Cryptanalysis of the Enigma. Dr. George Lasry will present the evolution of modern cryptanalysis of Enigma, including results from his own research, starting with some technical and historical background.
Взлом «Энигмы»: история, которую мы не должны были узнать
Создание криптоаналитической машины «Бомба», которая и позволила поставить взлом сообщений «Энигмы» на поток, стало результатом сочетания не только колоссальной научной. С помощью «Энигмы» сообщения шифровали войска Германии и ее союзники, при помощи M-209 — армия США. Криптоанализ «Энигмы» — статья из Интернет-энциклопедии для В статье рассматривается история криптоанализа от его зарождения в средние века до современности. Главный недостаток «Энигмы» — в коде шифруемая буква не могла оставаться самой собой, она обязательно менялась.
Учёные Кембриджа решили снова взломать Энигму
В Третьем рейхе считали, что «Энигму» невозможно взломать, поскольку она предполагала 2×10 в 145-й степени вариантов кодирования. С помощью «Энигмы» сообщения шифровали войска Германии и ее союзники, при помощи M-209 — армия США. Польский математик во многом предрешил исход Второй мировой войны, сумев разгадать секретный нацистский код под названием Энигма. Последние новости о Enigma, выбор редакции, самые популярные новости на тему Enigma. Криптоанализ "Энигмы" позволил западным союзникам во время Второй мировой войны прочитать значительное количество секретных радиопереговоров держав Оси в кодировке.
История криптоанализа
- Коды, шифры и языки: тайны, которые удалось разгадать
- В Кембридже воссоздали «Циклометр Реевского», при помощи которого была взломана «Энигма» | Техкульт
- Победа и "Энигма"
- Проект Enigma откладывает запуск протокола Discovery в основной сети Эфириума
- Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня? -
- Методы криптоанализа
Ещё одна копия хабора
- Криптоанализ «Энигмы» /
- Криптоанализ - это наука изучения шифров
- Средние века
- «Блокчейн» Гитлера: в чем кроется загадка суперкомпьютера нацистов
- Легендарная и загадочная "Энигма"
2023-10-20.Линейный криптоанализ
Шифротекст: Порядковый номер сообщения: P1030680 U534. Работала машина просто: шифры настройки менялись роторами слева вверху. Три ротора в 26 позициях и дополнительная панель с десятью парами букв давали почти 159 квинтиллионов комбинаций настроек. После этого сообщение кодировалось автоматически: оператор нажимает клавишу оригинального сообщения на печатной машинке — а сверху высвечивается буква шифротекста. Именно таким образом было зашифровано сообщение, приведённое в начале статьи. Первая «Энигма» была изготовлена в 1923 году Model А. Саму шифровальную машину изобрёл немецкий инженер Артур Шербиус вскоре после Первой мировой.
Он запатентовал механизм и начал продавать продукт на коммерческом рынке. Первым крупным покупателем стал Международный почтовый союз с отделениями во всех уголках мира.
Получившееся устройство уже очень похоже на настоящую Энигму. С одной незначительной оговоркой. Стойкость подобной машины упирается в секретность внутренней коммутации роторов. Если устройство роторов будет раскрыто, то взлом сводится к подбору их начальных позиций. При этом сами роторы тоже могут располагаться в произвольном порядке, что увеличивает сложность в 3!
Этого явно не достаточно для того, чтобы обеспечить высокий уровень безопасности. Поэтому Энигма было оснащена еще одним дополнительным инструментом: коммутационной панелью. Соединяя на коммутационной панели буквы попарно можно было добавить еще один дополнительный шаг к шифрованию. К примеру, предположим что на коммутационной панели буква B соединена с буквой A. Теперь при нажатии на A сперва происходит подстановка A-B, и на вход первого ротора подается буква B. Аналогичным образом происходит расшифровка сообщения. После чего коммутационная панель преобразует B в A.
Анализ стойкости Энигмы Реальная Энигма отличалась от описанной демонстрационной машиной только в одном. А именно в устройстве роторов. В нашем примере ротор изменяет свое положение только при совершении полного оборота предыдущим диском. В настоящей Энигме каждый диск имел специальную выемку, которая в определенной позиции подцепляла следующий ротор и сдвигала его на одну позицию.
Конструкция «Энигмы» при правильном использовании обеспечивала практически полную секретность [Прим. На практике, однако, со стороны немецких пользователей «Энигмы» зачастую допускались небрежные действия, дававшие подсказки британским аналитикам такие подсказки на сленге английских студентов назывались cribs.
Именно на использовании и систематизации таких погрешностей и был основан метод дешифровки. Подсказками служили любые часто повторяющиеся тексты, такие как приветствия, цифры кодировались по произношению: «один», «два» и т. Все подсказки заносились в картотеку Index вместе с контекстом: почерком радиста, местом и временем передачи и т. При отсутствии необходимого количества подсказок, особенно накануне крупных операций, проводились специальные мероприятия по их получению. Этот приём получил кодовое название « садоводство » англ. Например, перед выходом очередного полярного конвоя проводилось демонстративное минирование определённого участка моря.
Если противник докладывал результаты разминирования с указанием заранее известных координат, это давало искомую подсказку. Тьюринг[ править править код ] Одним из основных теоретиков Блетчли-парка был Алан Тьюринг.
Однако Сноуден не объяснял, каким образом АНБ это делает. Годом ранее, о той же проблеме писал и Джеймс Бамфорд James Bamford , ссылаясь на анонимные источники.
Теперь завеса тайны над методами АНБ приоткрыта. Информация экспертов не являлась преувеличением, вероятнее всего, АНБ пользуется слабыми местами в протоколе Диффи-Хеллмана. До недавних пор алгоритм считался более чем надежным. Слабое место, скрытое в протоколе обмена ключами, обнаружили ученые.
