А после модернизации «Энигмы» (немцы в 1937 заменили рефлекторы на своих машинах, а для ВМФ стали применять четыре ротора), процент дешифрованных сообщений еще понизился. В статье рассматривается история криптоанализа от его зарождения в средние века до современности. Во многом именно поляки первыми поняли важность привлечения специалистов-математиков для криптоанализа вражеских шифров.
2023-10-20.Линейный криптоанализ
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. Анализируя другие фразы, можно найти другие пять пар букв, которые меняются местами друг с другом с помощью кабелей на этой панели.
Определив расположение кабелей на штепсельной коммутационной панели и используя уже найденные установки шифраторов, Реевский определил полный ключ текущего дня, и в результате он мог дешифровать любое сообщение, отправленное в этот день. Реевский существенно упростил задачу нахождения ключа текущего дня, разделив задачу определения установок шифраторов и задачу определения установок на штепсельной коммутационной панели. Сами по себе обе эти задачи могут быть решены. По нашим первоначальным оценкам, чтобы проверить все возможные ключи «Энигмы», потребуется время, превышающее срок существования Вселенной. Однако Реевский потратил всего-навсего год, составляя свой каталог длин цепочек, после чего он мог определить ключ текущего дня еще до того, как день подойдет к концу.
Имея ключ текущего дня, он владел той же информацией, что и получатель, которому она была направлена, и поэтому столь же легко был способен дешифровать сообщения. В результате совершенного Реевским прорыва передаваемые немцами сообщения больше не представляли секрета. Польша не находилась в состоянии войны с Германией, но существовала угроза вторжениями то, что «Энигма» была покорена, стало для нее огромным облегчением. Если поляки смогут выяснить, что замышляют в отношении них немецкие генералы, то это давало им возможность защитить себя.
Хемнице: в октябре 1945г. Телеграф, историческая справка.
Появление электрического тока вызвало бурное развитие телеграфии, которое не случайно происходило в 19-м веке параллельно с индустриализацией. Движущей силой являлись железные дороги, которые использовали телеграф для нужд железнодорожного движения, для чего были развиты всевозможные приборы типа указателей. А изобретенное в 1855г. Худжесом Hughes печатающее колесо после ряда усовершенствований служило еще и в 20-м веке. Следующее важное изобретение для ускорения переноса информации - было создано в 1867 году Витстоуном Wheatstone : перфолента с кодом Морзе, которую прибор ощупывал механически. Дальнейшему развитию телеграфии препятствовало недостаточное использование пропускной способности проводов.
Первую попытку сделал Мейер B. Meyer в 1871 году, но она не удалась, потому что этому препятствовали различная длина и количество импульсов в буквах Морзе. Но в 1874 году французскому инженеру Эмилю Бодо Emile Baudot удалось решить эту проблему. Это решение стало стандартом на следующие 100 лет. Метод Бодо имел две важные особенности. Во-первых, он стал первым шагом на пути к использованию двоичного исчисления.
И во-вторых, это была первая надежная система многоканальной передачи данных. Дальнейшее развитие телеграфии упиралось в необходимость доставки телеграмм с помощью почтальонов. Требовалась другая организационная система, которая бы включала: прибор в каждом доме, обслуживание его специальным персоналом, получение телеграмм без помощи персонала, постоянное включение в линию, выдача текстов постранично. Такое устройство имело бы виды на успех только в США. В Европе до 1929 года почтовая монополия препятствовала появлению любого частного устройства для передачи сообщений, они должны были стоять только на почте. Первый шаг в этом направлении сделал в 1901 году австралиец Дональд Муррей Donald Murray.
Он, в частности, модифицировал код Бодо. Эта модификация была до 1931 года стандартом. Коммерческого успеха он не имел, так как патентовать свое изобретение в США не решился. Впоследствии они объединились в одну фирму в Чикаго, которая начала в 1024 году выпускать аппаратуру, пользовавшуюся коммерческим успехом. Несколько их машин импортировала немецкая фирма Лоренц, установила их в почтамтах и добилась лицензии на их производство в Германии. С1929 года почтовая монополия в Германии была отменена, и частные лица получили доступ к телеграфным каналам.
