Чтобы осложнить криптоанализ, сообщения делали не длиннее 250 символов; более многословные разбивали на части, для каждой из которых использовался свой ключ. На самом деле криптоанализ «Энигмы» представлял сложную работу, в которой помогали и английские математики во главе с Аланом Тьюрингом.
Уэлчман, Гордон: биография
| Машина энигма во времена второй мировой войны | Основную лепту в достижения польского периода криптоанализа Энигмы внесли, как и в 1919-21 годах, три математика-криптографа. |
| Правда и вымысел о Энигме | Польский математик во многом предрешил исход Второй мировой войны, сумев разгадать секретный нацистский код под названием Энигма. |
Операция «Ультра», или История о том, как поляки с британцами «Энигму» взломали. Части 1-3
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.
Немного позже поляки построили «Бомбу» — устройство, с помощью которого можно было пройти все 17 576 позиций роторов от ААА до ZZZ примерно за два часа.
Шести «Бомб» с разными комбинациями роторов было достаточно, чтобы раскрыть за это время любую загадку «Энигмы». Схема польской «Бомбы» Изображение: Wikimedia Commons Метод Тьюринга 15 декабря 1939 года появилась новая проблема: число роторов в «Энигме» увеличили с трёх до пяти. Соответственно, количество возможных комбинаций возросло с шести до ста двадцати. Впрочем, и самих «Бомб» к тому времени уже не существовало: после немецкого вторжения 1 сентября 1939 года работники Бюро шифров были вынуждены уничтожить все свои разработки и бежать из Варшавы. Центр борьбы с «Энигмой» переместился в Блетчли-парк, Великобритания. Руководителем проекта стал ветеран военной разведки Алистер Деннистон. К подбору кадров он подошёл нестандартно, привлекая в первую очередь людей с высоким интеллектом, независимо от профессии.
В его штате были лингвисты и шахматисты, чемпионы по решению кроссвордов, египтологи и даже палеонтологи. Но ключевую роль сыграли, естественно, математики — и в первую очередь, гениальный Алан Тьюринг, работавший там с самого начала. Алан Тьюринг бежит марафонскую дистанцию в 1946 году Фото: Science Photo Library К тому времени Тьюринг был уже именитым специалистом по информатике и вычислительной технике — достаточно вспомнить предложенную им машину Тьюринга, которую можно считать математической моделью компьютера общего назначения. Первую сконструированную им «Бомбу» запустили в Блетчли 18 марта 1940 года. С её помощью разгадали код люфтваффе, а чуть позже — кригсмарине. Тьюринг понял, что текущая методика расшифровки — тупиковая: она требовала всё больших затрат труда и времени, а противник быстро исправлял свои ошибки и увеличивал число комбинаций. Тогда Тьюринг предложил более эффективный способ: поиск буквенных последовательностей на основе подобранного открытого текста.
Идея была в следующем: ежедневно разгадывать небольшой отрывок из сообщения и механическим перебором 26 символов латиницы находить точное место этого отрывка в зашифрованном тексте. Первый шаг был сравнительно простым: несмотря на сложности шифров и параноидальную секретность, немецкие военные всё же общались между собой довольно стереотипными фразами. Второй шаг был сложнее, но и тут Тьюринг выкрутился — он предложил осуществить его на основании ещё одной известной к тому времени уязвимости «Энигмы»: машинка могла заменить букву на любую другую букву, но только не на саму себя. Всё получалось на редкость изящно. Смещаем шифр дальше — и так до тех пор, пока не получим полностью не совпадающий вариант: Итак, половина дела сделана: мы знаем, что R расшифровывается как W на первой позиции, и так далее: А вот то же самое, только в виде диаграммы: Расшифровка «Энигмы» Изображение: Wikimedia Commons Теперь оставалось реализовать всё в железе. Для каждой возможной настройки ротора «Бомба» Тьюринга производила ряд логических предположений, определяла противоречие, сбрасывала набор параметров и переходила к следующему.
Это было дружеская шифрограмма одного скучающего немецкого оператора своему другу, состоящее только из букв Z. Затем шифр вскрыли, а следом и конструкцию роторов аппарата. На самом деле криптоанализ «Энигмы» представлял сложную работу, в которой помогали и английские математики во главе с Аланом Тьюрингом.
Но именно польским криптографам принадлежит первенство. Они первыми догадались привлечь математиков к расшифровке ещё в середине 30-х, когда в Великобритании этим занимались лингвисты. Поляки же построили первые электромеханические машины криптологические бомбы , которые симулировали работу «Энигмы», перебирая все возможные настройки в поиске текущей комбинации роторов. Все наработки поляков отдали группе Алана Тьюринга, который и довёл их до логического конца. Выяснилось, что шифры немцев меняются раз в день: А цифровые коды для шифров соотносились с тремя первыми символами сообщения: Предполагалось, что первые три буквы указываются случайным образом в каждом сообщении, но операторы часто забывали их менять так часто. Вот так после нескольких лет интеллектуальной работы совместного коллектива шифровальщиков и математиков Польши и Великобритании при помощи французской агентуры, доставшей чертежи конструкции была восстановлена шифровальная машина немцев, что сыграло очень важную роль в победе союзников во Второй мировой войне.