Криптоанализ - это наука изучения шифров
| Криптоанализ - это наука изучения шифров | Всё это значительно затруднило будущий криптоанализ Энигмы. С началом войны и падением Польши исследователи успели передать свои успехи французам, которые попытались развить. |
| Криптоанализ «Энигмы» — Википедия | Благодаря влиянию, оказанному на ход войны, взлом Энигмы стал, возможно, самым ярким моментом в многовековой истории криптоанализа. |
Орден за «Энигму»
- 4 Взлом «Энигмы»
- Криптоанализ «Энигмы» | SavePearlHarbor
- Похожие презентации
- История энигмы шифровальной машины. Криптоанализ «Энигмы
- Ученые рассказали, как АНБ "слушает" зашифрованный трафик |
- Появление «Загадки»
Тьюринг против Гитлера, или Как гики два раза хакнули немецкие «Энигмы»
Затем переписываются буквы на дисках, отстоящие от нашего сообщения на определенное число линий. Это и есть наш шифротекст. А ключом к его расшифровке будет знание того, на сколько мы отступили от оригинального текста, и собственно само устройство — у адресата сообщения оно должно быть идентичным. Усложнить расшифровку можно было сменой порядка дисков. Первые ее образцы, придуманные немецким инженером Артуром Шербиусом, продавались для коммерческого использования уже начиная с 1918 года. Впоследствии на основе изобретения Шербиуса было создано целое семейство шифровальной техники. Внешне и по размерам «Энигма» напоминала пишущую машинку.
Принцип ее работы заключался в следующем: при каждом нажатии на клавишу с буквой алфавита в движение приходили один или несколько роторов — вращающихся деталей. Буква изменялась несколько раз по схеме шифра Цезаря, то есть заменялась на другую, отстоящую от нее по алфавиту на сколько-то позиций, и в окошке выдавался результат. Примечательно, что к одним и тем же буквам машина могла выдавать разные шифры. Дополнительный уровень перемешивания букв в военных версиях шифратора задавался специальными коммутаторами. Для расшифровки текста нужна была вторая такая же «Энигма», а параметры их ежедневной перенастройки печатались на специальных листах-календарях растворимыми чернилами.
Найти и расшифровать "подсказки" в немецких посланиях нужно было до изменения кода в полночь. Если ключевых слов не хватало, британские спецслужбы специально минировали участки моря, чтобы немцы узнали об этом и передали данные по радио. Было сорвано несколько крупных спецопераций, например, в Атлантике. А также уже в 1943 году насчитывалось более сорока уничтоженных немецких подлодок", — говорит кандидат исторических наук Анастасия Ашаева. Правила запрещали говорить о работе вслух даже с самим собой. Если бы нацисты узнали, что их сообщения читают союзники, они бы снова изменили устройство "Энигмы". Англичане даже придумали название для того, чтобы скрыть свою охоту за "Энигмой" — они назвали эту операцию "Ультра". Главной ее целью было скрыть сам факт того, что они перехватывают сообщения и могут их расшифровать", — добавляет Анастасия Ашаева. К 1945 году изобретенная Тьюрингом машина расшифровала два с половиной миллиона немецких сообщений. По подсчетам экспертов эти данные помогли союзникам сократить войну как минимум на два года. Все сведения, которые получали союзники, очень важные сведения, они передавали и Советскому Союзу", — замечает кандидат исторических наук Николай Лобанов. Гениальный математик продолжил работу над компьютерами и искусственным интеллектом, и стал одним из самых выдающихся ученых своего времени. Но в 1952 году из-за английского законодательства его жизнь поделилась на до и после. У них было несколько встреч, а затем квартиру Тьюринга обворовали, причем сделали это друзья Мюррея с его подачи. После того как ученый обратился в полицию, Арнольд заявил, что они были любовниками. В те годы в Англии это было уголовным преступлением", — рассказывает биограф математика Эндрю Ходжес. В качестве наказания Тьюрингу предложили выбрать между тюрьмой и химической кастрацией.
Typex была трижды захвачена немецкой разведкой, однако без корректно установленных положений шифрующих роторов. Подразделения криптоаналитиков Германии опознали в машине глубокую модификацию Энигмы, небезосновательно посчитали ее не менее надежной, чем сама Энигма, и из этого сделали вывод, что без корректных положений роторов взлом подобной системы невозможен. Такая самоуверенность в собственном продукте сыграло с Германией очень злую шутку. Если бы немцы усомнились в надежности Энигмы и соответственно Typex, провели достаточно исследований и смогли бы взломать собственный же алгоритм… То они бы не только получили контроль над самыми важными коммуникациями Британии, но и смогли бы защитить Энигму от будущего взлома. Более того, английские операторы совершали ошибки, как и все люди, которые могли немцам в помочь во взломе, но… В итоге Typex не взломана, из-за самоуверенности криптоаналитиков Германии. США же неоднократно указывали британцам на возможные проблемы Typex и сами британцы старались модифицировать машину, поднимая ее криптостойкость. Typex слева сообщение, справа шифровка После 1943 года Великобритания начала переходить на две другие машины: Rockex — которая преимущественно использовалась между ими и Канадой. Поэтому не представляла особого интереса в рамках Второй Мировой Войны. CCM стала одной из самых надежных шифровальных машин того времени, но и она не была лишена недостатков. Комбинаций центральных роторов было слишком мало — 338 штук, что в теории позволяло при перехвате более тысячи групп сообщений провести успешную атаку для восстановления их положений, а значит и ключа шифрования. Однако столько сообщений в группах не передавалось, и данных о том, что CCM была взломана хоть раз, нет. Итого не взломана. Атака Об успехах Великобритании по расшифровке сообщений Германии сложно не услышать, особенно об Алане Тьюринге и взломе немецкой Энигмы, однако многие очень важные подробности часто упускаются из вида. С момента вступления Великобритании во Вторую Мировую Войну одним из самых важных и засекреченных мест стала Station X. Он же особняк Блетчли-парк в городке Милтон Хилс, где располагалось главное шифровальное подразделение Великобритании. Именно в Блетчли-парк лучшие ученые работали над взломом шифровальных машин Германии, среди которых были и внедренные агенты советской разведки, о которых я говорил в первой части. Ламповый офис для лучших умов Основных направлений было два: одно было нацелено на взлом немецкой Энигмы, второе — на взлом немецкой Машины Лоренца она же Танни. Про взлом Энигмы существует множество статей и обзоров, поэтому я расскажу кратко по основным вехам. До Великобритании во взломе Энигмы уже были сделаны немалые успехи: Польская разведка выкупила коммерческую версию Энигмы узнав о ней из патентов и обнаружила в ней ряд недостатков еще перед началом Второй мировой войны. Более того, они предложили метод подбора положений роторов, о возможности которого немцы не догадывались и не смогли повторить во взломе Typex. В декабре 1932 года польский криптограф Мариан Реевский получил кодовые книги Германии на 2 месяца. Данные материалы позволили восстановить внутреннюю электропроводку роторов и построить военный вариант Энигмы из коммерческого. Всё это значительно затруднило будущий криптоанализ Энигмы. С началом войны и падением Польши исследователи успели передать свои успехи французам, которые попытались развить их. Но после скорого падения Франции материалы разработок поляков и французов передали в Бетчли-Парк. Задача этой машины была проста: перебирать ежедневно меняющиеся ключи шифрования, если известна структура сообщения или какая-то его часть. Алан Тьюринг и его творение. То есть криптоаналитикам было достаточно хотя бы одного частично известного сообщения в день, чтобы расшифровать все остальные сообщения в этот же день. Но его еще нужно было получить, нужны были подсказки. Часто сообщения можно было предугадать, можно было догадаться по времени, месту, ситуации о куске передаваемых сообщений. Шифрование подобных уже заранее известных противнику или очевидных сведений значительно облегчали подбор ключа на сутки. Но больше всего немцев подвело то, что операторов заставляли шифровать цифры словами и писать каждую цифру отдельным словом. И на основе всех комбинаций написания числа eins можно успешно осуществлять атаку по подбору ключа.