Введение в 1931 г. Такие же аппараты стала производить с 1927 года фирма Сименс и Гальске. Объединить телеграф с шифровальной машиной впервые удалось 27-летнему американцу Гильберту Вернаму Gilbert Vernam , работнику фирмы АТТ. В 1918г. Большой вклад в криптологию внес американский офицер Вильям Фридман, он сделал американские шифровальные машины практически неподдающимися взлому. Когда в Германии появились телеграфные аппараты Сименса и Гальске, ими заинтересовался военно-морской флот Германии.
Но его руководство все еще находилось под впечатлением о том, что англичане во время первой мировой войны разгадали германские коды и читали их сообщения. Поэтому они потребовали соединить телеграфный аппарат с шифровальной машиной. Это было тогда совершенно новой идеей, потому что шифрование в Германии производилось вручную и только потом зашифрованные тексты передавались. В США этому требованию удовлетворяли аппараты Вернама. В Германии за эту работу взялась фирма Сименс и Гальске. Первый открытый патент по этой теме они подали в июле 1930г.
К 1932г. С 1936г. С 1942г. Немцы продолжали совершенствовать различные модели шифровальных машин, но на первое место они ставили усовершенствование механической части, относясь к криптологии по-дилетантски, фирмы-производители не привлекали для консультаций профессиональных криптологов. Большое значение для всей этой проблематики имели работы американского математика Клода Шеннона который начитная с 1942г. Еще до войны он был известен доказательством аналогии между булевой алгеброй и релейными соединениями в телефонии.
Именно он открыл «бит» как единицу информации. После войны, в 1948г. Шеннон написал свой основной труд «Математическая теория коммуникаций». После этого он стал профессором математики в университете. Шеннон первый начал рассматривать математическую модель криптологии и развивал анализ зашифрованных текстов информационно-теоретическими методами. Фундаментальный вопрос его теории звучит так: «Сколько информации содержит зашифрованный текст по сравнению с открытым?
Проведенный там анализ был первым и единственным для количественной оценки надежности метода шифрования. Проведенный после войны анализ показал, что ни немецкие, ни японские шифровальные машины не относятся к тем, которые невозможно взломать. Кроме того, существуют другие источники информации например, разведка , которые значительно упрощают задачу дешифровки.
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. 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.
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. Но что если ключ никак не подбирается с утра, нет никаких подсказок, а предстоит важнейшая операция? Тогда остается одно из любимейших занятий разведки — провокация! Например, минирование определенного участка моря на виду у противника.
Криптоанализ "Энигмы"
Another paper that builds on Jim Gillogly's paper is Applying Statistical Language Recognition Techniques in the Ciphertext only Cryptanalysis of Enigma by Heidi Williams. Эти сообщения были зашифрованы с применением четырехроторной машины Enigma. Криптоанализ «Энигмы». С помощью «Энигмы» сообщения шифровали войска Германии и ее союзники, при помощи M-209 — армия США. 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. Криптоанализ системы шифрования Enigma позволил западным союзникам в мировой войне II для чтения значительного количества кодированных по Морзе радиосвязи Силы.
Победа и "Энигма"
На самом деле криптоанализ «Энигмы» представлял сложную работу, в которой помогали и английские математики во главе с Аланом Тьюрингом. В конце 1920-х «Энигма» получила известность в мире как шифровальная машина, способная обеспечить сохранность коммерческих и военных тайн. Вклад Тьюринга в работы по криптографическому анализу алгоритма, реализованного в "Энигме", основывался на более раннем криптоанализе предыдущих версий шифровальной.
От манускриптов до шифровальных машин: история криптографии
Допустим, главное ключевое слово - AOH. Оператор вращал роторы вручную до тех пор, пока слово AOH не читалось в роторных окошках. После этого оператор выбирал свой собственный ключ для нового сообщения. Допустим, оператор выбрал слово EIN. Это слово становилось ключевым для данного сообщения. Далее оператор ещё один раз вводил слово EIN в машину для избежания ошибок при передаче. И наконец, оператор снова поворачивал роторы в соответствии с выбранным ключом, в данном примере EIN, и вводил далее уже основной текст сообщения. При получении данного шифрованного сообщения вся операция выполнялась в обратном порядке.
