграммы, если есть два и более зашифрованных сообщения, был определен еще в 1878 году независимо тремя учеными (Хассардом, Гросвенором и Холденом) и описан в опубликованной книге Марселя Гивьержа «Курс криптографии» в 1925 году. Криптологу Ружеку еще до войны были знакомы слабые места этих и подобных шифров, которые при наличии практического опыта относительно легко раскрывались.
Немцам раскрывать эти слабые шифры группы сопротивления Моравека было легко, тем более, что они использовались очень долго: с 1939 года до его смерти. Эту проблему усугубляли также взаимное недоверие и противоречия между сотрудниками шифровального отдела и группы «ШИФР» полковника Ружека.
Первые брезгливо относились ко вторым, игнорировали их глубокие познания, называя их «шифрошпионами», и не верили в их собственные «идеальные» нераскрываемые шифры. Результатом таких отношений стал факт игнорирования выводов дешифровщиков о стойкости и безопасности шифровальных систем, которые базировались на выдающихся криптоаналитических способностях полковника Цигана.
Речь шла об оценке качества новой шифровальной машины «MAGDA». Она была разработана в первой половине 1950-х годов для ГШ Армии ЧСР на базе американского прототипа машины Бориса Хагелина «M-209». Машина имела следующие размеры; ширина 152 мм, глубина 160 мм и высота 105 мм без резиновых ножек, а ножки были высотой 115 мм. Шифратор весил 4,23 кг.
Конструкторами руководила шифровальная группа 6-й отдела Генштаба под руководством лейтенанта С., который «вращался» среди конструкторов. Он имел 2 шифровальные машины, которые скрывали от дешифровальной группы штабного капитана Цигана.
Это были шифровальная машина французской армии и шифратор «KRYHA», которые в то время использовало МНО, несмотря на то, что Цигану удалось «взломать» эти машины. Руководство МНО намеренно «подсовывало» ему зашифрованные этими машинами тексты как шифровки нелегальной антигосударственной группировки. Так, ему предоставили для дешифровки два зашифрованных сообщения, с которыми Цигану пришлось очень долго «повозиться».
После многих различных криптоаналитических манипуляций ему удалось расшифровать фрагмент текста, в котором было следующее: «Съем эту шляпу». Стало понятно, что это не настоящая шифровка, а подлог сотрудников МНО. И действительно, один из сотрудников признался, что написал эту фразу, будучи уверенным, что Циган ее не расшифрует.
Несмотря на строгий запрет, лейтенант С. ознакомил штабного капитана Цигана с имеющимися шифромашинами. Цигану не пришлось долго трудиться, чтобы убедить лейтенанта С. в том, что эти машины не подходят для нашей армии, но все было напрасно.
Уже тогда дешифровальная группа имела американскую полевую шифромашину «M-209-B», которая криптологически превышала вышеупомянутые машины. Последующая реорганизация Генштаба, при которой дешифровальная группа вошла в состав военной контрразведки генерала Антонина Рацека, полностью прервала контакты между дешифровщиками и шифровальщиками. Такое состояние дел практически остается в ЧСР и сейчас, и не только в армии, а и в гражданских криптологических агентствах.
На пенсии полковник Кароль Циган работал в качестве криптолога-любителя при составлении и дополнении информации по истории криптологии своего времени, а также участвовал в написании уникальной чехословацкой монографии под названием «Шифрование — алгоритмы, методы, практика», которая была опубликована в Праге в 1992 году.
Военный криптоаналитик подполковник Иржи Янечек был лично знаком с полковником Каролем Циганом и вместе с ним участвовал в успешном раскрытии и прочтении сотен шифровок, которые циркулировали между штаб-квартирой МНО в Лондоне и группами сопротивления на местах. В 1998 году он издал книгу «Джентльмены (не)читают чужих писем», а в 2006 году — «Расшифрованные секреты».
Первые компьютеры
Английский «Колосс»
Работая во время Второй Мировой войны в английской правительственной криптологической школе в Блетчли-Парке, инженер и математик Алан Тьюринг (Alan Turing) всерьез увлёкся созданием электронно-вычислительной машины (далее — ЭВМ) для раскрытия шифров немецкой шифромашины «Enigma». Ничего подобного в то время еще не делали, поскольку для такой машины было нужно 1200 электронных ламп-тиратронов, и немногие верили, что этот «монстр» вообще будет работать.
