Когда говорят о взломе Энигмы обычно вспоминают вклад британцев и работу Блетчли-парк. Эти сообщения были зашифрованы с применением четырехроторной машины Enigma. Криптоанализ «Энигмы». История электрической роторной шифровальной машины «Энигма» начинается в 1917 году с патента, полученного голландцем Хьюго Кочем.
Уэлчман, Гордон: биография
В школе кодов и шифров он возглавлял группу Hut 8, ответственную за криптоанализ сообщений ВМФ Германии и разработал некоторое количество методов взлома немецкого. Что: команда из Кембриджа решила воссоздать польское устройство, которое изобрели с целью расшифровки шифротекста немецкой Энигмы — циклометр. 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. Изюминка «Энигмы» — отражатель, статически закрепленный ротор, который, получив сигнал от вращающихся роторов, посылает его обратно и в.
Содержание
- Польский вклад в историю криптографии. От “Чуда на Висле” до взлома Энигмы
- Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня? -
- Сообщить об опечатке
- Совершенно секретно: история шифровальных устройств
Учёные Кембриджа решили снова взломать Энигму
Из ежедневных сообщений выбирались первые шесть букв и на их основе составлялась таблица соответствия примеры взяты из книги Сингха[6] : Если сообщений было достаточно, то таблица заполнялась полностью. Особенность полного варианта таблицы заключалась в том, что пока дневной ключ остаётся без изменений, содержимое таблицы также не меняется. И, с большой степени вероятности, наоборот.
За замыкание цепи отвечали рефлекторы.
У машины было 159 квинтиллионов 158,962,555,217,826,360,000 различных комбинаций символов и цифр. То есть одно и то же сообщение немцы могли шифровать по-разному. Ко «взлому» немецкого шифровального устройства Тьюринг приступил в 1939 году [5].
До начала работы у британского математика были некоторые сведения о немецкой машине, которые он получил от польских коллег. В 1932 году ранние версии «Энигмы» успешно «взломали» польские дешифровщики [6]. С помощью математической теории и методов обратной разработки поляки смогли создать специальное устройство для расшифровки закодированных сообщений, получившее название «криптологическая бомба».
Устройство поляков преуспело благодаря дефекту немецкого шифрования, который дважды шифровал первые три буквы в начале каждого сообщения, что позволило взломщикам кода искать необходимые шаблоны. После этого случая немецкие инженеры усложнили «Энигму» и в 1938 году выпустили обновленную версию, для «взлома» которой требовалось создать более сложные механизмы [6]. К августу 1940 года Тьюринг совместно со своим коллегой Гордоном Уэлчманом сконструировал «Бомбу» — машину, которая умела дешифровывать немецкие сообщения.
Устройство позволило странам антигитлеровской коалиции реагировать на секретные данные нацистов всего через пару часов после перехвата сообщений. По мнению историков , это помогло спасти сотни тысяч жизней и осуществить успешную высадку войск союзников в Нормандии в 1944 году. Например, биограф математика Джек Копеланд считает , что никакого самоубийства не было.
После изучения результатов вскрытия Копеланд пришел к выводу, что это был несчастный случай. Смерть, по мнению биографа, наступила от вдыхания паров синильной кислоты, выделявшихся аппаратом для гальванического золочения, в котором используется цианид калия. Такой аппарат стоял в одной из комнат дома Тьюринга.
Мать ученого также считала, что его смерть была случайной. По ее мнению, Тьюринг умер из-за небрежного хранения химикатов [8]. Извинения и оправдание В августе 2009 года программист Джон Грэм-Камминг создал петицию, призывающую британское правительство принести извинения за преследование Тьюринга за гомосексуализм.
Петиция собрала более 30 000 подписей, что побудило премьер-министра Гордона Брауна выступить с публичным обращением. Чиновник от имени британского правительства извинился за «ужасное обращение с Аланом Тьюрингом»: «С Аланом и многими тысячами других мужчин-геев, осужденных по гомофобным законам, обошлись ужасно. А миллионы тех, кто не был осужден, годами жили в постоянном страхе, они боялись, что за ними могут прийти в любое время.