После этого он устанавливал роторы на позицию EIN, и вводил оставшуюся часть зашифрованного сообщения, на выходе получая чистый дешифрованный текст. В этом методе было два недостатка. Во-первых, использование главных ключевых настроек. Впоследствии это было изменено тем, что оператор выбирал собственные начальные позиции для шифрования индикатора и отправлял начальные позиции в незашифрованном виде. Вторая проблема состояла в повторяемости выбранного оператором-шифровщиком слова-индикатора, которая была существенной трещиной в безопасности. Ключ сообщения шифровался дважды, в результате чего прослеживалось закономерное сходство между первым и четвёртым, вторым и пятым, третьим и шестым символами. Этот недостаток позволил польским дешифровщикам взломать код Энигмы уже в 1932 году.
Однако, начиная с 1940 года, немцы изменили процедуры для повышения безопасности. В США криптоаналитик Уильям Фридман изобрёл «M-325», шифровальную машину, подобную Энигме в логических операциях, хотя отличную по конструкции. Уникальная роторная машина была изобретена в 2002 году голландским криптоаналитиком Татьяной ван Варк Tatjana van Vark. Это была модель Funkschlьssel C 1925 года. В 1934 году флот взял на вооружение морскую модификацию армейской машины Funkschlьssel M или M3. Армейцы использовали на тот момент всего 3 ротора, а в М3 для большей безопасности можно было выбирать 3 ротора из 5. В 1938 году в комплект добавили еще 2 ротора, в 1939 году еще 1, так что появилась возможность выбирать 3 из 8 роторов.
А в феврале 1942 года подводный флот Германии оснастили 4-роторной М4. Портативность сохранилась: рефлектор и 4-й ротор были тоньше обычных. Среди массовых «Энигм» М4 была самой защищенной. Она имела принтер Schreibmax в виде удаленной панели в каюте командира, а связист работал с зашифрованным текстом, без доступа к секретным данным. Но была еще и спец-спец-техника. Уровень шифрования был так высок, что другие немецкие инстанции читать ее не могли. Ради портативности 27x25x16 см Абвер отказался от коммутационной панели.
В результате англичанам удалось взломать защиту машины, что сильно осложнило работу немецкой агентуры в Британии. При 8 роторах надежность была очень высока, но машина почти не использовалась. В обеих машинах было еще одно новшество - ротор для заполнения промежутков, значительно повышавший надежность шифрования. Для усложнения дешифровки перехватов противником тексты содержали не более 250 символов; длинные разбивали на части и шифровали разными ключами. Для повышения защиты текст забивался «мусором» «буквенный салат». Перевооружить все рода войск на М5 и М10 планировали летом 45-го года, но время ушло. Итак, соседи «ослепли» в отношении военных приготовлений Германии.
Активность радиосвязи немцев возросла во много раз, а расшифровать перехваты стало невозможно. Первыми встревожились поляки. Следя за опасным соседом, в феврале 1926 года они вдруг не смогли читать шифровки немецкого ВМФ, а с июля 1928 года - и шифровки рейхсвера. Стало ясно: там перешли на машинное шифрование. В январе 29-го варшавская таможня нашла «заблудившуюся» посылку. Жесткая просьба Берлина ее вернуть привлекла внимание к коробке. Там была коммерческая «Энигма».
Лишь после изучения ее отдали немцам, но это не помогло вскрыть их хитрости, да и у них уже был усиленный вариант машины. Специально для борьбы с «Энигмой» военная разведка Польши создала «Шифровальное бюро» из лучших математиков, свободно говоривших по-немецки. Повезло им лишь после 4 лет топтания на месте. Удача явилась в лице офицера минобороны Германии, «купленного» в 1931 году французами. Ганс-Тило Шмидт «агент Аше» , отвечая за уничтожение устаревших кодов тогдашней 3-роторной «Энигмы», продавал их французам. Добыл им и инструкции на нее. Разорившийся аристократ нуждался в деньгах и был обижен на родину, не оценившую его заслуги в Первой мировой.