Только в 2000 году, когда правительство Великобритании отважилось наконец опубликовать 500-страничное техническое описание своей первой ЭВМ «Colossus», стало известно, что британцы не отставали от американцев. По мнению многих специалистов, эта машина была не только непосредственным предшественником послевоенных цифровых компьютеров, но и первым практическим дополнением крупномасштабных и программно-управляемых вычислений. При этом Великобритания была первым государством, которое использовало ЭВМ для «раскрытия» кодов и шифров.
Для ускорения расшифровки сообщений Томми Флауэрс совместно с отделением Макса Ньюмана в 1943 году спроектировали принципиально новую дешифровальную машину, которая получила название «Colossus», и уже в начале 1944 года сравнительно быстрая автоматизированная расшифровка перехваченных сообщений велась полным ходом.
На момент начала проектирования «Colossus» в архиве команды Макса Ньюмана уже имелась автоматизированная оптомеханическая система «Heath Robinson», которая позволяла частично вычислять ключ шифрования системы «Lorenz SZ». Однако, использовать имеющиеся наработки полноценно оказалось невозможным из-за ряда недостатков. Одна из серьезных проблем «Heath Robinson» была сложность синхронизации двух перфолент входных данных, из-за которой машина часто давала сбои в процессе работы и имела низкую скорость считывания (до 1000 знаков в секунду).
Томми Флауэрс начал проектировать «Colossus» с «чистого листа». Несмотря на распространенное среди его коллег негативное отношение к электронным лампам, он решил перенести весь процесс моделирования работы шифра на ламповые схемы. Подверглись значительным изменениям, по сравнению с «Heath Robinson», элементарные ламповые комбинации, такие как сложение по модулю 2, запоминающие регистры и пр.
Благодаря этому количество входных лент сократилось до одной, проблема синхронизации исчезла, а скорость считывания повысилась до 5000 знаков в секунду. К тому же, по сравнению с «Heath Robinson», новая машина работала намного стабильнее. Полученная схема состояла из 1500 электронных ламп и позволяла расшифровывать сообщения за 2–3 часа.
Вскоре к команде Ньюмана и Флауэрса присоединился Аллен Кумбс (позже возглавивший проект после ухода Флауэрса), и уже летом 1944 года была представлена новая версия «Colossus II», состоящая уже из 2500 электронных ламп, и работающая в 5 раз быстрее своего предшественника. Отличительной ее особенностью являлась возможность программирования.
Это была уже программируемая машина, которая выполняла арифметические и логические операции над двоичными числами. Она была оборудована считывателем с перфоленты и электрической печатной машинкой. С помощью этих ЭВМ удалось резко ускорить математические операции по дешифровке немецких радиограмм высшего немецкого руководства, переданных шифромашинами «Энигма».
Также в рассекреченном документе содержалось описание и машины «Colossus II», существенно модифицированной версии ЭВМ, которая начала работу в первых числах июня 1944 года. Характеристики именно этой модели позволили некоторым экспертам утверждать, что общепринятая история компьютеров нуждалась в серьезной коррекции. Эти ЭВМ ежемесячно обеспечивали дешифровку около 300 шифротелеграмм командования вермахта. Именно с их помощью удалось «взломать» шифр даже таких сложных немецких шифровальных машин, как «Geheimschreiber» и «Schlusselzusatz».
«Colossus II» «обладал функциональностью, достигнутой в значительно более поздней машине «ENIAC», и имел несравнимо более значительную производительность в обработке данных». Так сказал 76-летний профессор Эдинбургского университета Дональд Мичи, ветеран-криптолог и один из авторов рассекреченного отчёта ШКПС, подготовленного в 1945 году сразу после победы над Германией.
По словам Мичи, которому наконец было разрешено поделиться воспоминаниями о своей сверхсекретной работе в годы войны, «возможно, кто-то будет поражён, узнав, что ко дню победы Британия уже имела машинный парк с 10 высокоскоростными электронными компьютерами, которые работали круглосуточно в трёхсменном режиме».
Правда, в британской истории был другой чрезвычайно поражающий компьютерный предок — разработанная около 150 лет тому назад вычислительная машина Чарльза Бэбиджа (Charles Babbage). Одно время недостроенная, она была восстановена лондонским Музеем науки в соответствии с чертежами конструктора. Вычислительная машина Бэбиджа, которая была названа «Разностная машина № 2» (англ. Difference Engine) и весила три тонны, продемонстрировала публике безукоризненную работу. Таким образом, если бы финансовые дела Бэбиджа «пошли вверх», человечество могло вступить в компьютерную эру на 100 лет раньше.