Поэтому поляки попросили французов получить через предателя первоначальные положения ключей в шифраторе. В 1932-м Hans-Thilo Schmidt два раза выполнял эту просьбу, после чего французы сразу передавали полученные данные полякам. В свою очередь, полякам не очень хотелось поделиться тем, как они продвинулись в процессе «вскрытия» машины «Enigma», со своими французскими коллегами. Интересно, что во время Второй Мировой войны точно так же британцы не хотели делиться с американцами. В 1934-м Marian Adam Rejewski создал первое техническое устройство криптоанализа «циклометр» англ. Оно было способно перебрать 17,5 тысяч ключевых положений и оста-навливалось, когда получалось совпадение. Устройство включало в себя шесть машин «Enigma», которые были соединены между собой и содержали все возможные ключевые положения шифратора. В комплексе это была машина высотой в один метр, способная вычислить установку ключа на один день в течение двух часов. Чтоб ускорить процесс «вскрытия» положений ключа одновременно задействовали несколько устройств «Bomba». Её управление осуществлялось с помощью изобретённых Henryk Zygalski носителей данных — перфокарт, получивших название листы Зыгалського. Поскольку Hans-Thilo Schmidt продолжал сотрудничать с французами, поляки периодически получали новые порции полезной информации. В конце 1938-го немцы увеличили уровень стойкости машины «Enigma». На все шифрорганы передали 2 дополнительных шифродиска, поэтому шифровальщик мог выби-рать 3 рабочих шифродиска из тех 5-и, что были в наличии. Когда было лишь 3 шифродиска, их расположение по отношению друг к другу имело только 6 вариантов. После добавления ещё 2-х шифродисков число их расположений возросло до 60. Теперь Marian Adam Rejewski должен был определить внутреннюю проводку 2-х дополнительных шифродисков. Сразу встала задача 10-кратного увеличения «Bomb» для оперативного вычисления всевозможных расположений шифродисков. Поэтому в 1939-м, несмотря на 15-кратное превышение годового бюджета «Бюро шифров» на оборудование, поляки организовали их серийный выпуск на радиотехническом заводе «AVA»… Чтобы прочитать книгу полностью, напишите автору —————————————————————————————————- Книги Автор Статьи Фильмы Фото Ссылки Отзывы Контакт Студентам Ветеранам Астрология Карта сайта.
Криптоанализ "Энигмы"
Его конструкция постоянно менялась по мере модернизации самого кода и «Энигмы», и в итоге циклометры так и не вышли за пределы лабораторий криптоанализа. Понравился пост? Есть что сказать? Присоединяйтесь: Поделиться.
И многие из них даже не подозревали о существовании такой машины как «Энигма», они просто выполняли свою часть работы. Как рассказывал один из бывших сотрудников британской разведки МИ5 Тони Сейл, при приеме на работу в Блетчли-парк на столе у офицера обычно лежал револьвер, и он откровенно предупреждал претендента, что его просто застрелят, если он кому-то расскажет о своей работе. В эту категорию входила даже родная мать. Лишняя болтовня могла стоить жизни целому городу. Секретность операции «Ультра» сохранялась до середины 1970-х годов, а некоторые ее документы до сих пор остаются засекреченными. В целом о шифровальной аппаратуре было не принято открыто говорить, и «Энигма» никак не выделялась на фоне остальных. Например, машины Hagelin, разработанные шведским изобретателем Борисом Хагелином, были в то время не менее, а может и более известны. По мнению Девида Кана, одного из самых известных историков криптографии, после Второй мировой войны Великобритания собрала несколько десятков тысяч «Энигм», сколько смогла найти, а затем продала их нескольким развивающимся странам, которые использовали их до середины 1970-х годов. Фредерик Уинтерботэм Фредерик Уильям Уинтерботэм — сотрудник британской разведки, который впервые открыто рассказал об операции «Ультра» и взломе «Энигмы». Он сам участвовал в этой операции и отвечал за набор и обучение персонала, который распространял полученные сведения. В ней Уинтерботэм рассказал не только о существовании этой операции, но и о том, как были использованы полученные данные, как они повлияли на ход войны и насколько важную и сложную задачу выполнили его коллеги. В книжном обзоре «Нью-Йорк таймс» было написано, что эта книга раскрывает величайшую после появления атомной бомбы тайну Второй мировой войны. Книга стала бестселлером. Его книга была санкционирована и тщательно изучена британскими спецслужбами перед публикацией. Считается, что британская разведка этой публикацией хотела показать, насколько продвинутой была страна в области коммуникационных технологий еще в 1940-е. А также сказать о том, что разведка — это не только шпионы и агенты, но и серьезная научная работа ведущих мировых специалистов в математике, лингвистике, радиотехнике и других областях знаний. В 1974 году, почти через 30 лет с момента окончания операции, сотни или даже тысячи сотрудников Блетчли-парка были еще живы. Они были освобождены от обязанности хранить эту тайну, однако многие восприняли книгу негативно и предпочли и дальше сохранять молчание. Публикация книги Уинтерботэма стала поворотным моментом в истории криптографии XX века. В ней мало технических подробностей, но есть объяснение роли полученных сведений, о том, какое преимущество они дали в конкретных военных операциях в Средиземноморье, Северной Африке, в атлантической блокаде или во вторжении в Нормандию. Уинтерботэм первым нарушил молчание, установленное Черчиллем, показал драматичность событий и привлек внимание общества к этой теме. В 1978 году его книга была переведена и опубликована в СССР. Кан рассказал о криптографии почти все, сделал это интересно, понятно, корректно, но ничего не написал об операции «Ультра».