Я горжусь тем, что те времена прошли и что за последние 12 лет наше правительство добилось многого в том, чтобы сделать жизнь более справедливой и равной для британских ЛГБТ сообществ. Алан стал одной из самых известных жертв гомофобии в Великобритании».
Эти типы роторов были маркированы римскими числами от I до V, и у каждого была одна выемка, расположенная в разных местах алфавитного кольца. Все они содержали по две выемки около букв «N» и «A», что обеспечивало более частые повороты роторов. Четырёхроторная военно-морская модель Энигмы, M4 имела один дополнительный ротор, хотя была такого же размера, что и трёхроторная, за счёт более тонкого рефлектора. Существовало два типа этого ротора: Бета и Гамма. В процессе шифрования он не двигался, но мог быть установлен вручную на любую из 26 различных позиций. Ступенчатое движение роторов Ступенчатое движение роторов Энигмы. Все три собачки обозначены зелёным двигаются одновременно.
Для первого ротора 1 , храповик красный всегда зацеплен, и он поворачивается при каждом нажатии клавиши. В данном случае выемка на первом роторе позволяет собачке зацепить и второй ротор 2 , он повернётся при следующем нажатии клавиши. Третий ротор 3 не зацеплен, так как собачка третьего ротора не попала в выемку второго, собачка будет просто скользить по поверхности диска. Каждый ротор был прикреплён к шестерёнке с 26 зубцами храповику , а группа собачек зацепляла зубцы шестерёнок. Собачки выдвигались вперёд одновременно с нажатием клавиши на машине. Если собачка цепляла зубец шестерёнки, то ротор поворачивался на один шаг. В армейской модели Энигмы каждый ротор был прикреплён к регулируемому кольцу с выемками. В определённый момент выемка попадала напротив собачки, позволяя ей зацепить храповик следующего ротора при последующем нажатии клавиши. Когда же собачка не попадала в выемку, она просто проскальзывала по поверхности кольца, не цепляя шестерёнку.
В системе с одной выемкой второй ротор продвигался вперёд на одну позицию за то же время, что первый - на 26. Аналогично, третий ротор продвигался на один шаг за то же время, за которое второй делал 26 шагов. Особенностью машины было то, что второй ротор также поворачивался, если поворачивался третий. Это означает, что второй ротор мог повернуться дважды при двух последовательных нажатиях клавиш - так называемое «двухшаговое движение», - что приводило к уменьшению периода. Двухшаговое движение отличает функционирование роторов от нормального одометра. Двойной шаг реализовывался следующим образом: первый ротор поворачивался, заставляя второй также повернуться на один шаг. И, если второй ротор продвинулся в нужную позицию, то третья собачка зацепляла третью шестерёнку. На следующем шаге эта собачка толкала шестерёнку и продвигала её, а также продвигала и второй ротор. Как правило, сообщения не превышали пары сотен символов, и, следовательно, не было риска повтора позиции роторов при написании одного сообщения.
В четырёхроторных военно-морских моделях никаких изменений в механизм внесено не было. Собачек было только три, то есть четвёртый ротор никогда не двигался, но мог быть вручную установлен на одну из 26 позиций. При нажатии клавиши роторы поворачивались до замыкания электрической цепи. Роторы Энигмы в собранном состоянии. Три подвижных ротора помещены между двумя неподвижными деталями: входное кольцо и рефлектор помечен «B» слева. Входное колесо Рефлектор За исключением ранних моделей A и B, за последним ротором следовал рефлектор нем. Umkehrwalze , запатентованная деталь, отличавшая семейство Энигмы от других роторных машин, разработанных в то время. Рефлектор соединял контакты последнего ротора попарно, коммутируя ток через роторы в обратном направлении, но по другому маршруту. Наличие рефлектора гарантировало, что преобразование, осуществляемое Энигмой, есть инволюция , то есть дешифрование представляет собой то же самое, что и шифрование.