Немецкий «Z»
Интересно, что в Германии к созданию ЭВМ приступили задолго до Второй Мировой войны, но это было связано с инициативой энтузиаста-одиночки. Ещё в 1934 году 23-летний студент Высшей технической школы Конрад Цузе (Konrad Zuse) (1910-95) придумал новое устройство, архитектура и принципы работы которого в целом совпадали с современными цифровыми компьютерами. Это устройство имело (тогда ещё теоретически) управляющий блок, вычислитель (объединяющий арифметические и логические операции, то есть процессор) и память.
Именно Конрад Цузе первым понял, что основой компьютерной обработки данных должен быть двоичный знак «бит» (он назвал его «да/нет статус»). Это значило, что любые вычисления можно делать, основываясь на элементах, имевших два физических состояния (замкнутый и разомкнутый). Цузе также ввёл понятие условных суждений для формул двоичной алгебры и придумал «машинное слово».
В 1935 году Цузе получил диплом и начал трудиться в авиастроительной фирме «Heinkel Flugzeugwerke», где занимался аэродинамическими расчётами. Они требовали большого объёма вычислений, тогда как помочь в этом могли только механические арифмометры, выполняющие лишь арифметические операции. Всё это стимулировало продолжение «компьютерного проекта» вчерашнего студента. Он решил самостоятельно изготовить программируемое устройство, которое работало с двоичными числами и в котором блок управления и процессор были отделены от блока памяти.
Цузе ушёл с «Хенкеля» и полностью посвятил себя созданию нового вычислительного прибора. В 1936 году им было сделано и запатентовано механическое запоминающее устройство, основанное на двоичных элементах (подвижных металлических планках). В том же году в небольшой комнате квартиры своих родителей Цузе начал строить свой первый компьютер «V-1» (нем. Versuchsmodell — опытная модель), позже названный «Z1» — в честь конструктора.
В 1938 году «Z1» был готов. Но этот экспериментальный или демонстрационный образец не был способен решать серьезные практические задачи из-за небольшого объёма памяти и ненадёжного механического процессора. Несмотря на всё свое несовершенство, «Z1» позволил Цузе получить должность и поддержку в Германском авиационно-исследовательском институте. Используя ту же память, Конрад к апрелю 1939 года построил следующую модель компьютера «Z2», имевшую процессор на электромеханических телефонных реле (пришлось купить у телефонных компаний 600 списанных реле)
После этого успеха конструктора на год призвали в армию. Отслужив, он вернулся в институт. В то время реле были доступны Цузе в большом количестве, и он решил собрать из них серьёзную машину, с той же архитектурой, что и «Z1». Эта машина — «Z3» — была официально «сдана» 5 декабря 1941 года, и автор получил на неё патент.
«Z3» был первым универсальным свободно программируемым цифровым компьютером с идеологией, используемой и поныне. Тактовая частота составляла приблизительно 5,3 Гц. Программа набивалась на перфоленте, представлявшей собой киноплёнку, с использованием девяти 8-битных команд (введение, выведение, чтение из памяти, запись в память, квадратный корень и четыре арифметических операции).
На изготовление «Z3» пошло около 2600 реле, в том числе 1800 на память и 600 на процессор. Она выполняла 3–4 операции добавления в секунду и множила два числа за 4–5 секунд, потребляя при этом мощность приблизительно 4 кВт. По тем временам она (как и все машины Цузе) могла считаться портативной: весила около тонны, её размеры были в десятки раз меньше английских и американских аналогов. Следует отметить, что Цузе не применял в своих машинах вакуумные лампы лишь из-за недостатка свободного места и недостаточного финансирования.
Из-за небольшого объёма памяти на «Z3» однако нельзя было решать, в частности, системы линейных уравнений, а институту это было нужно (ведь шла война и объём работ существенно вырос, а сроки их выполнения, напротив, уменьшились), и Цузе решил создать более мощный компьютер. Прекрасно понимая, что главное — это большой объём оперативной памяти, он решил, что она должна иметь ёмкость хотя бы 1024 бита. Предусматривалось, что новый компьютер будет оснащён двумя перфораторами и шестью счётчиками перфоленты (в том числе для подпрограмм), а также автоматическим печатающим устройством.