Усложнить расшифровку можно было сменой порядка дисков. Первые ее образцы, придуманные немецким инженером Артуром Шербиусом, продавались для коммерческого использования уже начиная с 1918 года. Впоследствии на основе изобретения Шербиуса было создано целое семейство шифровальной техники. Внешне и по размерам «Энигма» напоминала пишущую машинку. Принцип ее работы заключался в следующем: при каждом нажатии на клавишу с буквой алфавита в движение приходили один или несколько роторов — вращающихся деталей. Буква изменялась несколько раз по схеме шифра Цезаря, то есть заменялась на другую, отстоящую от нее по алфавиту на сколько-то позиций, и в окошке выдавался результат. Примечательно, что к одним и тем же буквам машина могла выдавать разные шифры. Дополнительный уровень перемешивания букв в военных версиях шифратора задавался специальными коммутаторами. Для расшифровки текста нужна была вторая такая же «Энигма», а параметры их ежедневной перенастройки печатались на специальных листах-календарях растворимыми чернилами. Коммутационная панель передней части шифровальной машины «Энигма». Комплекс из 210 таких машин позволял англичанам расшифровывать до 3 тыс. При некоторой схожести с немецкими образцами были у русской машины и существенные отличия, улучшившие ее работу.
До середины 1920-х годов продажи шли плохо, в частности, из-за высокой цены. В июне 1924 года британская криптографическая служба Room 40 заинтересовалась устройством машины. С этой целью была закуплена партия машин у германской компании Chiffrier-maschinen AG, производившей «Энигму». Одним из условий сделки была регистрация патента в британском патентном бюро, благодаря чему криптографическая служба получила доступ к описанию криптографической схемы. Начиная с 1925 года, когда германские военные начали массовые закупки шифровальной машины, и до конца Второй мировой войны было произведено около 200 тысяч машин. С 1926 года на использование машины переходит германский флот, с 1928 года — сухопутные войска. Они применялись также в службе безопасности и разведке. Первое устройство для расшифровки кода Энигмы, — «криптологическая бомба», — было создан польскими математиками накануне Второй мировой войны. На основе этой разработки и при непосредственной поддержке её создателей в Англии был сконструирован более «продвинутый» агрегат.
Шифр Энигмы
| 4 Взлом «Энигмы» | Что: команда из Кембриджа решила воссоздать польское устройство, которое изобрели с целью расшифровки шифротекста немецкой Энигмы — циклометр. |
| «Блокчейн» Гитлера: в чем кроется загадка суперкомпьютера нацистов | В конце 1920-х «Энигма» получила известность в мире как шифровальная машина, способная обеспечить сохранность коммерческих и военных тайн. |
| Нерасшифрованное сообщение «Энигмы» | а после некоторого совершенствования именно. |
Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня?
Каждый день Реевскому передавали новую пачку перехваченных сообщений. Все они начинались шестью буквами повторяющегося трехбуквенного разового ключа, все были зашифрованы с использованием одного и того же ключа текущего дня. Например, он мог получить четыре сообщения, начинающихся со следующих зашифрованных разовых ключей: В каждом из этих случаев 1-я и 4-я буквы являются одной и той же зашифрованной буквой — первой буквой разового ключа. Точно так же 2-я и 5-я буквы являются одной и той же зашифрованной буквой — второй буквой разового ключа, а 3-я и 6-я буквы — третьей буквой разового ключа. Так, в первом сообщении, L и R являются одной и той же зашифрованной буквой — первой буквой разового ключа. Причина, почему одна и та же буква зашифровывается по-разному, вначале как L, а затем как R, заключается в том, что между двумя зашифровываниями первый шифратор «Энигмы» продвинется на три шага и способ шифрования изменится. То, что L и R являются одной и той же зашифрованной буквой, позволило Реевскому вывести еле уловимую связь с начальной установкой машины. При некотором начальном положении шифратора, которое неизвестно, первая буква ключа текущего дня, который опять-таки неизвестен, зашифровывается в L, а затем, при другом положении шифратора, который передвинулся на три шага от начального, по-прежнему неизвестного положения, та же буква ключа текущего дня, который также по-прежнему неизвестен, преобразуется в R.
Эта связь представляется смутной, так как здесь полно неизвестностей, но она хотя бы показывает, что буквы L и R неразрывно связаны с исходной установкой «Энигмы» — с ключом текущего дня. При перехвате новых сообщений можно найти другие соответствия между 1-й и 4-й буквами повторяющегося разового ключа. Все они отражают исходную установку «Энигмы». Например, из второго сообщения видно, что существует связь между M и X, из третьего — между J и M и из четвертого — между D и P. Реевский начал суммировать эти соответствия, сводя их в таблицу. Для четырех сообщений, которые мы пока имеем, таблица дает наличие связей между L, R , M, X , J, M и D, P : Если бы у Реевского было достаточное количество сообщений, отправленных в какой-нибудь один из дней, то он смог бы завершить составление алфавита соответствия. Ниже приведена заполненная таблица соответствий: У Реевского не было никаких догадок ни о ключе текущего дня, ни о том, какие выбирались разовые ключи, но он знал, что они есть в этой таблице соответствий.
Если бы ключ текущего дня был другим, то и таблица соответствий была бы совершенно отличной. Следующий вопрос заключался в том, можно ли найти ключ текущего дня из этой таблицы соответствий. Реевский приступил к поиску в таблице характерных рисунков — структур, которые могли бы послужить признаком ключа текущего дня. В итоге он начал изучать один частный тип структуры, который характеризовал цепочку букв. В таблице, к примеру, A в верхнем ряду связана с F в нижнем ряду. Перейдя в верхний ряд и найдя там F, Реевский выяснил, что F связана с W. Снова перейдя в верхний ряд и отыскав там W, он обнаружил, что, оказывается, связана с A, то есть он вернулся к тому месту, откуда начал поиск.