Однако наличие рефлектора делает невозможным шифрование какой-либо буквы через саму себя. Это было серьёзным концептуальным недостатком, впоследствии пригодившимся дешифровщикам. В коммерческой модели Энигмы C рефлектор мог быть расположен в двух различных позициях, а в модели D - в 26 возможных позициях, но при этом был неподвижен в процессе шифрования. В модели, применявшейся в абвере , рефлектор двигался во время шифрования, как и остальные диски. В армейской и авиационной моделях Энигмы рефлектор был установлен, но не вращался. Он существовал в четырёх разновидностях. Первая разновидность была помечена буквой A. Следующая, Umkehrwalze B , была выпущена 1 ноября 1937 года. Третья, Umkehrwalze C , появилась в 1941 году.
Четвёртая, Umkehrwalze D , впервые появившаяся 2 января 1944 года, позволяла оператору Энигмы управлять настройкой коммутации внутри рефлектора. Коммутационная панель Коммутационная панель в передней части машины. Могло использоваться до 13 соединений. На фотографии переключены две пары букв S-O и J-A. Коммутационная панель нем. Steckerbrett позволяет оператору варьировать соединения проводов. Впервые она появилась в немецких армейских версиях в 1930 году и вскоре успешно использовалась и в военно-морских версиях. Коммутационная панель внесла огромный вклад в усложнение шифрования машины, даже больший, чем введение дополнительного ротора. С Энигмой без коммутационной панели можно справиться практически вручную, однако после добавления коммутационной панели взломщики были вынуждены конструировать специальные машины.
Кабель, помещённый на коммутационную панель, соединял буквы попарно, например, E и Q могли быть соединены в пару. Эффект состоял в перестановке этих букв до и после прохождения сигнала через роторы. Например, когда оператор нажимал E, сигнал направлялся в Q, и только после этого уже во входной ротор. Одновременно могло использоваться несколько таких пар до 13. Каждая буква на коммутационной панели имела два гнезда. Вставка штепселя разъединяла верхнее гнездо от клавиатуры и нижнее гнездо к входному ротору этой буквы. Штепсель на другом конце кабеля вставлялся в гнезда другой буквы, переключая тем самым соединения этих двух букв. Аксессуары Удобной деталью, использовавшейся на Энигме модели M4, был так называемый «Schreibmax», маленькое печатающие устройство, которое могло печатать все 26 букв на небольшом листе бумаги. В связи с этим, не было необходимости в дополнительном операторе, следящем за лампочками и записывающем буквы.
Печатное устройство устанавливалось поверх Энигмы и было соединено с панелью лампочек. Чтобы установить печатающее устройство, необходимо было убрать крышечки от ламп и все лампочки. Кроме того, это нововведение повышало безопасность: теперь офицеру-связисту не обязательно было видеть незашифрованный текст. Печатающее устройство было установлено в каюте командира подводной лодки, а офицер-связист только вводил зашифрованный текст, не получая доступа к секретной информации. Другим аксессуаром была отдельная удалённая панель с лампочками. В варианте с дополнительной панелью деревянный корпус Энигмы был более широким. Существовала модель панели с лампочками, которая могла быть впоследствии подключена, но это требовало, как и в случае с печатающим устройством «Schreibmax», замены заводской панели с лампочками. Удалённая панель позволяла человеку прочитать расшифрованный текст без участия оператора. В 1944 году военно-воздушные силы ввели дополнительный переключатель коммутационной панели, названный «Uhr» часы.