Правда, их было более 100 000 вариантов. Разработчики «Энигмы» исходили из того, что человеку просто не под силу обработать такой объем данных, поэтому Реевский совершил прорыв, создав прообраз устройства для быстрой автоматический дешифровки. Его конструкция постоянно менялась по мере модернизации самого кода и «Энигмы», и в итоге циклометры так и не вышли за пределы лабораторий криптоанализа. Понравился пост?
Есть что сказать?
Криптоанализ Энигмы. Часть третья: Блетчли-парк. Операция Ультра
В Третьем рейхе считали, что «Энигму» невозможно взломать, поскольку она предполагала 2×10 в 145-й степени вариантов кодирования. В принципе, такой подход в криптоанализе тоже может быть продуктивен: придётся проверить в 26 раз больше вариантов, только и всего? Взломщик кода шифратора «Энигма» Алан Тюринг, покончивший с собой после обвинения в непристойном поведении в соответствии с законом против гомосексуализма, |.
Ученые раскрыли секрет работы шифровальной машины «Энигма»
Он стал предшественником «Bombe», с помощью которой Алану Тьюрингу во время Второй Мировой войны удалось взломать шифровальную машину нацистов «Энигма». Других циклометров Реевского не существует уже 80 лет, все действующие образцы были уничтожены в 1939-ом, когда Германия оккупировала Польшу. Польские математики, которые вместе с Реевским трудились над проектом, успели передать в Великобританию только технологию, но не сами устройства. По современным меркам циклометр очень сложная и нерационально дорогая в производстве машина, так как в ней нет цифровых технологий, только аналоговые механизмы. И потому большинство исследователей ограничивалось программными эмуляторами, но Эванс еще на четвертом курсе обучения увлекся работами Мариана Реевского и загорелся идеей построить его циклометр.
Лист с кодами шифрования «Энигмы». Фото: Telenet К информации «агента Аше» французская разведка отнеслась довольно прохладно.
Сначала ему удалось обнаружить 4 повторяющиеся последовательности букв в шифрах. Оно оказалось во много раз меньше, чем предполагали ранее: 3! Благодаря Реевскому стало понятно, что количество кодовых цепочек в 3 824 262 831 196 002 461 538 раз меньше, чем предполагалось ранее. Мариан Реевский. Фото: Poland Видимо, догадавшись о том, что их шифры могут быть прочитаны, немецкие криптографы начали гораздо чаще менять конфигурацию положения роторов машины. А осенью 1938 года принцип шифрования был изменен, что сделало невозможным распознавание шифрограмм на основе прежних методов.
На самом деле, гомосексуализм, за который его осудили, исключил из числа уголовно наказуемых деяний парламент. Правительство в курсе требований о помиловании Тюринга, учитывая его огромные достижения, и оно с большой симпатией относится к таким заявлениям… Поэтому правительство считает, что парламент должен иметь полную свободу действий в своей реакции на данный законопроект, действуя в соответствии со своей совестью и волей». Правительство поддержало этот законопроект, подготовленный по личной инициативе пэром от либерал-демократов лордом Шарки, сделав это после дебатов, в которых участвовала пэр, работавшая в Блетчли-парке там в годы Второй мировой войны размещалась правительственная школа кодов и шифров — прим. Леди Трампингтон заявила пэрам: «Тот корпус, где я работала, занимался военно-морскими шифрами Германии. Мне лишь раз довелось готовить документ для Алана Тюринга, и поэтому я не могу утверждать, что знала его. Однако я уверена в том, что если бы не его работа, мы проиграли бы войну из-за голода». Также по теме: Повторит ли борьба с гомофобией ошибки борьбы с расизмом?
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. Диски, как и в «Энигме», производили замену одного символа на другой, но по сравнению с немецкой машиной их было больше и вращались они в разные стороны. Позже стали применять трехсоставные роторы, изменение положения элементов в которых улучшало криптографические свойства «Фиалки». Благодаря уникальному рефлектору, выполненному по транзисторной схеме, любая буква в советской шифровальной машине могла быть зашифрована через саму себя.
Шифр Энигмы презентация
Что: команда из Кембриджа решила воссоздать польское устройство, которое изобрели с целью расшифровки шифротекста немецкой Энигмы — циклометр. Алан занимался криптоанализом «Энигмы» в команде с поляками, русскими и британцами. Уже во времена Второй Мировой основные усилия по криптоанализу «Энигмы» взял на себя британский центр разведки «Станция Икс» или «Блетчли-парк». В течение нескольких недель после прибытия в Тьюринг написал спецификации к электромеханической машине Bombe, которые помогли со взломом «Энигмы» более. С помощью «Энигмы» сообщения шифровали войска Германии и ее союзники, при помощи M-209 — армия США. Шифры «Энигмы» считались самыми стойкими для взлома, так как количество ее комбинаций достигало 15 квадриллионов.