Цепочка завершена. Рис 42. Мариан Реевский Для остальных букв алфавита Реевский создал похожие цепочки. Он выписал все цепочки и отметил в каждой из них количество связей: До сих пор мы рассматривали только соответствия между 1-й и 4-й буквами шестибуквенного повторяющегося ключа. В действительности же Реевский проделал то же самое для соответствий между 2-й и 5-й буквами и между 3-й и 6-й буквами определяя в каждом конкретном случае цепочки и количество связей в каждой из них. Реевский обратил внимание, что каждый день цепочки изменялись. Иногда встречалось множество коротких цепочек, иногда лишь несколько длинных.
И разумеется, в цепочках менялись буквы. То, какими были эти цепочки, зависело, несомненно, от параметров установки ключа текущего дня — совокупного влияния установок на штепсельной коммутационной панели, взаимного расположения и ориентации шифраторов. Однако оставался вопрос, как же Реевскому из этих цепочек найти ключ текущего дня? Какой ключ из 10 000 000 000 000 000 возможных ключей текущего дня соответствовал конкретной структуре цепочек? Количество вероятностей было просто огромным. И именно в этот момент Реевского озарило. Хотя и установки на штепсельной коммутационной панели, и взаимное расположение, и ориентация шифраторов оказывали влияние на элементы цепочек, но их вклад можно было в какой-то степени разделить.
В частности, у цепочек есть одно свойство, целиком зависящее от установок шифраторов и никак не связанное с установками на штепсельной коммутационной панели: количество связей в цепочках зависит исключительно от установок шифраторов. Возьмем, к примеру, вышеприведенный пример и предположим, что ключ текущего дня требует перестановки букв S и G на штепсельной коммутационной панели. Если мы изменим этот элемент ключа текущего дня, сняв кабель, с помощью которого осуществляется перестановка этих букв S и G, и используем его, чтобы выполнить перестановку, скажем, букв T и K, то цепочки изменятся следующим образом: Некоторые буквы в цепочках изменились, но, что важно, количество связей в каждой цепочке осталось тем же. Реевский нашел то свойство цепочек, которое зависело лишь от установок шифраторов. Полное число установок шифраторов равно количеству взаимных расположений шифраторов 6 , умноженному на количество ориентаций шифраторов 17 576 , что составляет 105 456. Поэтому вместо того, чтобы беспокоиться о том, какой из 10 000 000 000 000 000 ключей текущего дня связан с конкретной группой цепочек, Реевский смог заняться гораздо более простой задачей: какая из 105 456 установок шифраторов связана с количеством связей в группе цепочек? Это число по-прежнему велико, но все же примерно в сотню миллиардов раз меньше общего числа возможных ключей текущего дня.
Другими словами, задача стала в сотню миллиардов раз проще — уже в пределах человеческих возможностей. Реевский поступил следующим образом. Благодаря шпионской деятельности Ханс-Тило Шмидта, он получил доступ к точным копиям шифровальных машин «Энигма». Его команда приступила к кропотливой проверке каждой из 105 456 установок шифраторов и каталогизации длин цепочек, которые образовывались при каждой установке. Потребовался целый год, чтобы завершить создание такого каталога, но, как только в Бюро были накоплены данные, Реевский смог, наконец, приступить к распутыванию шифра «Энигмы». Ежедневно он просматривал зашифрованные разовые ключи — первые шесть букв перехваченных сообщений, и использовал данную информацию для подготовки своей таблицы соответствий. Это позволило ему выписать цепочки и установить количество связей для каждой из них.
К примеру, анализируя 1-ю и 4-ю буквы, можно получить четыре цепочки с 3, 9, 7 и 7 связями. При анализе 2-й и 5-й букв также получаются четыре цепочки с 2 3, 9 и 12 связями. А анализ 3-й и 6-й букв дает в результате пять цепочек с 5, 5, 5, 3 и 8 связями. У Реевского и сейчас не было никаких предположений о ключе текущего дня, но он знал, что в результате его применения получаются 3 группы цепочек; количество цепочек в группе и связей в каждой из них указаны ниже: Реевский мог теперь воспользоваться своим каталогом, в котором были представлены все установки шифратора, проиндексированные в соответствии с тем, какой вид цепочек получается при каждой конкретной установке. Найдя запись в каталоге, содержащую требуемое количество цепочек с соответствующим количеством связей в каждой, он сразу же определял установки шифраторов для каждого конкретного ключа текущего дня. Цепочки оказались фактически «отпечатками пальцев», уликой, которая выдавала исходное взаимное расположение и ориентацию шифраторов. Реевский действовал словно детектив: он мог отыскать на месте преступления отпечаток пальца, а затем по базе данных выявить подозреваемого, которому этот отпечаток принадлежит.
Хотя Реевский и нашел ту часть в ключе текущего дня, которая определяется шифратором, но ему по-прежнему требовалось выяснить установки на штепсельной коммутационной панели. Несмотря на то что существует около сотни миллиардов возможностей для установок на штепсельной коммутационной панели, это было уже сравнительно несложной задачей. Реевский начал с того, что установил шифраторы на своей копии «Энигмы» в соответствии с вновь найденной частью ключа текущего дня, которая определяется шифратором. Затем он вытащил все кабели из штепсельной коммутационной панели, так что эта панель перестала оказывать какое-либо влияние. Далее он брал фрагмент перехваченного шифртекста и вводил его в «Энигму». По большей части это приводило к появлению совершенно бессмысленного текста, поскольку расположение кабелей на штепсельной коммутационной панели было неизвестно, и их у него на панели попросту не было. Однако время от времени появлялись смутно опознаваемые выражения, как, например, alliveinbelrin, которое, по всей видимости, должно означать «arrive in Berlin».
Если предположение верно, то это значит, что буквы R и L должны быть соединены кабелем на штепсельной коммутационной панели, осуществляющим их перестановку, буквы же A, I, V, E, B и N при этом кабелями не соединены.