Это была небольшая коробка, содержащая переключатель с 40 позициями. Он заменял стандартные штепсели. После соединения штепселей, как определялось в списке кодов на каждый день, оператор мог поменять переключатель в одной из этих 40 позиций. Каждая позиция приводила к различной комбинации телеграфирования штепселя. Большинство из этих соединений штепселей, в отличие от стандартных штепселей, были непарными. Математическое описание Преобразование Энигмы для каждой буквы может быть определено математически как результат перестановок. Рассмотрим трёхроторную армейскую модель. Положим, что P обозначает коммутационную панель, U обозначает отражатель, а L, M, R обозначают действия левых, средних и правых роторов соответственно. Тогда шифрование E может быть выражено как: После каждого нажатия клавиш ротор движется, изменяя трансформацию.
Таким же образом, средний и левый ротор могут быть обозначены как j и k вращений M и L. Функция шифрования в этом случае может быть отображена следующим образом: Процедуры для использования Энигмы В германских вооружённых силах средства связи были разделены на разные сети, причём у каждой были собственные настройки кодирования для машин Энигмы. В английском центре дешифровки Блетчли-Парк англ. Bletchley Park эти коммуникационные сети именовались ключами и им были присвоены кодовые имена, такие как Red, Chaffinch или Shark. Каждой единице, работающей в сети, на новый промежуток времени назначались новые настройки. Чтобы сообщение было правильно зашифровано и расшифровано, машины отправителя и получателя должны были быть одинаково настроены, конкретно идентичными должны были быть: выбор роторов, начальные позиции роторов и соединения коммутационной панели. Эти настройки оговаривались заранее и записывались в специальных шифровальных книгах. Первоначальное состояние шифровального ключа Энигмы включает следующие параметры: Расположение роторов: выбор роторов и их расположение. Первоначальные позиции роторов: выбранные оператором, различные для каждого сообщения.
Настройка колец: позиция алфавитного кольца, совпадающая с роторной схемой. Настройки штепселей: соединения штепселей на коммутационной панели. Энигма была разработана таким образом, чтобы безопасность сохранялась даже в тех случаях, когда шпиону известны роторные схемы, хотя на практике настройки хранятся в секрете. С неизвестной схемой общее количество возможных конфигураций может быть порядка 10 114 около 380 бит , с известной схемой соединений и других операционных настроек этот показатель снижается до 10 23 76 бит. Пользователи Энигмы были уверены в её безопасности из-за большого количества возможных вариантов. Нереальным было даже начать подбирать возможную конфигурацию. Индикаторы Большинство ключей хранилось лишь определённый период времени, обычно сутки. Однако для каждого нового сообщения задавались новые начальные позиции роторов. Это обуславливалось тем, что если число сообщений, посланных с идентичными настройками, будет велико, то криптоаналитик , досконально изучивший несколько сообщений, может подобрать шифр к сообщениям, используя частотный анализ.
Подобная идея используется в принципе «инициализационного вектора» в современном шифровании. Эти начальные позиции отправлялись вместе с криптограммой, перед зашифрованным текстом. Такой принцип именовался «индикаторная процедура». И именно слабость подобных индикационных процедур привела к первым успешным случаям взлома кода Энигмы. Одни из ранних индикационных процедур использовались польскими криптоаналитиками для взлома кода. Процедура заключалась в том, что оператор настраивал машину в соответствии со списком настроек, которые содержат главные первоначальные стартовые позиции роторов. 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.
Он разработал собственный метод дешифрования, основанный на переборе последовательностей символов исходного текста. Фильм рассказывает о его деятельности в военные годы, наглядно показывает, как происходила дешифровка сообщений машины «Энигма». Но все большие свершения начинаются с малого. Например, запись на наши курсы программирования.
4 Взлом «Энигмы»
Еще до войны огромных успехов в дешифровке сообщений «Энигма» достигло Бюро шифров из Польши и лично председатель этого органа — Мариан Реевский. 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.