Криптоанализ Энигмы. Часть третья: Блетчли-парк. Операция Ультра
С помощью «Энигмы» сообщения шифровали войска Германии и ее союзники, при помощи M-209 — армия США. Разработчики «Энигмы» исходили из того, что человеку просто не под силу обработать такой объем данных, поэтому Реевский совершил прорыв, создав прообраз устройства для быстрой. Несмотря на то что криптоанализом шифровальной машины "Энигма" с конца 30-х годов занимались польские специалисты, наиболее известным этапом "взлома" шифра немецкой.
Учёные Кембриджа решили снова взломать Энигму
В течение нескольких недель после прибытия в Тьюринг написал спецификации к электромеханической машине Bombe, которые помогли со взломом «Энигмы» более эффективно, чем польские разработки. Google Sites.
Различные историки по разному оценивают роль полученной информации на ход Второй мировой войны. Появление «Энигмы» История электрической роторной шифровальной машины «Энигма» начинается в 1917 году с патента, полученного голландцем Хьюго Кочем. В следующем году патент был перекуплен Артуром Шербиусом , начавшим коммерческую деятельность с продажи экземпляров машины как частным лицам, так и немецким армии и флоту.
До середины 1920-х годов продажи шли плохо, в частности, из-за высокой цены.
Тьюринга утром 8 июня 1954 года. События, ставшие непосредственным источником, произошли за двадцать лет до того, как Адольф Гитлер развязал кровавую бойню в Европе, а географически - гораздо восточнее Лондона. Эскадрон Шадрина, село Комаров, 29. Комэск Иван Шадрин обвел воспаленными глазами своих бойцов.
Голова гудела, за веками, как-будто по килограмму песку, смертельно, невыносимо, чертовски хочется спать. Кажется, стоит чуть прислониться к шее вороного и сон придет мгновенно, за долю секунды до касания. Комэск Иван Шадрин встряхнул головой и выпрямился в седле. Кавалеристы отдельного ударного сабельного эскадрона 6-ой кавбригады Первой конной чувствовали себя так же, как их командир. Покрытые пылью, с печатью усталости лица, сгорбленные фигуры в пропитанной насквозь потом форме.
Измученные лошади поводили опущенными головами в надежде отыскать клочки травы под копытами. Десятидневный переход из-под Львова измотал соединение почище десятка глубоких рейдов в тыл врага. Комэск Иван Шадрин чуть пришпорил вороного, конь негромко заржал, скосил красноватыми глазами вбок, с трудом приподнялся на задних ногах. С морды скапывали клочки пены. Все ж продумывалось и рассчитывалось до мелочей.
Пусть эти ляхи увидят, как наступает Первая Конная. Почувствуют, так их и разэдак, наши революционные шашки на своих поганых ляхских спинах. Сонливость куда-то ушла, кровь закипела по жилам, в ушах застучало, что всегда бывало накануне жестокой сабельной атаки. Даешь мировую революцию!! Слившись с вороным в одно целое, комэск Иван Шадрин черной тенью полетел впереди отдельного ударного эскадрона...
Секция шифров и советско-польская война 1919-21 К сожалению, даже в далеком 1920-ом, удалого кавалерийского броска уже было мало для победы над противником. Задолго до эпохи высоких технологий, успех на полях сражений зависел далеко не только от доблести пехотинцев, конников и артиллеристов. В борьбу включался интеллект. Кто использовал его эффективнее, тот и получал стратегическое преимущество, и, в конечном итоге - решающий перелом в военной кампании. В полной мере это отразилось в советско-польской войне 1919-21 годов, в том числе, и у села Комаров в конце августа 1920-го.
Дата основания - 8 мая 1919 года. Всего через полгода после обретения Польшей независимости 11. У истоков Секции - двое. Создатель - лейтенант Юзеф Серафин Станслицкий и фактический организатор и первый руководитель службы поручик Ян Ковалевский. Персоналии Ян Ковалевский 1892-1965 Википедия Я.
Но поручик был весьма любознательным и неплохо ориентировался в математике и лингвистике - в том, что необходимо успешному криптоаналитику. Безусловная заслуга Яна Ковалевского - привлечение к работе в Секции лучших математиков Польши того времени. Интеллектуальное ядро службы - три профессора: Слева направо - Стефан Мазуркевич, Вацлав Серпинский и Станислав Лесьневский Википедия Стефан Мазуркевич 1888-1945 , научные интересы - топология , математический анализ, теория вероятностей. Вацлав Серпинский 1882-1969 , теория множеств, теория чисел, теории функций, топология.
Ещё в 1928-29-х в Польше началась активная подготовка криптологических специалистов. На секретные курсы по изучению криптологии с математическим уклоном были привлечены студенты-математики, знающие немецкий язык. В дальнейшем они стали работать в «Бюро шифров» и достигли определённых успехов в расшифровке системы «Enigma».