Обратите внимание, что два PGH зашифровываются по-разному первое как KIV, а второе как BJE ; это происходит из-за того, что шифраторы «Энигмы» поворачиваются после зашифровывания каждой буквы и меняют способ шифрования. После этого отправитель меняет ориентацию шифраторов на своей машине на PGH и зашифровывает основную часть сообщения с этим разовым ключом. У получателя машина первоначально установлена в соответствии с ключом текущего дня — QCW. В результате получатель узнает, что он должен установить свои шифраторы в положение PGH, — это и есть разовый ключ, — и сможет после этого расшифровать основной текст сообщения. Это эквивалентно тому, как отправитель и получатель договариваются об основном ключе шифрования. Только вместо использования этого единственного основного ключа шифрования для зашифровывания всех сообщений его применяют для зашифровывания нового ключа, а само сообщение зашифровывают этим новым ключом. Если бы немцы не ввели разовые ключи, тогда тысячи сообщений, содержащих миллионы букв, передавались бы зашифрованными одним и тем же ключом текущего дня.
Если же ключ текущего дня используется только для передачи разовых ключей, то им зашифровывается небольшой кусочек текста. Допустим, в течение дня пересылается 1000 разовых ключей, тогда ключом текущего дня зашифровывается всего-навсего 6000 букв. И поскольку каждый разовый ключ выбирается случайным образом и используется для зашифровывания только одного сообщения, то с его помощью зашифровывается только текст незначительного объема, — лишь нескольких сотен знаков. На первый взгляд система выглядит неуязвимой, но польских криптоаналитиков это не обескуражило. Они были готовы проверить каждую тропку, чтобы отыскать слабое место у шифровальной машины «Энигма» и в использовании ключей текущего дня и разовых ключей. В противоборстве с «Энигмой» главными теперь стали криптоаналитики нового типа. Веками считалось, что наилучшими криптоаналитиками являются знатоки структуры языка, но появление «Энигмы» заставило поляков изменить свою политику подбора кадров. Бюро организовало курс по криптографии и пригласило двадцать математиков; каждый из них поклялся хранить тайну.
Все они были из познаньского университета. Хотя этот университет и не считался самым лучшим академическим учреждением в Польше, но его преимущество в данном случае заключалось в том, что располагался он на западе страны, на территории, которая до 1918 года была частью Германии. Поэтому-то эти математики свободно говорили по-немецки. Трое из этих двадцати продемонстрировали способность раскрывать шифры и были приглашены на работу в Бюро. Самым способным из них был застенчивый, носящий очки, двадцатитрехлетний Мариан Реевский, который прежде изучал статистику, чтобы в будущем заняться страхованием. Он и в университете был весьма способным студентом, но только в польском Бюро шифров нашел свое истинное призвание. Здесь он проходил обучение, разгадывая обычные шифры, прежде чем перейти к более неприступной задаче «Энигмы». Трудясь в полном одиночестве, он полностью сосредоточился на запутанности машины Шербиуса.
Будучи математиком, он постарался всесторонне проанализировать работу машины, изучая влияние шифраторов и кабелей штепсельной коммутационной панели. Но, как и все в математике, его работа требовала не только вдохновения, но и логического мышления. Как сказал один из военных математиков-криптоаналитиков, творческий дешифровальщик должен «волей-неволей ежедневно общаться с темными духами, чтобы совершить подвиг интеллектуального джиу-джитсу». Реевский разработал стратегию атаки на «Энигму» исходя из того, что повторение является врагом безопасности: повторения приводят к возникновению характерного рисунка — структуры сообщения, и криптоаналитики благоденствуют на структурах. Самым явным повторением при шифровании с использованием «Энигмы» был разовый ключ, который зашифровывался дважды в начале каждого сообщения. Немцы требовали такого повторения, чтобы избежать ошибок вследствие радиопомех или оплошности оператора. Но они не предполагали, что из-за этого возникнет угроза безопасности машины. Каждый день Реевскому передавали новую пачку перехваченных сообщений.
Все они начинались шестью буквами повторяющегося трехбуквенного разового ключа, все были зашифрованы с использованием одного и того же ключа текущего дня. Например, он мог получить четыре сообщения, начинающихся со следующих зашифрованных разовых ключей: В каждом из этих случаев 1-я и 4-я буквы являются одной и той же зашифрованной буквой — первой буквой разового ключа. Точно так же 2-я и 5-я буквы являются одной и той же зашифрованной буквой — второй буквой разового ключа, а 3-я и 6-я буквы — третьей буквой разового ключа. Так, в первом сообщении, L и R являются одной и той же зашифрованной буквой — первой буквой разового ключа. Причина, почему одна и та же буква зашифровывается по-разному, вначале как L, а затем как R, заключается в том, что между двумя зашифровываниями первый шифратор «Энигмы» продвинется на три шага и способ шифрования изменится. То, что L и R являются одной и той же зашифрованной буквой, позволило Реевскому вывести еле уловимую связь с начальной установкой машины. При некотором начальном положении шифратора, которое неизвестно, первая буква ключа текущего дня, который опять-таки неизвестен, зашифровывается в L, а затем, при другом положении шифратора, который передвинулся на три шага от начального, по-прежнему неизвестного положения, та же буква ключа текущего дня, который также по-прежнему неизвестен, преобразуется в R. Эта связь представляется смутной, так как здесь полно неизвестностей, но она хотя бы показывает, что буквы L и R неразрывно связаны с исходной установкой «Энигмы» — с ключом текущего дня.
При перехвате новых сообщений можно найти другие соответствия между 1-й и 4-й буквами повторяющегося разового ключа. Все они отражают исходную установку «Энигмы». Например, из второго сообщения видно, что существует связь между M и X, из третьего — между J и M и из четвертого — между D и P. Реевский начал суммировать эти соответствия, сводя их в таблицу. Для четырех сообщений, которые мы пока имеем, таблица дает наличие связей между L, R , M, X , J, M и D, P : Если бы у Реевского было достаточное количество сообщений, отправленных в какой-нибудь один из дней, то он смог бы завершить составление алфавита соответствия. Ниже приведена заполненная таблица соответствий: У Реевского не было никаких догадок ни о ключе текущего дня, ни о том, какие выбирались разовые ключи, но он знал, что они есть в этой таблице соответствий. Если бы ключ текущего дня был другим, то и таблица соответствий была бы совершенно отличной. Следующий вопрос заключался в том, можно ли найти ключ текущего дня из этой таблицы соответствий.