В 1941 году британская разведка расшифровывала ежедневно 2000 сообщений итальянской машины Хэгелин. Ко второй половине 1941 года расшифровывались до 90 000 сообщений Энигмы в месяц. Взлом «Энигмы» и перелом на восточном фронте.
В начале 1942 британская разведка раскрыла код «Лоренц», применявшийся для кодирования сообщений высшего руководства Третьего рейха. Первым практическим результатом этого успеха стал перехват планов наступления немцев в районе Курска летом 1943 г. Эти планы были немедленно переданы советскому руководству. Переданные СССР сведения содержали не только направления ударов на Курск и Белгород, но и состав и расположение атакующих сил, а также общий план операции «Цитадель».
Выходит, Тьюрингу удалось взломать не один код, а два. В первой части математик Джеймс Грайм объясняет устройство «Энигмы» Главный недостаток «Энигмы» — в коде шифруемая буква не могла оставаться самой собой, она обязательно менялась. Этим и воспользовался Тьюринг, построив вместе с коллегой Гордоном Уэлшменом дешифрующую машину Bombe.
Секция взламывала все, что перехватывалось у русских, как у красных, так и у белых. С августа 1919 и по конец 1920 г. Летом 1920-го через нее проходило по 500 сообщений в месяц, подписанных М. Тухачевским, Л. Троцким, И. Якиром, С.
Буденным и прочими военачальниками. Польский Генштаб видели полную картину. Планы красных в войне 1919-21 годов читались, как открытая книга. Победой и двадцатью последующими годами независимости поляки, в большой степени были обязаны неприметным сотрудникам Секции шифров. Успешный бросок Пилсудского под Варшавой в августе 1920-го, решивший исход конфликта с большевиками, стал возможен исключительно благодаря информации от разведчиков-криптологов. Полегло 67 тыс.
По оценкам российских источников, 130 тыс. Согласно Рижскому договору от 18. Нищая и растерзанная Россия обязалась выплатить репарации в размере нескольких десятков миллионов золотых рублей. Занятия проводились на базе матфака Познаньского университета. Цель курсов - отбор перспективных криптологов для новой разведслужбы. В середине 1931 г.
Главная задача, поставленная перед Бюро польским командованием - противодействие советским и немецким системам шифрования. У каждого свое направление. Зона ответственности BS4 - криптоанализ немецких систем шифрования. Субботний вечер Эпопея Энигмы делится на два этапа - польский до 1939 года и британский 1939-43 , связанный с именем Алана Тьюринга. Польский начался во второй половине субботнего дня, где-то на рубеже 1927-28 годов, задолго до создания Бюро шифров. Возможно, это событие стало одним из решающих толчков организации курсов в Познани, а, в дальнейшем, самого Бюро.
В Варшавскую таможню пришел очень решительный господин. Он отрекомендовался сотрудником некой немецкой фирмы и в категорической форме потребовал возврата в Германию посылки с радиоаппаратурой, попавшей к полякам по ошибке. И обязательно до прохождения таможенного досмотра. Настойчивость немца сыграла злую шутку для фатерлянда. Варшавяне насторожились и сообщили о странных объекте и посетителе в соответствующий отдел Генштаба, интересовавшийся новинками радиотехники. Удача улыбнулась шифровальщикам.
Особой загрузкой суббота не отличалась и спецы смогли спокойно и обстоятельно ознакомиться с содержимым посылочного ящика. Вскрыв его, они обнаружили, что внутри не просто радиоаппаратура, как следовало из приложенной декларации, а портативная шифромашина. Она была тщательно осмотрена и с максимальной осторожностью, чтобы не вызвать подозрений, помещена в коробку для выдачи Германии.
Онлайн-курсы
- История криптоанализа
- Победа и "Энигма"
- Интересные факты о взломе Энигмы. Взлом кода Энигмы
- Методы криптоанализа
- От манускриптов до шифровальных машин: история криптографии
Уэлчман, Гордон: биография
Благодаря влиянию, оказанному на ход войны, взлом Энигмы стал, возможно, самым ярким моментом в многовековой истории криптоанализа. Благодаря влиянию, оказанному на ход войны, взлом Энигмы стал возможно самым ярким моментом в многовековой истории криптоанализа. 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.