По результатам их работы было разработано первое математическое устройство по её расшифровке и расшифровано несколько перехваченных криптограмм. Надо сказать, что в то время специалисты «Бюро шифров» были на высоком счету как квалифицированные криптологи. Так, криптоаналитик «BS-4» капитан Jan Kowalewski в 1923-м был приглашён японцами для чтения лекций и работы в своей криптослужбе, по результатам чего был удостоен высшей награды Японии: Ордена Восходящего Солнца. После его возвращения в Польшу к нему при-езжали японские студенты для обучения. Вместе с ними приезжал Ризобар Ито, который в будущем стал выдающимся криптологом и разработчиком шифров в Японии. Свои криптоаналитические способности он проявил при «вскрытии» шифра «Playfair», применявшегося в ту пору на британских коммуникациях. В 1931-м полякам неожиданно помогли французы, с которыми решил сотрудничать работник немецкого военного шифроргана нем.
Chiffrier-stelle der Reichswehr Hans-Thilo Schmidt 1888-1943 продавать им секретную документацию. Одним из документов было пособие по техэксплуатации машины «Enigma», поэтому немец неоднократно встречался с сотрудниками 2-го бюро Генштаба военной разведки Франции. Он контактировал с немцем Rodolphe Lemoine и начальником военной разведки французом Gustave Bertrand. Шифровальная машина «Энигма» Предатель принёс эксплуатационный документ по применению машины «Enigma» и пообещал узнать первоначальные положения ключей в шифраторе. Тут агенты французской разведки осознали, какой ценный источник секретных данных по-пался в их руки и какую реальную пользу он может принести. Полученная информация сразу была передана французским криптологам. Она дала возможность понять, как зашифровать текст машиной «Enigma», но не прочитать немецкий шифротекст.
Эта проблема расстроила Gustave Bertrand и заставила провести консультации с британскими криптоаналитиками. А в то время польские криптоаналитики уже проявили себя в работе по расшифровке машины «Enigma», поэтому британцы посоветовали французам передать все данные полякам.
Как взломали "Энигму"?
Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия). пару формул через калькулятор SEIKO и вуАля! "Большая сеть" взломана. В течение нескольких недель после прибытия в Тьюринг написал спецификации к электромеханической машине Bombe, которые помогли со взломом «Энигмы» более. Главный по новостям, кликбейту и опечаткам. Криптоанализ системы шифрования Enigma позволил западным союзникам в мировой войне II для чтения значительного количества кодированных по Морзе радиосвязи Силы Оси. Попытки «взломать» «Энигму» не предавались гласности до конца 1970-х. Вклад Тьюринга в работы по криптографическому анализу алгоритма, реализованного в "Энигме", основывался на более раннем криптоанализе предыдущих версий шифровальной.
Криптоанализ Enigma
| Правда и вымысел о Энигме (Александр Щербаков 5) / Проза.ру | Совместно с Дилли Ноксом он занимался криптоанализом «Энигмы». |
| В Кембридже воссоздали «Циклометр Реевского», при помощи которого была взломана «Энигма» | Техкульт | Дешифровка легендарной немецкой машины «Энигма» вошла в мировые учебники криптографии как одно из главных достижений Второй мировой войны. |
| Как взломали "Энигму"?, История шифров. Энигма | Cryptanalysis of the Enigma. |
| В Кембридже воссоздали «Циклометр Реевского», при помощи которого была взломана «Энигма» | Техкульт | В школе кодов и шифров он возглавлял группу Hut 8, ответственную за криптоанализ сообщений ВМФ Германии и разработал некоторое количество методов взлома немецкого. |
Коды, шифры и языки: тайны, которые удалось разгадать
Усилия Мариана сосредоточились на анализе уязвимости протокола обмена сообщениями, а именно — на повторении ключа сообщения. 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.
Она могла быть простой и мудрой. Простая напоминала тарабарскую грамоту, мудрая — шифр простой замены некоторых букв точками, палками, кругами, которые означали разряд числа», — говорит эксперт. Пример использования простой литореи с алфавитом русского языка. Историкам известно о нескольких способах засекретить послания, которые использовали в Византии.
В основном, это были простые приемы: скоропись, замена алфавита, неправильное написание букв, лигатурное письмо. Встречались и усложненные, которые назвали цифровой тайнописью: когда буквам присваивали числовое значение и шифровали текст с помощью арифметических действий: числа раскладывали на слагаемые, прибавляли и вычитали. Новые и более сложные методы шифрования появлялись редко — старых было вполне достаточно. Тем не менее, Средневековье внесло свой вклад в науку о криптографии», — резюмирует Евгений Жданов. Эпоха Возрождения 1400—1700-е годы дали криптографии намного больше, чем Средние века. В эпоху Возрождения люди сосредоточились на изобретении шифров, а не шифровальных инструментов.
Хотя именно этот инструмент и дал начало новому периоду в криптографии. Диск Альберти, 1466 год. Шифровальный диск итальянского ученого Леона Альберти состоял из двух частей: внешней, которая двигаться не могла, и внутренней, которая двигалась. Диски делились на 24 клетки, в них были разные символы в разной последовательности. Для шифрования, нужно было вращать внутренний диск через несколько слов. С каждым поворотом образовывалась новая комбинация — в своей книге «Основы современной криптографии» историки С.