Французская и английская разведки интереса к этим данным не проявили и передали их союзникам-полякам. В 1932 году талантливый математик Мариан Реевский с командой взломал чудо-машину: «Документы Аше стали манной небесной: все двери моментально открылись». Информацией агента Франция снабжала поляков до самой войны, и тем удалось создать машину-имитатор «Энигмы», назвав ее «бомбой» популярный в Польше сорт мороженого. Ее ядром были 6 соединенных в сеть «Энигм», способных за 2 часа перебрать все 17576 положений трех роторов, т. За 37 дней до начала Второй мировой поляки передали союзникам свои познания, дав и по одной «бомбе». Раздавленные вермахтом французы машину потеряли, а вот англичане сделали из своей более продвинутую машину-циклометр, ставшую главным инструментом программы «Ультра». Эта программа противодействия «Энигме» была самым охраняемым секретом Британии.
Расшифрованные здесь сообщения имели гриф Ultra, что выше Top secret. Началась война с нацистами - и пришлось срочно мобилизовать все силы. В августе 1939 года в имение Блетчли-Парк в 50 милях от Лондона под видом компании охотников въехала группа специалистов по взлому кодов. Сюда, в центр дешифровки Station X, бывший под личным контролем Черчилля, сходилась вся информация со станций радиоперехвата на территории Великобритании и за ее пределами. Фирма «British Tabulating Machines» построила здесь первую дешифровочную машину «бомба Тьюринга» это был главный британский взломщик , ядром которой были 108 электромагнитных барабанов. Она перебирала все варианты ключа шифра при известной структуре дешифруемого сообщения или части открытого текста. Каждый барабан, вращаясь со скоростью 120 оборотов в минуту, за один полный оборот проверял 26 вариантов буквы.
При работе машина 3,0 x2,1 x0,61 м, вес 1 т тикала, как часовой механизм, чем подтвердила свое название. Впервые в истории шифры, массово создаваемые машиной, ею же и разгадывались. Для работы было необходимо до мельчайших деталей знать физические принципы работы «Энигмы», а немцы ее постоянно изменяли. Британское командование поставило задачу: во что бы то ни стало добывать новые экземпляры машины. Началась целенаправленная охота. Сначала на сбитом в Норвегии «юнкерсе» взяли «Энигму-люфтваффе» с набором ключей. Вермахт, громя Францию, наступал так быстро, что одна рота связи обогнала своих и попала в плен.
Коллекцию «Энигм» пополнила армейская. С ними разобрались быстро: шифровки вермахта и люфтваффе стали ложиться на стол британского штаба почти одновременно с немецким. Позарез была нужна самая сложная - морская М3. Главным фронтом для англичан был фронт морской. Гитлер пытался задушить их блокадой, перекрыв островной стране подвоз продовольствия, сырья, горючего, техники, боеприпасов. Его орудием был подводной флот рейха. Групповая тактика «волчьих стай» наводила ужас на англосаксов, их потери были огромны.
О существовании М3 знали: на подлодке U-33 были захвачены 2 ротора, на U-13 - инструкция по ней. Во время рейда коммандос на Лофотенские острова Норвегия на борту немецкого сторожевика «Краб» захватили 2 ротора от М3 и ключи за февраль, машину немцы успели утопить. Более того, совершенно случайно выяснилось, что в Атлантике ходят немецкие невоенные суда, на борту которых есть спецсвязь. Так, эсминец королевского флота «Грифон» досмотрел у берегов Норвегии якобы голландское рыболовное судно «Поларис». Состоявший из крепких ребят экипаж успел бросить за борт две сумки, одну из них англичане выловили. Там были документы для шифрующего устройства. Кроме того, в войну международный обмен метеоданными прекратился - и из рейха в океан пошли переоборудованные «рыбаки».
