В статье рассматривается история криптоанализа от его зарождения в средние века до современности.
Криптофронт Второй Мировой Войны, часть 2
Захват документов Союзники организовали несколько операций по захвату документов Кригсмарине, таких как операция «Клеймор» рейд на Лофотенские острова или высадка на абордаж немецких метеорологических кораблей в Северной Атлантике. Британские и американские группы захвата спустились в недра тонущих немецких подводных лодок, брошенных союзниками, затопленных и брошенных их командой, чтобы обыскать командный пункт и радиорубку. Йоксаллизм Yoxallisme является воображаемым техника Лесли Yoxall в , 26, который помогает читать сообщения о субмарине , когда они зашифрованы дважды. Эти «офицерские» сообщения редко расшифровываются и всегда случайно. Иногда люди из Блетчли-Парка восстанавливают порядок роторов, но не перестановки заглушек на коммутационной панели. Благодаря Йоксаллу мы можем восстановить закупорку. Шифрование перед шифрованием Кригсмарине использует для своих передач инструкции для коротких сообщений, которые позволяют суммировать самые подробные приказы и отчеты в нескольких непонятных письмах тем, у кого нет нужных документов. Добавление четвертого ротора к Naval Enigma мало что изменит. В очень коротких сообщениях с подводных лодок упоминаются только первые винты. С другой стороны, было необходимо, чтобы зашифрованные сообщения с четырьмя роторами можно было расшифровать с помощью машин с тремя роторами и чтобы все корабли и подразделения имели одни и те же машины. Если трафик U-Boot не читается из 1 - го февраля 1942 в середине 1943 года сообщения сначала кодировались, а затем дважды зашифровывались, алфавиты и числа обрабатывались, инструкции передавались из уст в уста непосредственно перед примеркой и т.
Нечитаемые сообщения В большинстве случаев сообщения U-Boot остаются нечитаемыми после расшифровки, поскольку они относятся к документам, неизвестным взломщикам кода. Без правильных инструкций, как угадать значение «Конвой в поле зрения, квадрат BE4131, дорога на юг, подпись U-276»? Только пеленгатор может определить местонахождение подводных аппаратов. Индекс совпадения Другой способ, более приспособленный к современным средствам, состоит в том, чтобы перепробовать все возможности и вычислить показатель совпадения расшифрованного текста. Индекс меняется в зависимости от языка, но он инвариантен к моноалфавитным заменам. В случае с Enigma мы можем попробовать все комбинации роторов и посмотреть на полученный индекс. Для большей уверенности можно провести анализ частоты появления букв в сообщении.
Человек, тело которого нашла экономка — британский математик, криптограф Алан Тьюринг. Этого ученого считают основоположником теоретической информатики и теории искусственного интеллекта, прародителем современных вычислительных систем [2]. Он придумал устройство — абстрактную вычислительную машину для работы со сложными математическими задачами. Машина способна производить любого рода вычисления и подсчитывать количество операций для этих вычислений, на ее концепции базируются современные компьютеры. Тьюринг также создал тест, который сейчас считается золотым стандартом для оценки способностей искусственного интеллекта. Во время Второй мировой войны ученый вместе со своими коллегами сумел «взломать» немецкий шифратор «Энигма», что позволило моментально расшифровывать секретные сообщения врага. Ученого даже признали одним из самых выдающихся мыслителей XX века. Однако за успехом в науке скрывалась личная трагедия. Правительство Великобритании, несмотря на неоценимый вклад Тьюринга в науку, осудило его за преступление, которое с точки зрения современности считается абсурдным. Уголовное преследование подорвало репутацию математика на долгие годы. Наказание В 1952 году Тьюринг обратился в полицию с заявлением, что его дом обокрал 19-летний рабочий Арнольд Мюррей. В ходе расследования ученый признался, что состоял с обвиняемым в гомосексуальной связи. В то время в Великобритании половой контакт между мужчинами считался противозаконным, поэтому Тьюрингу и Мюррею предъявили обвинения в непристойном поведении [3]. Ученый выбрал последнее, потому что не хотел останавливать работу над своими проектами. Стоит отметить, что уголовное преследование за гомосексуализм в Англии отменили только в 1967 году. Взлом «Энигмы» Одним из главных научных достижений Тьюринга было устройство, которое позволило «взломать» код немецкого шифровальщика «Энигмы» — электромеханической роторной машины, изобретенной немецким инженером-электриком Артуром Шербиусом в 1918 году. В годы Второй мировой войны Тьюринг работал в британской Правительственной школе шифров и кодов, которая располагалась в особняке Блетчли в графстве Бакингемшир в центре Англии. В этой школе ученые трудились над поиском методов, позволяющих «взломать» шифры и коды, используемые странами нацистского блока Германией, Японией, Италией и т. Математик возглавлял группу Hut 8, отвечающую за криптоанализ сообщений военно-морского флота нацистов [5]. Они охотились на корабли антигитлеровской коалиции, которые доставляли груз для сухопутных войск. Немецкий флот для шифровки сообщений использовал машину «Энигма» [6]. При помощи нее немцы обменивались закодированными сообщениями и передавали схемы маршрутов. Великобритания и союзники пытались «взломать» машину, чтобы защититься от угрозы со стороны немецких подводных лодок. Поэтому капитаны судов полагались на группу Тьюринга и ждали, когда те создадут дешифратор.
