М-125-3М («Фиалка-ЗМ») — третья версия самой популярной советской дисковой электромеханической шифровально-кодированной машины, которая была разработана в конце 1960-х годов, с 1970-го была на вооружении армии СССР и России и использовалась вплоть до 2010 года. До недавнего времени «Фиалка-3М» была засекречена, и Музей криптографии — единственное место в России, где открыто демонстрируется оригинал этой модели, выпущенной в 1979 году.

Первая модель «Фиалки» — М-125 — была создана в 1950-х годах на ленинградском заводе № 209 (сейчас завод им. А. А. Кулакова) под руководством главного конструктора Николая Гырдымова по заказу Вооруженных сил СССР. В начале 1960-х на ее основе была разработана модернизированная версия — М-125М («Фиалка-М»), а в конце 1960-х — модель М-125-ЗМ («Фиалка-ЗМ»), которая отличалась повышенной криптографической стойкостью за счет использования разборных шифровальных дисков со специальными вкладышами и более удобной двухрегистровой клавиатурой. Все модификации «Фиалки» производились на Ленинградском заводе полиграфических машин («Ленполиграфмаш»). Считается, что «Фиалка» так и осталась никем не взломанной.

Увидеть настоящую советскую шифровальную машину «Фиалка» можно на экскурсии в Музее криптографии. Здесь представлен оригинальный экземпляр М-125-3М, выпущенный в 1979 году. Эта модификация долгое время оставалась засекреченной, а сегодня Музей криптографии — единственное место в России, где оригинал модели демонстрируется открыто.

Что такое шифровальная машина «Фиалка»

М-125 «Фиалка» — семейство советских электромеханических роторных шифровально-кодировочных машин. Они предназначались для автоматического преобразования текста в шифрованное сообщение и обратно.

Первую модель М-125 разработали в 1950-х годах на ленинградском заводе № 209 под руководством конструктора Николая Гырдымова по заказу Вооружённых сил СССР. В начале 1960-х появилась модернизированная М-125М, или «Фиалка-М», а в конце десятилетия — более совершенная М-125-3М. Все эти машины производились на предприятии «Ленполиграфмаш».

Представленная в музее М-125-3М относится к третьему поколению семейства. С 1970 года эта модель состояла на вооружении армии СССР, затем России и использовалась вплоть до 2010 года.

Где использовалась «Фиалка»

«Фиалка» создавалась прежде всего как военная шифровальная техника времён холодной войны. Машины семейства М-125 использовались для засекреченной служебной связи: оператор мог подготовить сообщение, зашифровать его и получить результат в форме, пригодной для дальнейшей передачи по каналам связи.

«Фиалки» поставлялись и в другие страны Варшавского договора. Существовали национальные модификации для Польши, Чехословакии, ГДР и других союзников СССР. Они отличались клавиатурой, печатающим механизмом и некоторыми элементами криптографической настройки. При этом роторы разных национальных серий могли иметь собственную внутреннюю разводку контактов.

Так советская машина стала частью общей системы защищённой связи социалистического блока. После окончания холодной войны многие экземпляры были уничтожены или демилитаризованы, а сведения об устройстве «Фиалки» долго оставались труднодоступными.

Как устроена машина «Фиалка»

Внешне М-125-3М напоминает массивную электрическую печатную машинку. Внутри, однако, находится сложная система из механических и электрических компонентов.

Главная часть машины — набор из десяти шифровальных роторов. Каждый ротор имеет по 30 электрических контактов с каждой стороны. Контакты внутри диска соединены между собой не напрямую, а в определённом перемешанном порядке. Поэтому электрический сигнал, вошедший в ротор через один контакт, выходит из него уже через другой.

Десять таких дисков установлены рядом. При работе они движутся, причём соседние группы роторов могут вращаться в противоположных направлениях. В результате электрический путь через машину постоянно меняется.

Именно это делает обычную замену одной буквы другой значительно сложнее.

Что происходит после нажатия клавиши

Допустим, оператор нажимает букву А.

Электрический сигнал проходит через систему преобразований, в том числе через набор роторов. Каждый из них меняет его направление в соответствии со своей внутренней схемой соединений. После прохождения всей цепочки машина получает другую букву.

Но затем положение роторов изменяется.

Поэтому при следующем нажатии А ток уже проходит по другой цепи — и результат может оказаться совершенно другим.

Если очень упростить, можно представить десять дисков с перепутанными проводами внутри. После каждой буквы часть дисков немного поворачивается, поэтому комбинация «проводов» для следующего символа уже новая.

Зачем «Фиалке» десять роторов

В этом отношении сравнение с немецкой «Энигмой» действительно наглядно.

Обе машины относятся к роторным: в них шифрование зависит от положения вращающихся электрических дисков. Но во многих военных вариантах «Энигмы» одновременно работали три или четыре ротора, тогда как в «Фиалке» их десять.