Баричев, В. Гончаров и Р. Серов говорят о том, что Альберти первым выдвинул идею двойного шифрования. Схематическое изображение шифровального диска Альберти. Чтобы вскрыть код, адресату нужен был внутренний диск с соответствующим алфавитом. Считается, что с помощью диска Альберти открыл шифры многоалфавитной замены Техника перестановки Порта, 1563 год.
Можно сказать, что итальянский врач и философ Джованни Баттиста делла Порта изменил изобретение Альберти и придумал способ ключевых слов. Его технику можно представить в формате таблицы. Из двух слов одно нужно для перестановки алфавита, другое — чтобы определить конкретный алфавит. Эту технику также считают двойным шифрованием. Одна из таблиц Джованни Порта. Техника позволяет заменить любой знак открытого текста шифробуквой одиннадцатью различными способами Шифр Виженера, 1586 год.
Французского дипломата и алхимика Блеза де Виженера историки называют самым известным криптографом XVI века. Виженер изобрел абсолютно стойкий шифр. Его можно представить как последовательность нескольких шифров Цезаря с различными значениями сдвига.
Вторая мировая стала, кроме всего прочего, гигантской битвой интеллектов. И готовились к ней заранее. Через пять лет Шербиус и Риттер вошли в совет директоров корпорации Chiffriermaschinen AG, которая выпустила улучшенную версию машины под брендом Enigma A и стала интенсивно продвигать её на все возможные рынки. А через три года, 15 июля 1928-го, в немецкой армии внедрили чисто военную разработку Enigma G. Так началось её триумфальное шествие по всем фронтам и родам войск.
С учётом различных модификаций было выпущено около 100 000 экземпляров «Энигмы». Даже после окончания войны страны-победители продавали трофейные немецкие «Энигмы» в растущие армии третьего мира. Эти машинки по-прежнему считались надёжными и применялись чуть ли не до конца ХХ века. Что неудивительно: «Энигма» при всей внешней простоте и удобстве эксплуатации обладала какой-то чудовищной по тем временам вариативностью комбинаций и долго казалась недоступной для расшифровки. Электрика, механика и никакого мошенства По сути, любая «Энигма» была комбинацией механических и электрических систем. Механическая часть состояла из клавиатуры, набора роторов, расположенных вдоль вала, и ступенчатого механизма, приводящего в движение один или несколько роторов при нажатии клавиш. Электрическая схема соединяла клавиатуру, коммутационную панель, лампочки и, с помощью скользящих контактов, роторы. Общий для всех моделей принцип работы приведён на упрощённой диаграмме снизу на самом деле механизм состоял из 26 лампочек, клавиш, разъёмов и электрических схем внутри роторов.
Схема «Энигмы» Иллюстрация: Wikimedia Commons Ток от источника питания 1 через переключатель на клавиатуре 2 поступал в разъём коммутационной панели 3, где происходила перекоммутация между клавиатурой и неподвижным входным колесом 4. Далее через схему соединений трёх в армейской модели или четырёх в морской роторов 5 ток входил в рефлектор 6, откуда возвращался обратно через роторы и входное колесо, но уже по другому пути следите за красной стрелочкой. 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.
Крипто-преобразование записывают такой формулой. Как лучше эту коллизию разрулить, я пока не знаю, будем пока просто это держать в памяти, как нерешённую задачу. Букве соответствует вектор, записанный в столбик.
То же самое — в каждом столбце.
Взлом «Энигмы»: история, которую мы не должны были узнать
Разработка семейства шифровальных машин «Энигма» стартовала сразу после Первой мировой, еще в 1918 году. Когда говорят о взломе Энигмы обычно вспоминают вклад британцев и работу Блетчли-парк. Главный недостаток «Энигмы» — в коде шифруемая буква не могла оставаться самой собой, она обязательно менялась. Важную роль сыграли криптографы, которые осуществили криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма».
Ученые рассказали, как АНБ "слушает" зашифрованный трафик
После окончания Первой мировой войны они стали чересчур уж самонадеянны и у них не было стимулирующих факторов. Французское Бюро шифров даже не побеспокоилось изготовить точную копию армейской «Энигмы», поскольку были абсолютно уверены в невозможности отыскания ключа, необходимого для дешифровки зашифрованного с помощью «Энигмы» сообщения. Между прочим, десятью годами ранее, французы подписали соглашение о военном сотрудничестве с Польшей. Поляки проявили горячий интерес ко всему, что связано с «Энигмой», поэтому в соответствии с этим соглашением десятилетней давности французы просто передали фотографии документов, полученных от Шмидта, своим союзникам, предоставив заниматься безнадежной задачей по взлому «Энигмы» польскому Бюро шифров.
В Бюро быстро осознали, что эти документы являются всею лишь отправной точкой, но, в отличие от французов, их еще подгонял страх вторжения. Поляки посчитали, что должен существовать ускоренный способ поиска ключа к зашифрованному «Энигмой» сообщению, и что если они приложат достаточно усилий, изобретательности и ума, то смогут отыскать его. В документах, полученных от Шмидта, наряду с расположением внутренней проводки в шифраторах, также подробно объяснялась структура шифровальных книг, используемых немцами.