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.
Реевский стал пытаться выделить из таблиц некоторые шаблоны или найти некоторые структурные закономерности. И это ему удалось.
От манускриптов до шифровальных машин: история криптографии
И это ему удалось. Он стал рассматривать цепочки букв следующего вида[6]: В примере полной таблицы выше таких цепочек оказалось 4: 2.
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. После чего первый ротор сдвинется на одну позицию и настройки машины приобретут следующий вид: Энигма Энигма является наиболее популярным представителем мира шифровальных роторных машин.
Она использовалась германскими войсками во время второй мировой войны и считалась практически не взламываемой. Процедура шифрования Энигмы реализована как в приведенном выше примере за исключением некоторых дополнительных штрихов. Во-первых, число роторов в разных версиях Энигмы могло отличаться. Наиболее распространенной была Энигма с тремя роторами, но использовался так же вариант с четырьмя дисками. Во-вторых, процесс расшифровки демонстрационной роторной машины, описанной выше, отличается от процесса шифрования.
Каждый раз для расшифровки придется менять левый и правый ротор местами, что может быть не совсем удобным. Для решения этой проблемы в Энигме был добавлен еще один диск, который назывался рефлектор. В рефлекторе все контакты были соединены попарно, реализуя тем самым повторное прохождение сигнала через роторы, но уже по другому маршруту. В отличие от остальных роторов рефлектор всегда находился в фиксированном положении и не вращался. Добавим рефлектор, реализующий замену A-B; C-D к нашей демонстрационной шифровальной машине.
При нажатии на клавишу B сигнал проходит через роторы и поступает в рефлектор через контакт C. Здесь сигнал «отражается» и возвращается обратно, проходя через роторы в обратном порядке и по другому пути. В результате чего буква B на выходе преобразуется в D.
Немец Артур Шербиус получил патент на роторную шифровальную машину, которая, по сути, являлась первым вариантом «Загадки» так Enigma переводится с немецкого. Первые две модели «Энигмы», A и B, пользовались умеренным успехом. Настоящим прорывом в 1925 году стала модель С — с рефлектором, гораздо более компактная, чем ее предшественники. Enigma C весила всего лишь 12 кг при размере 28 на 34 на 15 см, тогда как предыдущие модели весили около 50 кг, имея габариты 65 на 45 на 35 сантиметров. Модель С практически сразу стали использовать на судах немецкого флота. Enigma С. Изображение: Crypto Museum В 1928 году военные специалисты по заказу Вермахта переработали конструкцию гражданских шифровальных машин, сконструировав модель Enigma-G, которую двумя годами позже модифицировали в версию Enigma-I.
Существовали варианты Enigma с количеством роторов от 3 до 8.
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. Гибель авианосца «Глориес». Несмотря на риск раскрытия источника, сведения были переданы советскому правительству [10]. Однако Сталин не поверил в возможность нападения [11] [12] [Прим.
Несмотря на опасения о возможности Германии слушать советские радиопереговоры, 24 июля 1941 года Черчилль распорядился всё-таки делиться с СССР информацией, получаемой в результате операции «Ультра» , при условии полного исключения риска компрометации источника [13] [Прим. Оценки результатов Некоторые авторы указывают, что с современной точки зрения шифр «Энигмы» был не очень надёжным [1]. Однако в своё время его абсолютная надежность не вызывала никаких сомнений у немецких специалистов: до самого конца войны немецкое командование искало причины утечек секретной информации где угодно, но не в раскрытии «Энигмы». Именно поэтому успех британских дешифровщиков стал особенно ценным вкладом в дело победы над нацизмом. После войны После окончания войны почти все дешифровальные машины были уничтожены. Все они применяли собственные установки роторов. На этой основе был построен особый метод дешифровки — «eins-алгоритм».
Harold Keen. Винтерботтама , — офицера RAF не имевшего доступа к подобной информации.
Криптоанализ Enigma
Одним из условий сделки была регистрация патента в британском патентном бюро, благодаря чему криптографическая служба получила доступ к описанию криптографической схемы. Начиная с 1925 года, когда германские военные начали массовые закупки шифровальной машины, и до конца Второй мировой войны было произведено около 200 тысяч машин. Они применялись также в службе безопасности и разведке. Просмотров: 4390.
