Вклад Тьюринга в работы по криптографическому анализу алгоритма, реализованного в "Энигме", основывался на более раннем криптоанализе предыдущих версий шифровальной. Криптоанализ «Энигмы» — криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны, осуществлённый силами польских и британских спецслужб. С помощью «Энигмы» сообщения шифровали войска Германии и ее союзники, при помощи M-209 — армия США. Описание строения Энигмы можно прочитать в первой части, а про работу польских криптографов – во второй После того как польские криптографы передали результаты.
Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия)
Главный по новостям, кликбейту и опечаткам. Возможно, для вас это будет новостью, но Алан Тьюринг был не первым, кто расшифровал «Энигму» методом механического перебора. Криптоанализ шифра Вернама легко возможен в том случае, если при шифровании мы выбрали ключ с повторяющимися символами. Смотрите онлайн видео «ый криптоанализ» на канале «Андрей Овчинников» в хорошем качестве, опубликованное 20 октября 2023 г. 21:44 длительностью 01:15. В школе кодов и шифров он возглавлял группу Hut 8, ответственную за криптоанализ сообщений ВМФ Германии и разработал некоторое количество методов взлома немецкого.
Кто изобрёл «Энигму»?
- В Кембридже воссоздали «Циклометр Реевского», при помощи которого была взломана «Энигма»
- Ученые рассказали, как АНБ "слушает" зашифрованный трафик
- В Кембридже воссоздали «Циклометр Реевского», при помощи которого была взломана «Энигма»
- Криптоанализ - это наука изучения шифров
- Учёные Кембриджа решили снова взломать Энигму
- Криптоанализ «Энигмы» - Википедия
Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия)
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. 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.
И, с большой степени вероятности, наоборот. Можно было бы составить каталог таблиц… однако их количество равно 26! Реевский стал пытаться выделить из таблиц некоторые шаблоны или найти некоторые структурные закономерности.
После того, как ее начали использовать нацисты, в 1938 году к ней смогли подобрать коды польские специалисты, однако затем в Германии механизм усовершенствовали. Разгадать код «Энигмы» удалось в британскому ученому Алану Тьюрингу и его команде в 1941 году.
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. Ученые приводят простой пример: в обычной ситуации на взлом одного единственного простого числа в 1024-битном ключе шифрования у АНБ ушло бы не менее года работы, а потратить на это пришлось бы сотни миллионов долларов.
От манускриптов до шифровальных машин: история криптографии
Эти сообщения были зашифрованы с применением четырехроторной машины Enigma. Криптоанализ «Энигмы» Германия считала этот вариант шифратора абсолютно надежным, так как его можно было настроить на любой из огромного числа способов кодирования 2х10 в 145-ой степени , каждый из которых по-разному шифровал текстовые сообщения. Криптологам из Bletchley Park в Великобритании удалось взломать код Enigma в ходе разработки первых компьютеров, возглавляемой Аланом Тюрингом, но только после того, как разведывательные данные позволили сократить число возможных настроек. Как утверждают организаторы М4, в начале прошлой недели их программа с открытым исходным кодом позволила прочесть одно из трех сообщений. Глубина допустимая. Последняя позиция противника 0830h AJ 9863, курс] 220 градусов, скорость 8 узлов. Барометр упал до 14 миллибар, ветер северо-северо-восточный, сила 4, видимость 10 морских миль ». Для расшифровки первого сообщения организаторы проекта применили так называемый метод «грубой силы», проверяя зашифрованное сообщение на все возможные конфигурации настройки четырехроторной машины Enigma.
Однако при этом не учитывалось наборное поле машины, которое позволяло оператору перед обработкой текста роторами машины заменять две буквы. Наборное поле значительно больше усложняло процесс шифрования, чем любой ротор. Чтобы решить эту проблему, проект М4 воспользовался «алгоритмом поиска экстремума». После каждого изменения функция оценки измеряет «качество», или «степень годности» нового объекта. Изменения, которые приводят к «лучшим» объектам, сохраняются. В данном случае изменения заключаются в испытании всё новых вариантов соединений на наборном поле Enigma. После каждого изменения функция оценки пытается расшифровать сообщение и определить, в какой степени результат соответствует статистике естественного языка», — поясняет M4 Project.
