Криптоанализ «Энигмы» — взлом немецкой шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны силами британских спецслужб. История электрической роторной шифровальной машины «Энигма» начинается в 1917 году с патента, полученного голландцем Хьюго Кочем. Криптоанализ «Энигмы» — криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны, осуществлённый силами польских и британских спецслужб.
Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня?
Ученые раскрыли секрет работы шифровальной машины «Энигма» Ученые из Манчестерского университета впервые изучили, как работают внутренние механизмы «Энигмы». Для этого они провели компьютерное сканирование шифровальной машины, которую использовали нацисты для передачи секретных донесений во время Второй мировой войны. По словам ученых, им пришлось сделать более 1,5 тысячи рентгенограмм, которые затем объединили в последовательное трехмерное изображение.
На основе этой разработки и при непосредственной поддержке её создателей в Англии был сконструирован более «продвинутый» агрегат.
Теоретическую часть работы выполнил Алан Тьюринг. Его работы по криптографическому анализу алгоритма, реализованного в шифровальной машине «Энигма», основывался на более раннем криптоанализе предыдущих версий этой машины, которые были выполнены в 1938 году польским криптоаналитиком Марианом Реевским. Принцип работы разработанного Тьюрингом дешифратора состоял в переборе возможных вариантов ключа шифра и попыток расшифровки текста, если была известна структура дешифруемого сообщения или часть открытого текста.
Вскоре немцы добавили в конструкцию Энигмы коммутирующее устройство, существенно расширив этим количество вариантов кода. Эту задачу решил Гордон Уэлчман, предложив конструкцию «диагональной доски». Метод диагональной доски Серьезная трудность с прототипом «Bombe» состояла в том, что для того, чтобы проводить одновременное сканирование, необходимо, чтобы используемые меню содержали, по меньшей мере, три петли.
Это весьма трудновыполнимое условие и лишь небольшая часть перехваченных сообщений соответствовали ему. Следовательно, область применения Bombe была бы весьма ограниченна, если бы не был найден способ существенно улучшить её производительность.
Принцип работы "Бомбы" состоял в переборе возможных вариантов ключа шифра и попыток расшифровки текста, если была известна часть открытого текста или структура расшифровываемого сообщения. Перебор ключей выполнялся за счёт вращения механических барабанов, сопровождавшегося звуком, похожим на тиканье часов, из-за чего "Бомба" и получила свое название. Для каждого возможного значения ключа, заданного положениями роторов количество ключей равнялось примерно 1019 для сухопутной "Энигмы" и 1022 для шифровальных машин, используемых в подводных лодках , "Бомба" выполняла сверку с известным открытым текстом, выполнявшуюся электрически. Первая в Блетчли "Бомба" Тьюринга была запущена 18 марта 1940 года.
Дизайн "Бомб" Тьюринга так же был основан на дизайне одноимённой машины Реевского.
Начиная с модели «С» механизмы стали мобильнее и надежнее. Модель «D», появившаяся в 1927 году, была закуплена многими странами: Польшей, Англией, Голландией, Италией… Всего, по различным источникам, было изготовлено около ста тысяч разных модификаций «Энигмы». Модели отличались размерами, количеством используемых роторов, количеством используемых букв выемок и контактов на роторах. Наиболее «исторически известная» немецкая военная модификация «Энигмы» использовала двадцать шесть контактов на каждой из сторон ротора. Каждый контакт соответствовал букве алфавита. Для символов использовались сочетания букв. То есть каждый ротор мог обеспечить двадцать шесть разных подстановок каждой буквы — элементарный шифр подмены, не слишком сложный. Но использование нескольких роторов позволяло значительно усложнить его.
Первая трехроторная машинка обеспечивала 17576 вариантов подстановки символа. Используя в следующих моделях три из пяти роторов в случайном порядке, это число возросло до 1054560 вариантов, а после добавления четвертого ротора, переваливает за миллиард. Эта высокая степень вариативности и значительная трудность для дешифровки убедило военное ведомство Германии использовать «Загадку» для передачи шифрованных сообщений в боевых действиях. До появления таких устройств, передачи шифровали «вручную», используя таблицы. Кодировщику даже не надо было знать весь процесс шифрования: он нажимал буквы на клавиатуре типа пишущей машинки , а на выходе получал набор символов, расшифровать который мог только тот, кто имел точно такую же машинку, с таким же количеством роторов, расположенных в тех же местах, в таком же порядке, что и у кодировщика. А для еще большего усиления шифра в военные модели добавилась коммутационная панель, позволявшая подменивать пары букв до роторов и после. То есть, даже имея «синхронизированную» машинку, невозможно было узнать первоначального послания, не зная положения кабелей в коммутационной панели. Историю декодирования машины Enigma мы знаем в основном по голливудским блокбастерам о подводных лодках. Однако фильмы эти, по мнению историков, имеют мало общего с реальностью.