Диск Джефферсона: первый в Новом времени
- От манускриптов до шифровальных машин: история криптографии
- Криптофронт Второй Мировой Войны, часть 2
- Операция «Ультра», или История о том, как поляки с британцами «Энигму» взломали. Части 1-3
- Алан Тьюринг: гениальный математик и дешифровщик, осужденный за нетрадиционную ориентацию
Ученые раскрыли секрет работы шифровальной машины «Энигма»
Примечательно, что к одним и тем же буквам машина могла выдавать разные шифры. Дополнительный уровень перемешивания букв в военных версиях шифратора задавался специальными коммутаторами. Для расшифровки текста нужна была вторая такая же «Энигма», а параметры их ежедневной перенастройки печатались на специальных листах-календарях растворимыми чернилами. Коммутационная панель передней части шифровальной машины «Энигма». Комплекс из 210 таких машин позволял англичанам расшифровывать до 3 тыс. При некоторой схожести с немецкими образцами были у русской машины и существенные отличия, улучшившие ее работу. Например, коммутатор, в который вставлялась специальная перфокарта. Она задавала схему работы машины и менялась раз в сутки. Такой инженерный ход упрощал настройку устройства.
Кроме того, в отличие от «Энигмы» «Фиалка» могла передавать не только буквы, но также цифры и знаки. Еще одно важное отличие — операторам не нужно было записывать полученный текст, он печатался на специальной ленте в виде букв или перфорации. Машина имела десять шифровальных роторов, вращавшихся при каждом нажатии на клавишу.
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. В качестве примера можно привести смартфоны с установленными мессенджеры — каждый уважающий себя и пользователей разработчиков уверяет, что все сообщения проходят через зашифрованные каналы.
И благодаря этому, перехватить данные практически невозможно.
All specialists unanimously agreed that a reading [of the Enigma] is impossible. Благодаря влиянию, оказанному на ход войны, взлом Энигмы стал, возможно, самым ярким моментом в многовековой истории криптоанализа. В этом топике я бы хотел рассказать о методе взлома, использовавшимся в Блетчли-парк, а так же описать устройство самой машины. Роторные машины Впервые шифровальные роторные машины начали использоваться в начале 20 века. Основным компонентом таких устройств является диск он же ротор с 26 электрическими контактами на обоих сторонах диска.
Каждый контакт соответствовал букве английского алфавита. Соединение контактов левой и правой сторон реализовывало шифр простой замены. При вращении диска контакты смещались, изменяя тем самым подстановку для каждой буквы. Один диск обеспечивал 26 различных подстановок. Это означает, что при шифровании одного и того же символа, получаемая в результате последовательность начинает повторяться через 26 шагов. Для увеличения периода последовательности можно использовать несколько роторов, соединенных последовательно. При совершении полного оборота одного из дисков, следующий диск сдвигается на одну позицию.
Это увеличивает длину последовательности до 26n, где n — количество соединенных последовательно роторов. В качестве примера рассмотрим следующее изображение упрощенной роторной машины: Приведенная машина состоит из клавиатуры для ввода символа , трех дисков, индикатора для отображения криптотекста и реализует шифрование 4 символов: A, B, C, D. При нажатии буквы B на клавиатуре замыкается электрическая цепь, зависящая от текущего положения роторов, и на индикаторе загорается лампочка. В приведенном выше примере буква B будет зашифрована в C.