К сожалению, руководство нацистской Германии не финансировало долгосрочные научные разработки. Вот почему «Z4» удалось запустить лишь под самый конец войны (на то время при бомбардировке был разрушен «Z3»). К тому же Цузе сумел построить несколько меньших специализированных компьютеров, применявшихся для расчётов разных параметров реактивных самолетов и ракет (для определения траекторий полёта ракет, для математического моделирования их систем управления и т. п.)
Из-за сложной военной обстановки «Z4» приходилось перевозить с места на место. 28 апреля 1945 года в подземном сооружении в горах Гарца Цузе продемонстрировал его ведущим немецким аэродинамикам. В конечном итоге «Z4» удалось спасти только благодаря сотрудникам Вернера фон Брауна, спрятавшим его в сарае в одном из альпийских сёл так, что американцы его не нашли.
«Z4» имел процессор из 2200 реле, механическую память из 64 32-разрядных слов (планировалась память на 500 слов), два устройства для перфорации/считывания перфоленты, десятичную клавиатуру, устройство выведения в виде электрической печатной машинки «Mercedes». Он работал на частоте 30 Гц, а весил и потреблял энергии приблизительно как «Z3». Фактически это был персональный компьютер, потому что его обслуживание было простым и, главное, он легко программировался одним человеком. Для программирования «Z4» на решение типичной задачи требовалось около трёх часов.
«Z4» намного пережил страну, для которой был создан, — претерпев после войны несколько незначительных модификаций, в 1950 году он был установлен в Высшей технической школе в Цюрихе, где проработал почти без перерывов в течение 5 лет над полностью реальными проектами (это был один из двух компьютеров, которые работали тогда в Европе, второй была советская «МЭСМ» Сергея Лебедева). Потом он был перевезён во Францию, где работал ещё приблизительно столько же. В настоящее время «Z4» можно увидеть в Мюнхенском музее «Deutsche Museum».
Таким образом, заложенных Цузе идей оказалось вполне достаточно для 10 послевоенных лет, когда технический прогресс (а особенно развитие компьютеров) никоим образом не стоял на месте.
Американские ЭВМ
Что касается США, то в январе 1941 года в американской газете «Des Moines Tribune» появилась заметка о том, что Джон Атанасов (John Atanasoff) и Клиффорд Берри (Clifford Berry) с Университета штата Айова построили ЭВМ «АВС» (англ. Atanasoff-Berry Computer), «которая по принципу своей работы ближе человеческому мозгу, чем любая другая». Работы финансировались экспериментальной сельскохозяйственной станцией Университета, которая планировала использовать машину для решения сельскохозяйственных задач.
На заметку обратил внимание Джон Моучли (John Mauchly), который также занимался конструированием ЭВМ. Он выехал на место работ и в июле 1941 года пять дней жил у Атанасова, наблюдая, как тот со своим помощником Берри работал над компьютером с 300 электронными лампами. Через год Моучли написал предложение по созданию быстродействующего компьютера на электронных лампах, которым впоследствии заинтересовалась Армия США с целью разработки новых баллистических таблиц, создание которых требовало огромного объёма вычислений (до 750 операций умножения для вычисления одной траектории, а на каждую из таблиц было нужно не менее 2000 операций).
В результате 9 апреля 1943 года Армия заключила с Высшим технологическим училищем Пенсильванского университета контракт на создание компьютера «ENIAC» (англ. Electronic Numerical Integrator and Computer — электронный цифровой интегратор и вычислитель).
Но пока Моучли работал, в августе 1944 года была создана ЭВМ «Mark I» — машина для расчёта баллистических таблиц, которую по контракту с компанией «IBM» (англ. Іnternational Business Machines — международные рабочие машины) построил математик Говард Эйкен. Основными её элементами были зубчатые колеса (для представления чисел) и электромеханические реле (для управления процессом вычислений). Она весила 5 тонн и, будучи 17 метров в длину и 2,5 метра в высоту, занимала в Гарвардском университете площадь в несколько десятков квадратных метров.
Машина имела 72 регистра, каждый из которых представлял собой устройство из 24 зубчатых колес с механизмом передачи десятков к другому регистру. 23 колеса служили для представления числа, одно — для его знака. Отдельно для констант была предусмотрена механическая память из 60 регистров.
Для операций умножения и деления, а также для вычисления синуса, натурального логарифма и показателя степени использовались отдельные вычислительные блоки. Гарвардский «Mark I» работал по программе, которую считывал с перфоленты. Собственно, это был не столько компьютер, сколько усовершенствованный арифмометр, заменявший труд приблизительно 20 операторов с обычными ручными арифмометрами.