После этого сообщение кодировалось автоматически: оператор нажимает клавишу оригинального сообщения на печатной машинке — а сверху высвечивается буква шифротекста. Именно таким образом было зашифровано сообщение, приведённое в начале статьи. Первая «Энигма» была изготовлена в 1923 году Model А.
Саму шифровальную машину изобрёл немецкий инженер Артур Шербиус вскоре после Первой мировой. Он запатентовал механизм и начал продавать продукт на коммерческом рынке. Первым крупным покупателем стал Международный почтовый союз с отделениями во всех уголках мира. Вскоре новинкой заинтересовались и военные. Последняя вышла в феврале 1942-го.
Начиная с 1925 года, когда германские военные начали массовые закупки шифровальной машины, и до конца Второй мировой войны было произведено около 200 тысяч машин. Они применялись также в службе безопасности и разведке. Просмотров: 4390.
В истории не мало загадок, которые люди в разные века старались скрыть от посторонних глаз, но многие секреты все-таки становились достоянием общественности. На протяжении всей истории человечества, люди изобретали особенные языки для секретного общения: коды, шифры и тайные языки. В нашем материале - самые известные и необычные прародители криптографии. Энигма Одна из самых известных шифровальных машин — «Энигма» использовалась в военных и коммерческих целях с 1920-х годов. На протяжении всего периода применения шифровальной машины — множество правительственных организаций разных стран предпринимали попытки взлома с целью предотвратить наступающую угрозу Германии.
Совершенно секретно: история шифровальных устройств
Криптоанализ шифра Вернама легко возможен в том случае, если при шифровании мы выбрали ключ с повторяющимися символами. Разработка семейства шифровальных машин «Энигма» стартовала сразу после Первой мировой, еще в 1918 году. Криптоанализ «Энигмы» — статья из Интернет-энциклопедии для Несмотря на то что криптоанализом шифровальной машины "Энигма" с конца 30-х годов занимались польские специалисты, наиболее известным этапом "взлома" шифра немецкой.
Правда и вымысел о Энигме
С помощью «Энигмы» сообщения шифровали войска Германии и ее союзники, при помощи M-209 — армия США. Криптоанализ «Энигмы» — статья из Интернет-энциклопедии для Алан занимался криптоанализом «Энигмы» в команде с поляками, русскими и британцами. Создание криптоаналитической машины «Бомба», которая и позволила поставить взлом сообщений «Энигмы» на поток, стало результатом сочетания не только колоссальной научной. Описание строения Энигмы можно прочитать в первой части, а про работу польских криптографов – во второй После того как польские криптографы передали результаты.
Совершенно секретно: история шифровальных устройств
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.
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 Кембридже его поддержали и даже выделили финансирование, потому что технологии Раевского легли в основу разработок Алана Тьюринга, выпускника этого же университета. Тьюринг вошел в историю как создатель «Bombe» — машины для взлома немецкого шифровального устройства «Энигма». В реальности алгоритмы шифрования «Энигмы» появились задолго до «Bombe»и у польских математиков было несколько лет, чтобы изучить их и разработать методы дешифровки. Фактически, они первыми сделали это, но немцы узнали об их успехах и усложнили код, после чего уже во время войны началась ожесточенная гонка — одни все время пытались взломать код, другие его модернизировали.
Реевский в числе первых понял уязвимость «Энигмы», код которой зависел от стартового положения роторов.
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.
Была ли расшифрована энигма. Криптоанализ «Энигмы
Криптоанализ шифра Вернама легко возможен в том случае, если при шифровании мы выбрали ключ с повторяющимися символами. Возможно, для вас это будет новостью, но Алан Тьюринг был не первым, кто расшифровал «Энигму» методом механического перебора. Важную роль сыграли криптографы, которые осуществили криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма». На самом деле криптоанализ «Энигмы» представлял сложную работу, в которой помогали и английские математики во главе с Аланом Тьюрингом. Описание строения Энигмы можно прочитать в первой части, а про работу польских криптографов – во второй После того как польские криптографы передали результаты. Благодаря влиянию, оказанному на ход войны, взлом Энигмы стал, возможно, самым ярким моментом в многовековой истории криптоанализа.
Криптоанализ - это наука изучения шифров
В статье рассматривается история криптоанализа от его зарождения в средние века до современности. Разработка семейства шифровальных машин «Энигма» стартовала сразу после Первой мировой, еще в 1918 году. Атака Реевского на «Энигму» является одним из по-истине величайших достижений криптоанализа. С помощью «Энигмы» сообщения шифровали войска Германии и ее союзники, при помощи M-209 — армия США.