Осталось расшифровать еще два сообщения, и M4 Project призывает пользователей компьютеров загрузить свою программу и помочь ему в этом деле. Расшифровка «Энигмы» История предлагает нам 4 варианта «вскрытия» германской шифромашины «Enigma»: польский, французский, английский и шведский. Скорее всего, первые успехи в расшифровке устройства «Enigma» были достигнуты польскими криптоаналитиками. После получения Польшей независимости в 1919-м лейтенант Юзеф Серафин Станслицкий создал в польской армии шифрорган секцию шифров сухопутных войск.
Взлом шифровальной машины стал возможен благодаря дефектам в алгоритмах шифрования. Впоследствии «Энигма» много раз обновлялась, потому что разработчики своевременно закрывали все уязвимости. Дешифровальная машина «Bombe» Процесс взлома «Энигмы» тоже сложно описать простыми словами, и о нем лучше узнать на наглядном примере. Ниже я вставил видео, в котором все это же хорошо показано и объяснено — смотрим! Если интересно, можете также посмотреть фильм «Игра в имитацию» , в котором Бенедикт Камбербэтч в роли Алана Тьюринга пытается взломать шифровальный аппарат. Используется ли «Энигма» сегодня? Во второй половине XX века появились полноценные компьютеры, по сравнению с которыми «Энигма» может показаться детской игрушкой. Из-за этого, необходимости в использовании старой шифровальной машины уже нет. Если хотите хотя бы виртуально воспользоваться легендарным аппаратом, в интернете можно найти онлайн симуляторы «Энигмы». Если интересно, вот один из них. Сегодня «Энигма» — экспонат музеев Сегодня, вместо «Энигмы» и других механических машин для шифрования информации используются компьютерные алгоритмы. По сути, они делают то же самое, что и «Энигма», но максимально быстро и с наиболее высокой надежностью. Если для расшифровки сообщения требуются недостижимые компьютерные мощности или очень много времени, считается, что алгоритм шифрования имеет максимальную криптографическую стойкость. Сегодня «Энигму» полностью заменили компьютеры Примечательно, что алгоритмы для защиты данных используются не только в военной сфере, но и в обычной технике, которая подключена к Интернету.
Фактически Черчилль позволял пользоваться материалами дешифровки только начальнику армейской разведки и главе Intelligence Service. Даже появление самого названия «Ультра» до сих пор покрыто мраком — есть лишь версии, по одной из которых англичанам просто показалось недостаточно классических грифов «секретно» и «совершенно секретно». В начале работы программы информационный поток из «мозгового центра» был невелик и обеспечивать его неразглашение было сравнительно просто. Но когда спецы в Блетчли-Парке заработали во всю мощь, справляться с режимом секретности стало сложнее — неизбежно кто-то бы проболтался, и немцы, нашпиговавшие остров своими агентами, могли заподозрить неладное. В связи с этим получатель любой информации по «Ультре» не мог её никому передавать или, упаси боже, копировать. Все действия, связанные с программой, должны быть оформлены в виде боевых приказов или решений без ссылок на расшифрованные радиограммы. Так, по задумке британцев, можно было отвести подозрения немцев о источнике разведданных. Непосредственные действия на полях сражений Второй мировой войны, основанные на расшифрованных немецких радиограммах, должны предварительно маскироваться. И действия на море не были исключением. Например, осенью 1942 года ВМС Великобритании систематически отправляли на дно немецкие конвои, доставлявшие горючее «лису пустыни» Роммелю в его африканский корпус. Атаки были спланированы на основе разведданных из Блетчли-Парка, но бить «в лоб» морякам было запрещено — перед каждым боевым выходом кораблей и самолетов в небо отправлялся крылатый разведчик. У несчастных нацистов должно было создаваться впечатление, что потопили их все-таки после обнаружения с воздуха. Но вот один из немецких конвоев был уничтожен в условиях полного тумана, и сослаться британцам на воздушную разведку было бы наивно. Пришлось ставить целое театральное представление, по сценарию которого шеф Intelligence Service Стюарт Мензис послал радиошифровку некому мифическому агенту в Неаполе, который якобы и «слил» немецкий конвой. Конечно, текст зашифровали очень примитивно — немцы в итоге легко повелись на такую уловку, списав потерю кораблей на предателя. Существует даже версия, что из-за такого фокуса нацисты сняли всё руководство неаполитанского порта, из которого конвои и оправлялись на погибель. Немецкий линкор "Шарнхорст" был потоплен