Например, в картине 2000 года «U-57» рассказывается о секретном задании американских моряков захватить шифровальную машинку Enigma, находящуюся на борту немецкой субмарины U-571. Действие разворачивается в 1942 году в Северной Атлантике. Несмотря на то, что фильм отличается зрелищностью, история, рассказанная в нем, совершенно не отвечает историческим фактам. Подводная лодка U-571 действительно состояла на вооружении нацистской Германии, но была потоплена в 1944 году, а машинку Enigma американцам удалось захватить лишь в самом конце войны, и серьезной роли в приближении Победы это не сыграло. К слову, в конце фильма создатели сообщают исторически верные факты о захвате шифратора, однако появились они по настоянию консультанта картины, англичанина по происхождению.
Откройте свой Мир!
После этого случая немецкие инженеры усложнили «Энигму» и в 1938 году выпустили обновленную версию, для «взлома» которой требовалось создать более сложные механизмы [6]. В принципе, такой подход в криптоанализе тоже может быть продуктивен: придётся проверить в 26 раз больше вариантов, только и всего? А после модернизации «Энигмы» (немцы в 1937 заменили рефлекторы на своих машинах, а для ВМФ стали применять четыре ротора), процент дешифрованных сообщений еще понизился. Криптоанализ шифра Вернама легко возможен в том случае, если при шифровании мы выбрали ключ с повторяющимися символами. Алан занимался криптоанализом «Энигмы» в команде с поляками, русскими и британцами.
Правда и вымысел о Энигме
В конце 1920-х «Энигма» получила известность в мире как шифровальная машина, способная обеспечить сохранность коммерческих и военных тайн. Криптоанализ «Энигмы» — мероприятия по чтению сообщений Германии, зашифрованных с помощью электромеханической машины «Энигма» во время Второй мировой войны. Криптоанализ "Энигмы" позволил западным союзникам во время Второй мировой войны прочитать значительное количество секретных радиопереговоров держав Оси в кодировке. А после модернизации «Энигмы» (немцы в 1937 заменили рефлекторы на своих машинах, а для ВМФ стали применять четыре ротора), процент дешифрованных сообщений еще понизился. Мало кто знает, но троим польским криптологам удалось разгадать код "Энигмы" еще до войны. Попытки «взломать» «Энигму» не предавались гласности до конца 1970-х.
Криптоанализ "Энигмы"
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. Расположение выемки для каждого из роторов можно было регулировать с помощью специальных внешних колец.
Среди математиков был и молодой профессор логики из Кембриджа — Алан Тьюринг [1] [Прим. Метод[ ] Основные статьи: Cribs и Gardening Перехват радиосообщений противника выполняли десятки приемных станций, имевших кодовое название «». Ежедневно в Блетчли-парк поступали тысячи таких сообщений. Блетчли-парк имел в своем распоряжении точную копию «Энигмы», поэтому расшифровка сообщений сводилась к подбору установки дисков и, для более поздних моделей, — штекерного коммутатора. Сложность задачи усугублялась тем, что установки роторов менялись ежедневно, поэтому службы дешифровки работали круглосуточно в три смены [Прим. 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 прием 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[ ] Одним из основных теоретиков Блетчли-парка был Алан Тьюринг. После изучения польских материалов Тьюринг пришёл к выводу, что использовать прежний подход с полным перебором сообщений уже не получится.
На протяжении всей истории человечества, люди изобретали особенные языки для секретного общения: коды, шифры и тайные языки. В нашем материале - самые известные и необычные прародители криптографии. Энигма Одна из самых известных шифровальных машин — «Энигма» использовалась в военных и коммерческих целях с 1920-х годов.
На протяжении всего периода применения шифровальной машины — множество правительственных организаций разных стран предпринимали попытки взлома с целью предотвратить наступающую угрозу Германии. Во времена Второй Мировой войны Германии были необходимы модули шифрования для проведения скоординированного наступления против ряда Европейских стран.