Реевский приступил к поиску в таблице характерных рисунков — структур, которые могли бы послужить признаком ключа текущего дня. В итоге он начал изучать один частный тип структуры, который характеризовал цепочку букв. В таблице, к примеру, A в верхнем ряду связана с F в нижнем ряду. Перейдя в верхний ряд и найдя там F, Реевский выяснил, что F связана с W. Снова перейдя в верхний ряд и отыскав там W, он обнаружил, что, оказывается, связана с A, то есть он вернулся к тому месту, откуда начал поиск. Цепочка завершена. Рис 42. Мариан Реевский Для остальных букв алфавита Реевский создал похожие цепочки.
Он выписал все цепочки и отметил в каждой из них количество связей: До сих пор мы рассматривали только соответствия между 1-й и 4-й буквами шестибуквенного повторяющегося ключа. В действительности же Реевский проделал то же самое для соответствий между 2-й и 5-й буквами и между 3-й и 6-й буквами определяя в каждом конкретном случае цепочки и количество связей в каждой из них. Реевский обратил внимание, что каждый день цепочки изменялись. Иногда встречалось множество коротких цепочек, иногда лишь несколько длинных. И разумеется, в цепочках менялись буквы. То, какими были эти цепочки, зависело, несомненно, от параметров установки ключа текущего дня — совокупного влияния установок на штепсельной коммутационной панели, взаимного расположения и ориентации шифраторов. Однако оставался вопрос, как же Реевскому из этих цепочек найти ключ текущего дня? Какой ключ из 10 000 000 000 000 000 возможных ключей текущего дня соответствовал конкретной структуре цепочек?
Количество вероятностей было просто огромным. И именно в этот момент Реевского озарило.
Польские математики, которые вместе с Реевским трудились над проектом, успели передать в Великобританию только технологию, но не сами устройства. По современным меркам циклометр очень сложная и нерационально дорогая в производстве машина, так как в ней нет цифровых технологий, только аналоговые механизмы. И потому большинство исследователей ограничивалось программными эмуляторами, но Эванс еще на четвертом курсе обучения увлекся работами Мариана Реевского и загорелся идеей построить его циклометр. В Кембридже его поддержали и даже выделили финансирование, потому что технологии Раевского легли в основу разработок Алана Тьюринга, выпускника этого же университета. Тьюринг вошел в историю как создатель «Bombe» — машины для взлома немецкого шифровального устройства «Энигма».
Краткое описание Энигмы Рамки предлагаемого материала совершенно не предназначены для сколько-нибудь детального погружения в технические и математические детали Энигмы. Интересующиеся могут обратиться к профильным статьям Википедии, перечисленным в списке источников. Приведем лишь несколько фактов, имеющих отношение к машине. Патент на прообраз Энигмы получил еще 23 февраля 1918 года в день рождения Красной Армии, весьма символично немецкий инженер Артур Шербиус. Википедия Энигма - машина роторного типа, состоящая из механической клавиатура, роторы и ступенчатый механизм и электрической систем. Роторы диски приводились в движение нажатием на клавиши и посредством электропроводки создавали определенные криптографические преобразования, итогом которых было кодирование одной буквы алфавита в другую. Выглядело это следующим образом. Оператор нажимает, например, клавишу с буквой A, а на выходной панели загорается лампочка с буквой Z.
Высокая сложность и надежность шифрования обеспечивались постоянным изменением параметров электрической цепи проводки машины и реализацией многоалфавитного полиалфавитного шифра подстановки. Персоналии Первые успехи в взломе кодов Энигмы сотрудники Бюро шифров достигли в конце 1932 - начале 1933 годов. Основную лепту в достижения польского периода криптоанализа Энигмы внесли, как и в 1919-21 годах, три математика-криптографа. Конечно, теперь совсем иные. Отнюдь не профессора, а недавние студенты Познаньского университета, показавшие лучшие результаты на курсах криптографии 1929 года. Человек интереснейшей судьбы, достойной целой книги. Ежи Ружицкий 1909-1942. Трагически погиб в 32 года в кораблекрушении на Средиземном море в районе Балеарских островов.
Ружицкий и несколько польских криптологов затонуло при невыясненных обстоятельствах. Генрик Зыгальский 1908-1978. Несколько слов о том, как обучали на секретных курсах 1929 г. На практических занятиях студентам предлагалось разгадать реальные, еще не взломанные немецкие шифры. Для того, чтобы подбодрить слушателей, преподаватели говорили, что ответ уже известен. Выпускной экзамен состоял в раскрытии закодированного шифром Double Dice немецкого военного письма. По мнению экзаменаторов, дешифровка абсолютно исключалась. Но каждый из вышеупомянутой тройки студентов провел ее самостоятельно.
Реевский, Е. Ружицкий и Г. Зыгальский проработали десять лет 1932-42 в отделении BS4 Бюро шифров под руководством Максимильяна Ценжкого. Подарок французам и англичанам Летом 1939 года немецкое нападение на Польшу стало неизбежным. Счет времени до вторжения шел на недели. Удивительно, но ни французы, ни англичане до 1939 года вообще не занимались Энигмой. Ценжкий, и тройка Реевский-Ружицкий-Зыгальский передали ошеломленным союзникам собственные наработки, в том числе, рабочие модели-копии Энигмы, листы Зыгальского, криптологическую бомбу Реевского и методы криптоанализа. Так раздавленная вскоре Польша отомстила своим мучителям.
В январе 1940 года ПК Бруно посетил А.
Уэлчман, Гордон: биография
Криптоанализ Энигмы есть расшифровки зашифрованных сообщений машинного кода немецкой Энигма, был фактор успеха союзников во время Второй мировой войны. Чтобы осложнить криптоанализ, сообщения делали не длиннее 250 символов; более многословные разбивали на части, для каждой из которых использовался свой ключ. Последние новости о Enigma, выбор редакции, самые популярные новости на тему Enigma. Главный по новостям, кликбейту и опечаткам. «Энигма» — шифровальный аппарат, который активно использовался в середине XX века для передачи секретных сообщений. Благодаря большому труду математиков, он был взломан. Благодаря влиянию, оказанному на ход войны, взлом Энигмы стал возможно самым ярким моментом в многовековой истории криптоанализа.