Ежемесячно операторы «Энигмы» получали новую шифровальную книгу, где указывалось, какой ключ должен применяться на каждый текущий день. К примеру, для первого дня месяца шифровальная книга могла задавать следующий ключ текущего дня: Расположение шифраторов и их ориентация называются установками шифраторов. Чтобы использовать заданный ключ текущего дня, оператор «Энигмы» должен был установить свою «Энигму» следующим образом: 1 Установка штепсельной коммутационной панели: Осуществить коммутацию букв А и L, соединив их проводом на штепсельной коммутационной панели, а затем проделать ту же самую процедуру для букв P и R, T и D, B и W, K и F, O и Y.
В нашем случае оператор должен вначале повернуть первый шифратор так, чтобы сверху оказалась буква O, затем второй шифратор, чтобы сверху оказалась буква C и, наконец, третий шифратор, установив его таким образом, чтобы сверху была буква W. Один из способов зашифровывания сообщений состоит в том, что отправитель зашифровывает весь дневной поток информации в соответствии с ключом текущего дня. Это означает, что в течение всего дня перед началом зашифровывания каждого сообщения все операторы «Энигмы» должны будут устанавливать свои шифровальные машины по одному и тому же предписанному ключу текущего дня.
Затем, всякий раз, как потребуется передать сообщение, его вначале вводят в машину с помощью клавиатуры, записывают результат зашифровывания и отдают радисту для отправки. На другом конце радист принимает радиограмму и передает ее оператору «Энигмы», а тот вводит ее в свою машину, которая к тому времени уже должна быть установлена в соответствии с заданным ключом текущего дня. В результате будет получено исходное сообщение.
Такой способ вполне безопасен, однако его стойкость снижается из-за многократного использования только одного ключа текущего дня для зашифровывания сотен сообщений, которые могут передаваться каждый день. Вообще-то, по правде говоря, если для зашифровывания огромного количества информации используется один-единственный ключ, то для криптоаналитика становится проще определить его. Большой объем идентичным образом зашифрованной информации дает криптоаналитику больше шансов отыскать этот ключ.
Так, например, возвращаясь к простым шифрам, взломать одноалфавитный шифр с помощью частотного анализа гораздо легче, если имеется несколько страниц зашифрованного текста, а не лишь пара предложений. Поэтому, в качестве дополнительной меры предосторожности, немцы сделали хитроумный ход: они использовали установки ключа текущего дня для передачи нового разового ключа для каждого сообщения. Для разовых ключей установки на штепсельной коммутационной панели и расположение шифраторов будут теми же, что и для ключа текущего дня; отличие состоит только в ориентации шифраторов.
Поскольку новой ориентации шифраторов в шифровальной книге нет, отправитель должен сообщить о ней получателю. Вначале отправитель настраивает свою машину в соответствии с установленным ключом текущего дня, в котором указана и ориентация шифраторов, допустим, QSW. Затем для разового ключа он устанавливает новую, произвольно выбранную ориентацию шифраторов, скажем, PGH.
Далее отправитель зашифровывает PGH в соответствии с ключом текущего дня. Разовый ключ вводится в «Энигму» дважды — для обеспечения двойного контроля получателем. Обратите внимание, что два PGH зашифровываются по-разному первое как KIV, а второе как BJE ; это происходит из-за того, что шифраторы «Энигмы» поворачиваются после зашифровывания каждой буквы и меняют способ шифрования.
После этого отправитель меняет ориентацию шифраторов на своей машине на PGH и зашифровывает основную часть сообщения с этим разовым ключом. У получателя машина первоначально установлена в соответствии с ключом текущего дня — QCW. В результате получатель узнает, что он должен установить свои шифраторы в положение PGH, — это и есть разовый ключ, — и сможет после этого расшифровать основной текст сообщения.
Это эквивалентно тому, как отправитель и получатель договариваются об основном ключе шифрования. Только вместо использования этого единственного основного ключа шифрования для зашифровывания всех сообщений его применяют для зашифровывания нового ключа, а само сообщение зашифровывают этим новым ключом. Если бы немцы не ввели разовые ключи, тогда тысячи сообщений, содержащих миллионы букв, передавались бы зашифрованными одним и тем же ключом текущего дня.
Если же ключ текущего дня используется только для передачи разовых ключей, то им зашифровывается небольшой кусочек текста. Допустим, в течение дня пересылается 1000 разовых ключей, тогда ключом текущего дня зашифровывается всего-навсего 6000 букв. И поскольку каждый разовый ключ выбирается случайным образом и используется для зашифровывания только одного сообщения, то с его помощью зашифровывается только текст незначительного объема, — лишь нескольких сотен знаков.
На первый взгляд система выглядит неуязвимой, но польских криптоаналитиков это не обескуражило. Они были готовы проверить каждую тропку, чтобы отыскать слабое место у шифровальной машины «Энигма» и в использовании ключей текущего дня и разовых ключей. В противоборстве с «Энигмой» главными теперь стали криптоаналитики нового типа.