Метод состоит в переборе всех положений роторов и проверке равенства для всех букв. Далее методом исключений находим остальные соединения на коммутационной панели. Наконец, простым перебором находим положение колец. Вернёмся к началу. Чтобы осуществить атаку нужно только знать часть открытого текста и его точное положение.
Часто удавалось достаточно точно определить содержание сообщения. Например, прогноз погоды передавался постоянно в одно и то же время. Чтобы определить точное положение известной части текста использовали слабость Энигмы. Дело в том, что из-за устройства рефлектора буква никогда не может быть зашифрована в себя.
Криптоанализ "Энигмы"
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 прием 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[ ] Одним из основных теоретиков Блетчли-парка был Алан Тьюринг. После изучения польских материалов Тьюринг пришёл к выводу, что использовать прежний подход с полным перебором сообщений уже не получится. Во-первых, это потребует создания более 30 машин польского типа, что во много раз превышало годовой бюджет «Station X», во-вторых, можно было ожидать, что Германия может исправить конструктивный недостаток, на котором основывался польский метод. Поэтому он разработал собственный метод, основанный на переборе последовательностей символов исходного текста. Вскоре немцы добавили в конструкцию Энигмы коммутирующее устройство, существенно расширив этим количество вариантов кода. Возникшую для англичан задачу решил Гордон Уэлчман , предложив конструкцию «диагональной доски».
В результате этой работы в августе 1940 года была построена криптоаналитическая машина Bombe [Прим.
Можно было бы составить каталог таблиц… однако их количество равно 26! Реевский стал пытаться выделить из таблиц некоторые шаблоны или найти некоторые структурные закономерности. И это ему удалось.
Для каждой возможности мы хотим увидеть, совместим ли экран с наблюдаемым циклом. Если это не так, переходим к следующей конфигурации. Невозможно вычислить вручную, но возможно с помощью бомбы Тьюринга. 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.
Ахмад заявил пэрам: «Сам Тюринг считал, что гомосексуализм будет объявлен легальным королевской комиссией. На самом деле, гомосексуализм, за который его осудили, исключил из числа уголовно наказуемых деяний парламент. Правительство в курсе требований о помиловании Тюринга, учитывая его огромные достижения, и оно с большой симпатией относится к таким заявлениям… Поэтому правительство считает, что парламент должен иметь полную свободу действий в своей реакции на данный законопроект, действуя в соответствии со своей совестью и волей». Правительство поддержало этот законопроект, подготовленный по личной инициативе пэром от либерал-демократов лордом Шарки, сделав это после дебатов, в которых участвовала пэр, работавшая в Блетчли-парке там в годы Второй мировой войны размещалась правительственная школа кодов и шифров — прим. Леди Трампингтон заявила пэрам: «Тот корпус, где я работала, занимался военно-морскими шифрами Германии. Мне лишь раз довелось готовить документ для Алана Тюринга, и поэтому я не могу утверждать, что знала его. Однако я уверена в том, что если бы не его работа, мы проиграли бы войну из-за голода».
Ученые раскрыли секрет работы шифровальной машины «Энигма»
О сервисе Прессе Авторские права Связаться с нами Авторам Рекламодателям Разработчикам. Главный по новостям, кликбейту и опечаткам. 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. The rst stage in cryptanalysis is to look for sequences of letters that appear more than once in the ciphertext.
2023-10-20.Линейный криптоанализ
| «Бомба» Алана Тьюринга, или как взломали шифромашину «Энигма» [1] - Конференция | Всё это значительно затруднило будущий криптоанализ Энигмы. С началом войны и падением Польши исследователи успели передать свои успехи французам, которые попытались развить. |
| Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия) | За годы Второй мировой войны Тьюринг добился огромных успехов в области военного криптоанализа — благодаря ему код «Энигмы» был расшифрован полностью. |
От манускриптов до шифровальных машин: история криптографии
Turing returned to Bletchley in March 1943, where he continued his work in cryptanalysis. Криптоанализ «Энигмы» — криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны силами польских и британских спецслужб. В конце 1920-х «Энигма» получила известность в мире как шифровальная машина, способная обеспечить сохранность коммерческих и военных тайн. В конце 1920-х «Энигма» получила известность в мире как шифровальная машина, способная обеспечить сохранность коммерческих и военных тайн. Криптоанализ «Энигмы» — криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны силами польских и британских спецслужб. Вклад Тьюринга в работы по криптографическому анализу алгоритма, реализованного в "Энигме", основывался на более раннем криптоанализе предыдущих версий шифровальной.