на основе данных перехвата "Энигмы", но это тщательно скрывалось. С помощью радиоперехватов «Энигмы» британцы выудили очень ценную информацию о местоположении линкора «Шарнхорст». Его отправили на дно, но во всех источниках виновником обнаружения немецкого корабля был назначен случайный английский катер. Уинстон Черчилль, похоже, больше всех болел сохранением секретности «Ультры» и требовал, чтобы никто из получателей информации о программе не имел права по собственной воле подвергать себя опасности пленения. Многие старшие офицеры, связанные с Блетчли-Парком, вообще не могли принимать участие в боевых действиях. В то же время аналитикам из министерства обороны пришлось ввести в курс дела персонал станций радиоперехвата, которых было множество. Военные справедливо посчитали, что если спецы будут работать «вслепую», то в конце концов кто-то проболтается о постоянно растущем объеме перехваченных сообщений. Кроме того, содержание перехватов до сотрудников станций также не доходило: они вообще считали, что шифровки «Энигмы» не поддаются расшифровке. Это также могло вызвать ненужную суету. Поэтому радистов оповестили о чрезвычайно важности программы «Ультра», добавили жалование и напомнили о преданности королевской семье. Британский Ковентри — самая известная жертва беспрецедентной секретности "Ультры". Однако порой за режим секретности приходилось платить кровью гражданского населения Великобритании. При этом немцы потеряли всего-навсего один! Гитлер был настолько рад такому успеху люфтваффе, что пообещал «ковентризировать» остальную Британию. Обычный эпизод мировой бойни? Но в Блетчли-Парке заранее знали о готовящемся авианалете и вовремя предупредили руководство, но Уинстон Черчилль посчитал, что для сохранения режима «Ультры» авиазаводом и гражданским населением можно пожертвовать. Чуть позже Рузвельт, посвященный в тайну, сказал: «Война заставляет нас все чаще действовать как бог. Спасение самолета британскими спецслужбами могло раскрыть успехи "Ультры". Менее известен трагический случай со всемирно известным актером Лесли Говардом, который по совместительству служил в британской разведке. Однако агентура немцев донесла нюансы предстоящего путешествия актера берлинскому руководство — это стало известно из расшифровок «Энигмы». Что же сделал Черчилль? Правильно, ничего не сделал, и 1 июня 1943 года пассажирский DC-3 «Дакота» были сбит немецким истребителем над Бискайским заливом. Такая манера жертвовать жизнями гражданского населения ради государственных интересов была присуща Уинстону Черчиллю еще со времен Первой мировой войны. Аналогичным образом был потоплен круизный лайнер «Лузитания» — о готовящемся нападении британцы знали заранее и вполне могли предупредить американцев. Но, во-первых, Черчиллю военно-морскому министру того времени очень было нужно, чтобы Штаты включились в войну, а, во-вторых, об успехах криптоаналитиков Туманного Альбиона должны были знать только на родине. Черчилль настолько был в теме секретности операции «Ультра», что даже в своих послевоенных мемуарах по инерции ни словом о ней не обмолвился. В Великобритании очень высоко ценили итоги использования мозгов Блетчли-Парка в деле расшифровки.
Уже во времена Второй Мировой основные усилия по криптоанализу «Энигмы» взял на себя британский центр разведки «Станция Икс» или «Блетчли-парк». Кстати, именно благодаря Реевскому взлом «Энигмы» состоялся: математик вывел, что количество кодовых цепочек в 3 824 262 831 196 002 461 538 раз меньше, чем это предполагалось во всем мире. Именно Мариан с помощниками создал полный каталог всех цепочек кода, что помогло расшифровать коды «Энигмы». Криптос Криптос- это скульптура с зашифрованным в ней текстом. Это произведение искусства было создано Джеймсом Санборном.
Правда и вымысел о Энигме
Если остановка была ложной — поиск продолжался. Первая Bombe была запущена 18 марта 1940 года. Она была 3 метра в длину, 2 метра в высоту и 0,6 метра в ширину. Весила машина 2,5 тонны. Bombe Всего в Блетчли-Парк было установлено 210 машин Bombe, что позволило ежедневно расшифровывать до 3 тысяч сообщений. Это внесло существенный вклад в военные успехи Британии, особенно в Атлантике. Машина серийно выпускалась вплоть до сентября 1944 года, когда ход войны сделал ненужным увеличение количества машин. Операция Ультра Расшифровать сообщения противника — это только половина дела, нужно ещё использовать их так, чтобы противник не догадался о расшифровке. О существовании программы было известно лишь небольшому кругу лиц.