Веками считалось, что наилучшими криптоаналитиками являются знатоки структуры языка, но появление «Энигмы» заставило поляков изменить свою политику подбора кадров. Бюро организовало курс по криптографии и пригласило двадцать математиков; каждый из них поклялся хранить тайну. Все они были из познаньского университета.
Хотя этот университет и не считался самым лучшим академическим учреждением в Польше, но его преимущество в данном случае заключалось в том, что располагался он на западе страны, на территории, которая до 1918 года была частью Германии. Поэтому-то эти математики свободно говорили по-немецки. Трое из этих двадцати продемонстрировали способность раскрывать шифры и были приглашены на работу в Бюро.
Самым способным из них был застенчивый, носящий очки, двадцатитрехлетний Мариан Реевский, который прежде изучал статистику, чтобы в будущем заняться страхованием. Он и в университете был весьма способным студентом, но только в польском Бюро шифров нашел свое истинное призвание. Здесь он проходил обучение, разгадывая обычные шифры, прежде чем перейти к более неприступной задаче «Энигмы».
Трудясь в полном одиночестве, он полностью сосредоточился на запутанности машины Шербиуса. Будучи математиком, он постарался всесторонне проанализировать работу машины, изучая влияние шифраторов и кабелей штепсельной коммутационной панели. Но, как и все в математике, его работа требовала не только вдохновения, но и логического мышления.
Как сказал один из военных математиков-криптоаналитиков, творческий дешифровальщик должен «волей-неволей ежедневно общаться с темными духами, чтобы совершить подвиг интеллектуального джиу-джитсу». Реевский разработал стратегию атаки на «Энигму» исходя из того, что повторение является врагом безопасности: повторения приводят к возникновению характерного рисунка — структуры сообщения, и криптоаналитики благоденствуют на структурах. Самым явным повторением при шифровании с использованием «Энигмы» был разовый ключ, который зашифровывался дважды в начале каждого сообщения.
Немцы требовали такого повторения, чтобы избежать ошибок вследствие радиопомех или оплошности оператора. Но они не предполагали, что из-за этого возникнет угроза безопасности машины. Каждый день Реевскому передавали новую пачку перехваченных сообщений.
Все они начинались шестью буквами повторяющегося трехбуквенного разового ключа, все были зашифрованы с использованием одного и того же ключа текущего дня. Например, он мог получить четыре сообщения, начинающихся со следующих зашифрованных разовых ключей: В каждом из этих случаев 1-я и 4-я буквы являются одной и той же зашифрованной буквой — первой буквой разового ключа. Точно так же 2-я и 5-я буквы являются одной и той же зашифрованной буквой — второй буквой разового ключа, а 3-я и 6-я буквы — третьей буквой разового ключа.
Так, в первом сообщении, L и R являются одной и той же зашифрованной буквой — первой буквой разового ключа. Причина, почему одна и та же буква зашифровывается по-разному, вначале как L, а затем как R, заключается в том, что между двумя зашифровываниями первый шифратор «Энигмы» продвинется на три шага и способ шифрования изменится. То, что L и R являются одной и той же зашифрованной буквой, позволило Реевскому вывести еле уловимую связь с начальной установкой машины.
При некотором начальном положении шифратора, которое неизвестно, первая буква ключа текущего дня, который опять-таки неизвестен, зашифровывается в L, а затем, при другом положении шифратора, который передвинулся на три шага от начального, по-прежнему неизвестного положения, та же буква ключа текущего дня, который также по-прежнему неизвестен, преобразуется в R.
И потому большинство исследователей ограничивалось программными эмуляторами, но Эванс еще на четвертом курсе обучения увлекся работами Мариана Реевского и загорелся идеей построить его циклометр. 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.
После краха своего предприятия Ханс-Тило был вынужден просить своего брата о помощи, и Рудольф устроил его на работу в Берлин в Chiffrierstelle, — в ведомство, которое осуществляло контроль и управление зашифрованной связью в Германии. Это был командный пункт шифровальных машин «Энигма», сверхсекретное подразделение, имеющее дело с особо важной и секретной информацией. Когда Ханс-Тило отправился к своему новому месту работы, он оставил свою семью в Баварии, где стоимость жизни была не слишком высока. В Берлине он жил одиноко, замкнуто и практически без средств, завидуя благополучию своего брата и обиженный на государство, которое отвергло его. Результат был предсказуем. Продавая секретную информацию об «Энигме» иностранным государствам, Ханс-Тило Шмидт смог бы заработать денег и отомстить, подорвав безопасность своей страны и нанеся вред организации брата.
Рис 41. Ханс-Тило Шмидт 8 ноября 1931 года Шмидт прибыл в Гравд Отель в бельгийском городке Вервье на связь с французским тайным агентом Рексом. Эти документы являлись по сути инструкциями по пользованию «Энигмой», и хотя в них не было точного описания того, как в шифраторах выполнена проводка, однако имелась информация, позволяющая сделать о ней определенные выводы. Так, вследствие предательства Шмидта, союзники теперь могли создать точную копию армейской «Энигмы». Этого, однако, было недостаточно, чтобы дешифровать зашифрованные «Энигмой» сообщения. Стойкость шифра зависит не от того, чтобы держать машину в секрете, а от того, чтобы хранить в тайне ее начальные установки ключ.