Заходишь и слышишь стук пишущей машинки, чьи-то шаги и радио вдалеке, а затем «подслушиваешь» чей-то оживленный разговор о недавно перехваченной шифровке. Но настоящая диковинка — это проекции. Например, вот этот мужчина, который как бы сидит за столом, поприветствовал меня и вкратце рассказал о местных порядках. Во многих комнатах царит полумрак — чтобы лучше были видны проекции Интереснее всего, конечно, было посмотреть на рабочий стол Алана Тьюринга. Его кабинет находится в восьмом домике и выглядит очень скромно. Примерно так выглядел стол Алана Тьюринга Ну а на само творение Тьюринга — машину для расшифровки «Энигмы» — можно взглянуть в доме номер 11 — там же, где в свое время была собрана самая первая модель «бомбы».
Криптологическая бомба Возможно, для вас это будет новостью, но Алан Тьюринг был не первым, кто расшифровал «Энигму» методом механического перебора. Его работе предшествует исследование польского криптографа Мариана Реевского. Кстати, именно он назвал машину для расшифровки «бомбой». Польская «бомба» была значительно проще. Обратите внимание на роторы сверху Почему «бомба»? Есть несколько разных версий. Например, по одной так якобы назывался любимый Реевским и коллегами сорт мороженого, который продавали в кафе неподалеку от бюро шифрования польского генштаба, и они позаимствовали это название. Куда более простое объяснение — в том, что в польском языке слово «бомба» может использоваться для восклицания вроде «эврика! Ну и совсем простой вариант: машина тикала подобно бомбе. Незадолго до захвата Польши Германией польские инженеры передали англичанам все наработки, связанные с декодированием немецких шифров, в том числе чертежи «бомбы», а также работающий экземпляр «Энигмы» — не немецкой, а польского клона, который они успели разработать до вторжения.
Остальные наработки поляков были уничтожены, чтобы разведка Гитлера ничего не заподозрила. Проблема заключалась в том, что польский вариант «бомбы» был рассчитан только на машину «Энигма I» с тремя фиксированными роторами. Еще до начала войны немцы ввели в эксплуатацию усовершенствованные варианты «Энигмы», где роторы заменялись каждый день. Это сделало польский вариант полностью непригодным. Если вы смотрели «Игру в имитацию», то уже неплохо знакомы с обстановкой в Блетчли-парке. Однако режиссер не удержался и сделал несколько отступлений от реальных исторических событий. В частности, Тьюринг не создавал прототип «бомбы» собственноручно и никогда не называл ее «Кристофером». Популярный английский актер Криптокод Подбирач в роли Алана Тьюринга На основе польской машины и теоретических работ Алана Тьюринга инженеры British Tabulating Machine Company создали те «бомбы», которые поставлялись в Блетчли-парк и на другие секретные объекты. К концу войны машин было уже 210, однако с окончанием военных действий все «бомбы» уничтожили по приказу Уинстона Черчилля. Зачем британским властям понадобилось уничтожать такой прекрасный дата-центр?
Дело в том, что «бомба» не является универсальным компьютером — она предназначена исключительно для декодирования сообщений, зашифрованных «Энигмой». Как только нужда в этом отпала, машины тоже стали ненужными, а их компоненты можно было распродать. Другой причиной, возможно, было предчувствие, что Советский Союз в дальнейшем окажется не лучшим другом Великобритании. Тогда лучше никому не демонстрировать возможность вскрывать ее шифры быстро и автоматически. Говорят, они были демонтированы в шестидесятые годы.
Шифр Энигмы
Возможно, для вас это будет новостью, но Алан Тьюринг был не первым, кто расшифровал «Энигму» методом механического перебора. За годы Второй мировой войны Тьюринг добился огромных успехов в области военного криптоанализа — благодаря ему код «Энигмы» был расшифрован полностью. Возможно, для вас это будет новостью, но Алан Тьюринг был не первым, кто расшифровал «Энигму» методом механического перебора. Энигма представляла собой как бы динамический шифр цезаря. Криптоанализ «Энигмы» — криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны, осуществлённый силами польских и британских спецслужб. Попытки «взломать» «Энигму» не предавались гласности до конца 1970-х.