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. Со временем в Блетчли-Парке было установлено более 200 машин [1] , что позволило довести темп расшифровки до двух-трёх тысяч сообщений в день [9] [Прим. Хотя Bombe претерпевала некоторые изменения в деталях, её общий вид оставался прежним: шкаф весом около тонны, передняя панель два на три метра и 36 групп роторов на ней, по три в каждой. Впоследствии, когда часть работ была перенесена в США, вместе с технологиями была направлена и часть сотрудниц [1]. В таких случаях криптоаналитики из Блетчли-парка оказывались бессильными, и для дальнейшей работы срочно требовалось найти описание изменений или хотя бы новые экземпляры инструкций и машин «Энигма» [1]. В 1940 году морской флот Германии внёс некоторые изменения в машину. Лишь после захвата 9 мая 1941 года подводной лодки U-110 вместе с несколькими новыми экземплярами машины, британские криптоаналитики смогли разобраться в изменениях [1]. В 1942 году , после ввода в строй четырёхроторной машины, Блетчли-парк не смог расшифровывать сообщения в течение полугода, пока 30 октября 1942 года противолодочный корабль Petard , ценой жизни двух моряков, не захватил «Энигму» с подводной лодки U-559 [1]. Секретность «Это моя курочка-ряба, которая несет золотые яйца, но никогда не кудахчет. С этой целью все действия, основанные на данных программы «Ультра» должны были сопровождаться операциями прикрытия, маскирующими истинный источник информации [Прим.
Так, для передачи сведений «Ультра» в СССР использовалась швейцарская организация Lucy , располагавшая по легенде источником в верхах немецкого руководства. Для маскировки «Ультра» применялись фиктивные разведывательные полеты, радиоигра и т. О существовании программы «Ультра» было известно строго ограниченному кругу лиц, число которых составляло порядка десяти человек.
Дуайт Д. Эйзенхауэр в конце войны сказал: «Ультра оказалась решающей для победы союзников». Сэр Гарри Хинсли, официальный историк британской разведки сказал: «Это сократило войну не менее чем на два, а может и на четыре года». К концу 1940 г. В числе полученной информации были и сведения о подготовке вторжения в СССР, включая состав сил, направления ударов и время начала операции. Несмотря на риск раскрытия источника, сведения были переданы советскому правительству по дипломатическим каналам. Однако Сталин не поверил в возможность нападения.
Она широко применялась в вермахте, и ее дизайн предполагал, что ей сможет пользоваться обычный солдат, а не математик или инженер. Работает она очень просто: если оператор нажимает, скажем, P, под одной из букв на панели загорится лампочка, например под буквой Q. Остается только перевести в морзянку и передать. Важный момент: если нажать P еще раз, то очень мал шанс снова получить Q. Потому что каждый раз, когда ты нажимаешь кнопку, ротор сдвигается на одну позицию и меняет конфигурацию электрической схемы. Такой шифр называется полиалфавитным. Посмотрите на три ротора наверху. Если вы, например, вводитие Q на клавиатуре, то Q сначала заменится на Y, потом на S, на N, потом отразится получится K , снова трижды изменится и на выходе будет U. Таким образом, Q будет закодирована как U. Но что, если ввести U? Получится Q! Значит, шифр симметричный. Это было очень удобно для военных применений: если в двух местах имелись «Энигмы» с одинаковыми настойками, можно было свободно передавать сообщения между ними. У этой схемы, правда, есть большой недостаток: при вводе буквы Q из-за отражения в конце ни при каких условиях нельзя было получить Q. Немецкие инженеры знали об этой особенности, но не придали ей особого значения, а вот британцы нашли возможность эксплуатировать ее. Откуда англичанам было известно о внутренностях «Энигмы»? Дело в том, что в ее основе лежала совершенно не секретная разработка. Первый патент на нее был подан в 1919 году и описывал машину для банков и финансовых организаций, которая позволяла обмениваться шифрованными сообщениями. Она продавалась на открытом рынке, и британская разведка успела приобрести несколько экземпляров. По их же примеру, кстати, была сделана и британская шифровальная машина Typex, в которой описанный выше недостаток исправлен. Самая первая модель Typex. Целых пять роторов! У стандартной «Энигмы» было три ротора, но всего можно было выбрать из пяти вариантов и установить каждый из них в любое гнездо. Именно это и отражено во втором столбце - номера роторов в том порядке, в котором их предполагается ставить в машину. Таким