На их борту были «Энигма» и настройки на каждый день 2—3 месяцев, в зависимости от срока плавания. Они регулярно передавали погоду, и запеленговать их было легко. На перехват «метеорологов» вышли специальные оперативные группы Royal Navy. Быстроходные эсминцы буквально брали противника «на пушку». Стреляя, они старались не потопить «немца», а вогнать его экипаж в панику и не дать уничтожить спецтехнику. Но в сейфе капитана нашли ключи на июнь, шифровальную книгу ближней связи, кодовый метеожурнал и координатную сетку ВМФ. Для сокрытия захвата английская пресса писала: «Наши корабли в бою с немецким «Мюнхеном» взяли в плен его экипаж, который покинул судно, затопив его».
Добыча помогла: время от перехвата сообщения до его дешифровки сократилось с 11 дней до 4 часов! Но вот срок действия ключей истек, были нужны новые. Главный улов был сделан 8 мая 1941 г. Отбомбившись по U-110, суда охранения заставили ее всплыть. Капитан эсминца HMS Bulldog пошел на таран, но, увидев, что немцы в панике прыгают за борт, вовремя отвернул. Проникнув в полузатопленную лодку, абордажная группа обнаружила, что команда даже не пыталась уничтожить секретные средства связи. В это время другой корабль поднял из воды выживших немцев и запер их в трюме, чтобы скрыть происходящее.
Это было очень важно. U-110 взяли: исправную «Энигму М3», комплект роторов, ключи на апрель-июнь, инструкции по шифрованию, радиограммы, журналы личного состава, навигационный, сигнальный, радиопереговоров , морские карты, схемы минных полей в Северном море и у побережья Франции, инструкцию по эксплуатации лодок типа IXB. Добычу сравнили с победой в Трафальгарской битве, эксперты назвали ее «даром небес». Награды морякам вручал сам король Георг VI: «Вы достойны большего, но сейчас я не могу этого сделать» через систему награждений немецкая агентура могла бы выйти на факт потери машины. Со всех была взята подписка, захват U-110 не разглашался до 1958 года. Выпотрошенную лодку утопили ради сохранения секретности. Капитан Лемп погиб.
Допрос остальных немцев выявил, что они не знают об утрате секрета. На всякий случай были приняты меры по дезинформации, при пленных сетовали и сожалели: «Высадиться на лодку не удалось, она внезапно затонула». Ради секретности даже закодировали ее захват: «Операция Примула». Потрясенный успехом, первый морской лорд Паунд радировал: «Сердечно поздравляю. Ваш цветок редкостной красоты». Трофеи с U-110 принесли много пользы. Получив свежую информацию, взломщики из Блетчли-Парка стали регулярно читать связь между штабом подводных сил рейха и лодками в океане, расколов большинство сообщений, защищенных шифром «Гидра».
Удалось разгромить в Атлантике немецкую сеть судов разведки и снабжения подводного флота «дойные коровы». Оперативный разведцентр узнал детали каботажного плавания немцев, схемы минирования прибрежных вод, сроки рейдов подлодок и т. А немцы, считая, что U-110 унесла свою тайну в пучину, систему связи не сменили. Адмирал Дениц: «Лемп исполнил свой долг и погиб как герой». Однако после выхода в 1959 году книги Роскилла «The Secret Capture» герой стал в глазах немецких ветеранов негодяем, запятнавшим свою честь: «Он не выполнил приказ об уничтожении секретных материалов! Были потоплены сотни наших лодок, напрасно погибли тысячи подводников», «не умри он от рук англичан, его должны были бы расстрелять мы». А в феврале 1942 года 4-роторная М4 заменила на лодках 3-роторную М3.
Блетчли-Парк снова натолкнулся на стену. Оставалось надеяться на захват новой машины, что и произошло 30 октября 1942 года. В этот день U-559 капитан-лейтенанта Хайдтманна северо-восточнее Порт-Саида была сильно повреждена английскими глубинными бомбами.
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. Так, маршал ВВС Слессор писал: «Ультра» — невероятно ценный источник разведывательных данных, который оказывал почти сказочное влияние на стратегию, а иногда даже и на тактику союзников». Главнокомандующий западными союзниками Дуайт Эйзенхауэр высказался наиболее категорично: «Ультра» стала решающим фактором победы союзников».