В конце 1945 года был собран и подготовлен к проведению первого официального испытания «ENIAC». Он представлял собой гигантское сооружение — 30-тонную машину с 17 468 электронными лампами, 26 метров в длину и 6 метров в высоту. Правда, война, ради которой создавался «ENIAC», уже успела закончиться, но задача, поставленная на первом испытании, — расчёты для подтверждения возможности создания водородной бомбы — доказывала, что необходимость в компьютерах не исчезла.
Только в 2010 году в интернете был опубликован 100-страничный документ «История электронных цифровых компьютеров АНБ общего назначения», рассекреченный АНБ и проливающий дополнительный свет на историю рождения компьютерных технологий. Для внутреннего употребления в агентстве он был подготовлен еще в 1964 году, а автором работы являлся один из старейших сотрудников американской спецслужбы Самюэль Снайдер (Samuel Snyder, 1911–2007).
Работа Снайдера в американской криптоаналитической разведке началась ещё в 1936 году, когда единой структуры под названием АНБ не было даже в проекте, а существовали лишь раздробленные службы радиоперехвата и дешифрования в каждом из родов войск. В одной из них, «U.S. Army Signal Intelligence Service», где вскрытием шифров потенциальных неприятелей командовал «отец» американской криптологии Уильям Фридман (William Friedman), и началась служба Снайдера. В годы второй мировой войны он уже возглавлял несколько групп, весьма успешно вскрывавших военно-дипломатические шифры Японии.
В последующие годы на Снайдера были возложены обязанности по сопровождению разработки и программирования новых компьютерных систем, включая и знаменитую машину «HARVEST» — один из первых компьютеров общего назначения, созданный совместными усилиями спецслужбы и «IBM» как ответ на доминировавшую тогда систему «UnivAC» (англ. UNIVersal Automatic Computer).
После войны Снайдер разрабатывал и создавал систему «ABNER», для того времени очень мощную ЭВМ для раскрытия кодов. В 1990-м он дал интервью и сказал, что её название обязано популярному персонажу комиксов, ничего не знавшему здоровенному и сильному парню. Наше детище выглядело ужасно, говорил Самюэль Снайдер, но сложнее в то время компьютера не было.
В дальнейшем он стал сопровождать создание новой вычислительной машины. Результатом стала система «Харвест» (англ. Harvest), созданная Агентством совместно с компанией «IBM» в качестве конкурента для доминировавшей на том этапе системы «UNIVAC», выпущенной компанией «EMCC» (англ. Eckert-Mauchly Computer Corporation) в 1951 году.
Финансированием разработки и изготовления ЭВМ «Atlas» Агентству удалось вывести фирму «ERA» (англ. Engineering Research Associates) на уровень самых передовых компьютерных технологий в США. Краткая предистория: фирму создали после войны учёные и инженеры, мобилизованные на военную службу в криптологический отдел ВМФ США. Налаженные связи позволили им получить от флота заказ на создание специальных электронно-дешифровальных устройств.
Первую ЭВМ собрали в 1947 году и назвали «Goldberg». Чтение и хранение информации определяло вращение специально разработанного для этого магнитного барабана. Следующую машину «Demon» создали исключительно для раскрытия одного из советских шифров. В том же году фирма заключила контракт с ВМФ с условным наименованием «Задача 13» с целью разработки первой ЭВМ с архитектурой хранения программы в памяти машины.
В 1950 году она была Агентством введена в эксплуатацию и получила название «Atlas». Разработчики фирмы «ERA» коммерциализировали своё детище и выпустили на рынок в 1951-м под наименованием «ERA -1101», где цифры были двоичным кодом числа 13. В результате машина «ЭРА-1101» и следующая версия «ERA-1103» вошли в серию системы «UNIVAC».
Следующий факт — заключение Агентством контракта с фирмой «Raytheon» для создания ЭВМ «Nomad». Эта система — прямой предшественник машины «Datamatic-1000», которая позже была трансформирована в ЭВМ серии «Honeywell».
В 1955 году Агентство, осознав перспективность транзисторов как компонентов электронной техники, стало финансировать разработку компанией «Philco» первой транзисторной ЭВМ «Solo». Позже она стала называться «Transac 8-1000» и была первым коммерческим компьютером на транзисторах.
Важным этапом развития вычислительной техники является сотрудничество Агентства с компанией «IBM». Мало кому известно, что в основу ранних