Это не означает, что стойкость шифра определяется только количеством дисков, однако большое число роторов значительно усложняло систему возможных преобразований.

У «Фиалки» были и другие усовершенствования. Например, её конструкция позволяла букве при определённых условиях шифроваться самой в себя. В «Энигме» из-за устройства отражателя это было невозможно — особенность, которой криптоаналитики смогли воспользоваться во время Второй мировой войны.

Перфокарта как часть ключа

Одной из интересных особенностей М-125 была специальная перфокарта.

В левой части машины находилась матрица из 30 × 30 контактов. В неё устанавливалась тонкая бумажная карточка с отверстиями. Расположение отверстий определяло дополнительную перестановку символов ещё до прохождения сигнала через роторы.

Эту карточку можно сравнить с дополнительным слоем шифра.

В штатной процедуре использовались суточные ключевые карты: новая карта предназначалась для определённого дня и заменялась через сутки. Бумагу делали очень тонкой, поэтому после использования карту было легко уничтожить и трудно применять повторно.

Таким образом, для правильной работы двух машин было недостаточно просто иметь одинаковую «Фиалку». Отправителю и получателю требовалось установить согласованные ключевые настройки.

Как двигались роторы

Десять роторов не просто синхронно поворачивались на один шаг.

Внутри машины находился сложный механический механизм с гребёнками и штифтами. Некоторые диски двигались после каждого введённого символа, а движение других зависело от положения соседних роторов.

В результате последовательность их перемещений была гораздо менее очевидной, чем обычное вращение счётчика:

0001 → 0002 → 0003.

Механика создавала постоянно изменяющуюся комбинацию положений десяти дисков, а вместе с ней менялось и преобразование каждой следующей буквы.

В поздних версиях применялись разборные шифровальные диски со сменными элементами, что позволяло дополнительно менять их настройки и повышало криптографическую стойкость машины.

Как «Фиалка» записывала результат

Есть ещё одно заметное отличие от «Энигмы».

На «Энигме» зашифрованная буква загоралась на панели ламп, поэтому оператору приходилось вручную записывать каждый символ.

«Фиалка» умела сама печатать результат на бумажной ленте. Кроме того, машина могла создавать стандартную пятидорожечную перфоленту — длинную бумажную полоску, на которой символы представлялись комбинациями отверстий.

Перфоленту можно было использовать для дальнейшей автоматизированной передачи сообщения. У машины также имелся считыватель: заранее подготовленную ленту можно было пропустить через аппарат вместо ручного набора всего текста с клавиатуры.

Таким образом, «Фиалка» была не просто шифратором, а частью более крупного процесса обработки и передачи сообщений.

Буквы, цифры и знаки

Ранние модели «Фиалки» изначально работали с набором из 30 букв.

В М-125-3 возможности расширили. Двухрегистровая клавиатура позволяла переключаться между наборами символов и работать не только с буквами, но также с цифрами и знаками препинания. Это делало машину удобнее для реальной служебной переписки.

Для машин, поставлявшихся за рубеж, выпускались версии с клавиатурами и печатающими механизмами под соответствующий язык. При этом они сохраняли возможность работы с кириллицей.

Можно ли было расшифровать сообщение на той же машине

Да. Как и многие другие роторные машины, «Фиалка» могла использоваться и для шифрования, и для обратного преобразования.

Но для этого принимающая сторона должна была знать правильные ключевые параметры и установить машину соответствующим образом.

Если положение роторов, перфокарта или другие настройки не совпадали, на выходе получался бессмысленный набор символов.

В М-125-3 существовали отдельные режимы шифрования и расшифрования. Это связано с более сложной электрической схемой машины: в отличие от классической «Энигмы», преобразование в «Фиалке» не во всех элементах было полностью симметричным.

Почему «Фиалка» важна для истории криптографии

М-125 показывает, насколько далеко успели развиться электромеханические способы шифрования перед окончательным переходом к электронной и компьютерной криптографии.

В одной сравнительно компактной машине объединились десять роторов, сложная механика их движения, электрическая система преобразования символов, сменная перфокарта, клавиатура, считыватель перфоленты и собственный печатающий механизм.

Это уже гораздо больше, чем «советская версия “Энигмы”». «Фиалка» принадлежит тому же классу роторных машин, но создавалась позднее, учитывала опыт предыдущего поколения шифровальной техники и была рассчитана на практическую эксплуатацию в системах защищённой связи времён холодной войны.

Оригинальную М-125-3М «Фиалка» 1979 года можно увидеть в Музее криптографии в зале «Криптография в индустриальную эпоху». Экспонат особенно интересен рядом с другими шифровальными машинами: так можно буквально проследить, как механические устройства постепенно становились всё сложнее — прежде чем их задачи перешли к электронике и программным алгоритмам.