С другой стороны «фронта» после войны появились другие оценки, немецкий военный историк Ровер витиевато писал: «Если распределить все факторы, оказавшие влияние на исход битвы на Атлантике, в порядке убывания важности, то на вершине окажется операция «Ультра».
Правда «Бюро шифров» выстроило свою работу, опираясь на коммерческую версию шифровальной машины, которую активно пробовал продавать предприимчивый немец Артур Шербиус, купивший патент и все права на машинку у ее изобретателя, голландца Хьюго Коча. Коммерческая версия изучалась и британцами, однако так же, как и специалисты из Польши, британцы довольно скоро поняли весь объем отличий гражданской «Энигмы» от военной. В распоряжении британских специалистов находилась даже криптографическая схема, шифрующая информацию, однако с началом боевых действий Вермахт, Люфтваффе и Кригсмарине стали пользоваться другими алгоритмами и схемами шифрования, что, фактически, ставило крест на возможности дешифровать обмен данными. Сложность перехвата объяснялась и большим количеством сообщений, для которых использовалась «Энигма» - все, от перевозки раненых и доставки продовольствия до формирования эшелонов с военной техникой и наступательных операций шифровалось механизмами «Энигмы». Перехваченные связистами сообщения при записи на носители превращались в откровенную белиберду - это были даже не кодовые слова или фразы, а лишь набор символов, расшифровать и осмыслить которые не представлялось возможным. Утечка информации и первый опыт Первые данные о работе «Энигмы» западным специалистам по криптографии начал передавать сотрудник бюро шифрования Минобороны Германии Ганс-Тило Шмидт, завербованный французской разведкой. Именно Шмидт передал французским шпионам инструкцию оператора по работе с «Энигмой».
Утечка информации и первый опыт Первые данные о работе «Энигмы» западным специалистам по криптографии начал передавать сотрудник бюро шифрования Минобороны Германии Ганс-Тило Шмидт, завербованный французской разведкой. Именно Шмидт передал французским шпионам инструкцию оператора по работе с «Энигмой». Согласно переданным данным, для того, чтобы начать набор сообщения оператор должен был открыть специальную тетрадь с кодами и ввести в определенной последовательности так называемый «дневной ключ», выставляющий машину на определенные, уникальные настройки. В «Энигме» так же использовался метод «последовательного» шифрования - когда один ключ несколько раз шифровался другим, состоящим из большего или меньшего количества символов. Получался своеобразный «ключ в ключе» - даже если кто-либо мог получить доступ к одному ключу, расшифровать второй и последующие не было никакой возможности. 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.
Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня?
| 4 Взлом «Энигмы» | Алан занимался криптоанализом «Энигмы» в команде с поляками, русскими и британцами. |
| Ученые рассказали, как АНБ "слушает" зашифрованный трафик | Криптоанализ Энигмы есть расшифровки зашифрованных сообщений машинного кода немецкой Энигма, был фактор успеха союзников во время Второй мировой войны. |
| Криптоанализ Энигмы. Часть третья: Блетчли-парк. Операция Ультра | Seregablog | Возможно, для вас это будет новостью, но Алан Тьюринг был не первым, кто расшифровал «Энигму» методом механического перебора. |
| Криптоанализ «Энигмы» | Уже во времена Второй Мировой основные усилия по криптоанализу «Энигмы» взял на себя британский центр разведки «Станция Икс» или «Блетчли-парк». |
Код энигма кто расшифровал. Криптоанализ «Энигмы
Чтобы осложнить криптоанализ, сообщения делали не длиннее 250 символов; более многословные разбивали на части, для каждой из которых использовался свой ключ. Чтобы осложнить криптоанализ, сообщения делали не длиннее 250 символов; более многословные разбивали на части, для каждой из которых использовался свой ключ. Главный недостаток «Энигмы» — в коде шифруемая буква не могла оставаться самой собой, она обязательно менялась.
«Школа для него — пустая трата времени»
- «Энигма» была легендарной шифровальной машиной. Ее взлом спас тысячи жизней - Hi-Tech
- Алан Тьюринг - Криптоанализ "Энигмы"
- Уэлчман, Гордон: биография
- Криптоанализ «Энигмы» /
- Криптоанализ Enigma
- Откройте свой Мир!