образом, уже на этом этапе можно было получить шестьдесят вариантов настроек. Рядом с каждым ротором расположено кольцо с буквами алфавита в некоторых вариантах машины - соответствующие им числа. Настройки для этих колец - в третьем столбце. Самый широкий столбец - это уже изобретение немецких криптографов, которого в изначальной «Энигме» не было. Здесь приведены настройки, которые задаются при помощи штекерной панели попарным соединением букв. Это запутывает всю схему и превращает ее в непростой пазл. Если посмотреть на нижнюю строку нашей таблицы первое число месяца , то настройки будут такими: в машину слева направо ставятся роторы III, I и IV, кольца рядом с ними выставляются в 18, 24 и 15, а затем на панели штекерами соединяются буквы N и P, J и V и так далее. С учетом всех этих факторов получается около 107 458 687 327 300 000 000 000 возможных комбинаций - больше, чем прошло секунд с Большого взрыва. Неудивительно, что немцы считали эту машину крайне надежной. Существовало множество вариантов «Энигмы», в частности на подводных лодках использовался вариант с четырьмя роторами. Взлом «Энигмы» Взломать шифр, как водится, позволила ненадежность людей, их ошибки и предсказуемость. Руководство к «Энигме» говорит, что нужно выбрать три из пяти роторов. Каждая из трех горизонтальных секций «бомбы» может проверять одно возможное положение, то есть одна машина единовременно может прогнать три из шестидесяти возможных комбинаций. Чтобы проверить все, нужно либо двадцать «бомб», либо двадцать последовательных проверок. Однако немцы сделали приятный сюрприз английским криптографам. Они ввели правило, по которому одинаковое положение роторов не должно повторяться в течение месяца, а также в течение двух дней подряд. Звучит так, будто это должно было повысить надежность, но в реальности привело к обратному эффекту. Получилось, что к концу месяца количество комбинаций, которые нужно было проверять, значительно уменьшалось. Вторая вещь, которая помогла в расшифровке, - это анализ трафика. Англичане слушали и записывали шифрованные сообщения армии Гитлера с самого начала войны. О расшифровке тогда речь не шла, но иногда бывает важен сам факт коммуникации плюс такие характеристики, как частота, на которой передавалось сообщение, его длина, время дня и так далее. Также при помощи триангуляции можно было определить, откуда было отправлено сообщение. Хороший пример - передачи, которые поступали с Северного моря каждый день из одних и тех же локаций, в одно и то же время, на одной и той же частоте. Что это могло быть? Оказалось, что это метеорологические суда, ежедневно славшие данные о погоде. Какие слова могут содержаться в такой передаче? Конечно, «прогноз погоды»! Такие догадки открывают дорогу для метода, который сегодня мы называем атакой на основе открытых текстов, а в те времена окрестили «подсказками» cribs. Поскольку мы знаем, что «Энигма» никогда не дает на выходе те же буквы, что были в исходном сообщении, нужно последовательно сопоставить «подсказку» с каждой подстрокой той же длины и посмотреть, нет ли совпадений. Если нет, то это строка-кандидат. Например, если мы проверяем подсказку «погода в Бискайском заливе» Wettervorhersage Biskaya , то сначала выписываем ее напротив шифрованной строки. Значит, подсказку нужно сдвинуть на один символ и проверить снова. В этом случае совпадать будет сразу несколько букв - двигаем еще. Совпадает R. Двигаем еще дважды, пока не наталкиваемся на потенциально правильную подстроку. Если бы мы имели дело с шифром подстановки, то на этом можно было бы и закончить. Но поскольку это полиалфавитный шифр, нам нужны настройки и исходные положения роторов «Энигмы». Именно их и подбирали при помощи «бомб». Для этого пары букв нужно сначала пронумеровать. По этой схеме и настраивается «бомба».
Криптоанализ Энигмы. Часть третья: Блетчли-парк. Операция Ультра
История электрической роторной шифровальной машины «Энигма» начинается в 1917 году с патента, полученного голландцем Хьюго Кочем. Последние новости о Enigma, выбор редакции, самые популярные новости на тему Enigma. Основную лепту в достижения польского периода криптоанализа Энигмы внесли, как и в 1919-21 годах, три математика-криптографа. Создание криптоаналитической машины «Бомба», которая и позволила поставить взлом сообщений «Энигмы» на поток, стало результатом сочетания не только колоссальной научной. Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия). пару формул через калькулятор SEIKO и вуАля! "Большая сеть" взломана.