Шифр Энигмы презентация
Следствие пришло к выводу, что мужчина совершил самоубийство. Чуть позже друзья умершего скажут, что он воспроизвел сцену из любимого фильма-сказки «Белоснежка и семь гномов», снятого в 1937 году компанией Уолта Диснея. Человек, тело которого нашла экономка — британский математик, криптограф Алан Тьюринг. Этого ученого считают основоположником теоретической информатики и теории искусственного интеллекта, прародителем современных вычислительных систем [2]. Он придумал устройство — абстрактную вычислительную машину для работы со сложными математическими задачами.
Машина способна производить любого рода вычисления и подсчитывать количество операций для этих вычислений, на ее концепции базируются современные компьютеры. Тьюринг также создал тест, который сейчас считается золотым стандартом для оценки способностей искусственного интеллекта. Во время Второй мировой войны ученый вместе со своими коллегами сумел «взломать» немецкий шифратор «Энигма», что позволило моментально расшифровывать секретные сообщения врага. Ученого даже признали одним из самых выдающихся мыслителей XX века.
Однако за успехом в науке скрывалась личная трагедия. Правительство Великобритании, несмотря на неоценимый вклад Тьюринга в науку, осудило его за преступление, которое с точки зрения современности считается абсурдным. Уголовное преследование подорвало репутацию математика на долгие годы. Наказание В 1952 году Тьюринг обратился в полицию с заявлением, что его дом обокрал 19-летний рабочий Арнольд Мюррей.
В ходе расследования ученый признался, что состоял с обвиняемым в гомосексуальной связи. В то время в Великобритании половой контакт между мужчинами считался противозаконным, поэтому Тьюрингу и Мюррею предъявили обвинения в непристойном поведении [3]. Ученый выбрал последнее, потому что не хотел останавливать работу над своими проектами. Стоит отметить, что уголовное преследование за гомосексуализм в Англии отменили только в 1967 году.
Взлом «Энигмы» Одним из главных научных достижений Тьюринга было устройство, которое позволило «взломать» код немецкого шифровальщика «Энигмы» — электромеханической роторной машины, изобретенной немецким инженером-электриком Артуром Шербиусом в 1918 году. В годы Второй мировой войны Тьюринг работал в британской Правительственной школе шифров и кодов, которая располагалась в особняке Блетчли в графстве Бакингемшир в центре Англии. В этой школе ученые трудились над поиском методов, позволяющих «взломать» шифры и коды, используемые странами нацистского блока Германией, Японией, Италией и т. Математик возглавлял группу Hut 8, отвечающую за криптоанализ сообщений военно-морского флота нацистов [5].
Они охотились на корабли антигитлеровской коалиции, которые доставляли груз для сухопутных войск. Немецкий флот для шифровки сообщений использовал машину «Энигма» [6]. При помощи нее немцы обменивались закодированными сообщениями и передавали схемы маршрутов.
Такую матрицу можно получить из единичной 26 на 26, переставив в произвольном порядке столбцы или строки. Небольшое математическое упражнение, не дающее прямой пользы для криптоанализа: Легко посчитать число возможных перестановок 26-ти столбцов , вариантов будет 26! Единицу отнимаем, потому что нас не интересует тривиальный результат — когда матрица крипто-преобразования — единичная. Понятно, что не все эти перестановки будут реализованы в Энигме, далеко не все.
Первые две модели «Энигмы», A и B, пользовались умеренным успехом. Настоящим прорывом в 1925 году стала модель С — с рефлектором, гораздо более компактная, чем ее предшественники. Enigma C весила всего лишь 12 кг при размере 28 на 34 на 15 см, тогда как предыдущие модели весили около 50 кг, имея габариты 65 на 45 на 35 сантиметров. Модель С практически сразу стали использовать на судах немецкого флота. Enigma С. Изображение: Crypto Museum В 1928 году военные специалисты по заказу Вермахта переработали конструкцию гражданских шифровальных машин, сконструировав модель Enigma-G, которую двумя годами позже модифицировали в версию Enigma-I. Существовали варианты Enigma с количеством роторов от 3 до 8.
Лист с кодами шифрования «Энигмы».
Чтобы вычислить эти комбинации, нельзя удовлетвориться одной Enigma. Каждая бомба имитирует несколько параллельно установленных Энигм. Эта первая атака предполагает, что буква «T» не модифицируется Steckerboard , таблицей перестановок, которая была ограничена 6 заменами в начале использования Enigma. В более поздних версиях бомбы используются различные обходные пути для решения этой проблемы с помощью умных механических и алгоритмических оптимизаций. Затем он дважды нажимает клавишу сообщения, выбирая последовательность из трех букв, например. Перехват сообщений Тестовые сообщения Перегруженные работой немецкие операторы невольно помогают криптоаналитикам.
Однажды случалось, например, что оператор проводил тест, отправляя сообщение, содержащее только T. Прочитав это зашифрованное сообщение без единой буквы T, криптологи союзников пришли к выводу, что это сообщение, состоящее только из этой буквы, что позволяет восстановить настройку кодирования. Cillies Некоторые шифровальщики Enigma всегда используют более или менее один и тот же ключ, например инициалы родственника. Советы Herivel Некоторые шифры Люфтваффе не всегда следуют инструкциям дня, они оставляют роторы в исходном положении накануне, за исключением нескольких букв. Когда есть много неосторожных шифровальщиков, количество возможных комбинаций из трех букв сокращается до шестидесяти в первый день. Около тридцати второго дня и т. Это « Наконечник Херивела », названный в честь английского криптоаналитика, который предвидел эту ошибку.
Банбуризмы Вдохновленный методом польских часов, Banburism использует слабость в настройке индикатора ключа к сообщению Naval Enigma. Исходное положение роторов составлено из списков, действующих в течение 24 часов. Следовательно, все индикаторы дня, поскольку все они количественно определены из одной и той же настройки роторов, взаимно «по глубине». Обычно два сообщения никогда не используют один и тот же флаг, но может случиться так, что в течение одного сообщения положение роторов станет идентичным начальному положению роторов другого сообщения. Выдержки из двух сообщений, которые таким образом перекрываются, затем оказываются «углубленными».