Правда и вымысел о Энигме
Она позволяет раскрывать тайны зашифрованных сообщений без ключа. В статье мы погрузимся в историю криптоанализа, изучим методы взлома от простого подсчета букв до сложных атак на современные алгоритмы. Узнаем интересные факты о гениальных криптоаналитиках и их открытиях. Разберемся, как устроены шифры и почему они уязвимы.
Поймем, что криптоанализ - это не только взлом, но и путь к созданию надежных шифров. Приглашаю в увлекательное путешествие в мир взлома шифров! История криптоанализа История криптоанализа насчитывает многие века.
Уже в IX веке арабский ученый Аль-Кинди в своем труде описал метод частотного анализа для взлома шифров. Этот простой, но эффективный метод основан на подсчете частоты встречаемости букв и сравнении ее со статистикой языка. Первое письменное упоминание о криптоанализе содержится в «Манускрипте о дешифровке криптографических сообщений» Аль-Кинди в IX веке.
Он считался практически невзломаемым на протяжении трех веков, пока в 1863 году немецкий криптограф Фридрих Касиски не предложил эффективный метод его взлома, основанный на поиске повторяющихся участков в шифротексте. В XX веке появились электромеханические роторные шифраторы, такие как знаменитая немецкая Энигма. Это усложнило задачу криптоаналитиков, но не остановило их.
Во время Второй мировой войны польским и британским математикам удалось взломать шифры Энигмы с помощью сложных статистических методов и электромеханических устройств вроде бомбы Крико.
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.
Потом он шёл через разъём S, соединённый с разъёмом D, через другой переключатель 9, и зажигалась лампочка. Так буква «А» превращалась в букву «D». Слово из трёх букв Чтобы расшифровать закодированное таким образом сообщение, «Энигмы» отправителя и получателя нужно было настроить одинаково. Иными словами, требовалось обеспечить полную идентичность следующих параметров: порядок расстановки роторов; их начальные позиции; соединения коммутационной панели. Перечисленные настройки так называемые дневные ключи шифрования оговаривались заранее и записывались в специальных кодовых книгах. При этом, даже если разведчикам удавалось узнать хранимые в секрете дневные ключи что само по себе было практически невозможно , шифр всё равно оставался нечитаемым. А если вдруг в ваших руках оказались бы все настройки, оно сократилось бы до 76 бит, или 1023. Что, конечно, неплохо, но попробуйте посчитать сами, сколько времени потребуется, чтобы вручную перебрать все комбинации. Вдобавок к этому весь код «Энигмы» состоял только из 26 букв латинского алфавита. Прочие символы заменялись их редкими комбинациями. Скажем, пробелы могли вообще пропускать, вместо точки писать «Х», вместо запятой — «ZZ» и так далее. Чтобы осложнить криптоанализ, сообщения делали не длиннее 250 символов; более многословные разбивали на части, для каждой из которых использовался свой ключ. Наконец, шифровки периодически специально забивали «спамом» — бессвязным набором букв, рандомно вставленными в текст словами и так далее. Так что немцы почти всю войну пребывали в счастливой уверенности, что их сообщения понятны только им. А зря. В германском посольстве занервничали и попросили её срочно вернуть, что насторожило поляков. Обиженный тем, что родина не оценила его усилий в Первой мировой и предпочла продвигать по армейской карьерной лестнице его менее способного братца Рудольфа, Ганс решил ей отомстить, а заодно поднять деньжат. За что получил 10 тысяч марок, или примерно 50 тысяч долларов, если переводить на современные деньги. Что характерно, бурная изменническая деятельность Шмидта у его бывших врагов из Франции тоже особого энтузиазма не вызвала. Как и у их коллег из Великобритании. Переданные ключи сочли для криптографических исследований мало интересными.
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. Необходимые сведения передавались по назначению сетью подразделений разведки, прикомандированных к штабам командующих армии и флота. Источник сведений при этом не раскрывался, что иногда приводило к недооценке британским командованием вполне надёжных сведений «Ультры» и крупным потерям См.