Похожие презентации
- Криптологическая бомба
- Польский вклад в историю криптографии. От “Чуда на Висле” до взлома Энигмы
- Криптоанализ «Энигмы» — Википедия
- Криптоанализ «Энигмы. Шифровальная служба Советского Союза
- Ученые раскрыли секрет работы шифровальной машины «Энигма»
- 4 Взлом «Энигмы» . Книга шифров [Тайная история шифров и их расшифровки]
Победа и "Энигма"
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.
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. С другой стороны режиссер фильма Джонатан Мостов заявил, что его лента "представляет собой художественное произведение". Европейские же фильмы стараются соблюсти историческую точность, однако доля художественного вымысла присутствует и в них. В фильме Майкла Аптеда "Энигма", вышедшего в 2001 году, рассказывается история математика Тома Джерико, которому предстоит всего за четыре дня разгадать обновленный код немецкой шифровальной машинки. Конечно, в реальной жизни на расшифровку кодов ушло гораздо больше времени. Сначала этим занималась криптологическая служба Польши.
И группа математиков — Мариан Реевский, Генрих Зыгальский и Ежи Рожицкий, — изучая вышедшие из употребления немецкие шифры, установили, что так называемый дневной код, который меняли каждый день, состоял из настроек коммутационной панели, порядка установки роторов, положений колец и начальных установок ротора. Для этого потребовалось четыре года напряженной работы, помощь французских разведданных в лице «купленного» Ганса-Тило Шмидта, из минобороны Германии, который «слил», пусть и устаревшие, коды трехроторной «Энигмы», которые позволили понять принципы шифрования и счастливой догадки самого Реевского о способе соединения проводов внутри роторов.
Шарки начал борьбу за помилование, потому что в 1960-е годы изучал математику в Манчестерском университете у Робина Гэнди Robin Gandy , единственного аспиранта Тюринга. Гэнди стал близким другом Тюринга и исполнителем его воли. Шарки заявил: «Как всем должно быть хорошо известно, он был осужден в 1952 году за непристойное поведение, и его приговорили к химической кастрации. Спустя два года Тюринг совершил самоубийство. Правительство знает, что Тюринг был героем и великим человеком. Оно признает факт жестокого с ним обращения. Видимо, оно осознало, с каким уважением к нему относятся в нашей стране и во всем мире».
Однако вовремя осознав, что даже самая хитроумная математическая схема однажды может быть раскрыта, немецкие военные в 1934 году начинают ежемесячную смену протоколов шифрования, попутно используя разные настройки машины. Еще через четыре года, в сентябре 1938-го, немцы дорабатывают «Энигму» и отказываются от использования каталогов с ключами. Эта доработка едва не похоронила все старания польских математиков и криптографов, ведь каждое сообщение с этого момента становилось уникальным. Позднее, в декабре 1938 и в начале 1939 года схему «Энигмы» снова усложняют. Немецкие шифровальщики и математики увеличивают число коммутационных соединений до 10 и добавляют еще два ротора - 4-й и 5-й для наиболее быстрого формирования секретных сообщений. Несмотря на то, что Польша в конечном счете была оккупирована Германией в 1939-м году, сотрудники «Бюро шифров» смогли не только сохранить результаты исследований немецкого кода и конструкции «Энигмы», но и передали в руки британских криптографов уцелевшие экземпляры коммерческих шифровальных машин, конструктивно доведенных благодаря сведениям из Германии и криптоанализу до военных. К тому же, в руки британских спецслужб передали и другую уникальную машину - спаренный дешифровальный компьютер, состоявший из двух машин «Энигма» и использующий собственный обратный протокол и перфоленты.
В Кембридже воссоздали «Циклометр Реевского», при помощи которого была взломана «Энигма»
Вклад Тьюринга в работы по криптографическому анализу алгоритма, реализованного в "Энигме", основывался на более раннем криптоанализе предыдущих версий шифровальной. Криптоанализ Энигмы. Ниже описаны блоки данных Энигмы и способы их получения. Взломщик кода шифратора «Энигма» Алан Тюринг, покончивший с собой после обвинения в непристойном поведении в соответствии с законом против гомосексуализма, |. В школе кодов и шифров он возглавлял группу Hut 8, ответственную за криптоанализ сообщений ВМФ Германии и разработал некоторое количество методов взлома немецкого. Cryptanalysis of the Enigma.