Если криптоаналитик хочет дешифровать перехваченное сообщение, то ему потребуется иметь точную копию «Энигмы», но помимо этого он по-прежнему должен будет отыскать тот ключ из триллионов возможных, который был применен для зашифровывания. В немецком меморандуме по этому поводу было сказано так: «При оценке стойкости криптосистемы предполагается, что противник имеет шифровальную машину в своем распоряжении». Французская секретная служба, безусловно, оказалась на высоте, найдя такой источник развединформации в лице Шмидта и получив документы, в которых сообщалось о расположении внутренней проводки в армейской «Энигме». Французские же криптоаналитики оказались несостоятельны, и, похоже, не желали и не были способны применить эту полученную информацию. После окончания Первой мировой войны они стали чересчур уж самонадеянны и у них не было стимулирующих факторов. Французское Бюро шифров даже не побеспокоилось изготовить точную копию армейской «Энигмы», поскольку были абсолютно уверены в невозможности отыскания ключа, необходимого для дешифровки зашифрованного с помощью «Энигмы» сообщения.
Между прочим, десятью годами ранее, французы подписали соглашение о военном сотрудничестве с Польшей. Поляки проявили горячий интерес ко всему, что связано с «Энигмой», поэтому в соответствии с этим соглашением десятилетней давности французы просто передали фотографии документов, полученных от Шмидта, своим союзникам, предоставив заниматься безнадежной задачей по взлому «Энигмы» польскому Бюро шифров. В Бюро быстро осознали, что эти документы являются всею лишь отправной точкой, но, в отличие от французов, их еще подгонял страх вторжения. Поляки посчитали, что должен существовать ускоренный способ поиска ключа к зашифрованному «Энигмой» сообщению, и что если они приложат достаточно усилий, изобретательности и ума, то смогут отыскать его. В документах, полученных от Шмидта, наряду с расположением внутренней проводки в шифраторах, также подробно объяснялась структура шифровальных книг, используемых немцами. Ежемесячно операторы «Энигмы» получали новую шифровальную книгу, где указывалось, какой ключ должен применяться на каждый текущий день.
К примеру, для первого дня месяца шифровальная книга могла задавать следующий ключ текущего дня: Расположение шифраторов и их ориентация называются установками шифраторов. Чтобы использовать заданный ключ текущего дня, оператор «Энигмы» должен был установить свою «Энигму» следующим образом: 1 Установка штепсельной коммутационной панели: Осуществить коммутацию букв А и L, соединив их проводом на штепсельной коммутационной панели, а затем проделать ту же самую процедуру для букв P и R, T и D, B и W, K и F, O и Y. В нашем случае оператор должен вначале повернуть первый шифратор так, чтобы сверху оказалась буква O, затем второй шифратор, чтобы сверху оказалась буква C и, наконец, третий шифратор, установив его таким образом, чтобы сверху была буква W. Один из способов зашифровывания сообщений состоит в том, что отправитель зашифровывает весь дневной поток информации в соответствии с ключом текущего дня. Это означает, что в течение всего дня перед началом зашифровывания каждого сообщения все операторы «Энигмы» должны будут устанавливать свои шифровальные машины по одному и тому же предписанному ключу текущего дня. Затем, всякий раз, как потребуется передать сообщение, его вначале вводят в машину с помощью клавиатуры, записывают результат зашифровывания и отдают радисту для отправки.
На другом конце радист принимает радиограмму и передает ее оператору «Энигмы», а тот вводит ее в свою машину, которая к тому времени уже должна быть установлена в соответствии с заданным ключом текущего дня. В результате будет получено исходное сообщение. Такой способ вполне безопасен, однако его стойкость снижается из-за многократного использования только одного ключа текущего дня для зашифровывания сотен сообщений, которые могут передаваться каждый день. Вообще-то, по правде говоря, если для зашифровывания огромного количества информации используется один-единственный ключ, то для криптоаналитика становится проще определить его. Большой объем идентичным образом зашифрованной информации дает криптоаналитику больше шансов отыскать этот ключ. Так, например, возвращаясь к простым шифрам, взломать одноалфавитный шифр с помощью частотного анализа гораздо легче, если имеется несколько страниц зашифрованного текста, а не лишь пара предложений.
Поэтому, в качестве дополнительной меры предосторожности, немцы сделали хитроумный ход: они использовали установки ключа текущего дня для передачи нового разового ключа для каждого сообщения. Для разовых ключей установки на штепсельной коммутационной панели и расположение шифраторов будут теми же, что и для ключа текущего дня; отличие состоит только в ориентации шифраторов. Поскольку новой ориентации шифраторов в шифровальной книге нет, отправитель должен сообщить о ней получателю. Вначале отправитель настраивает свою машину в соответствии с установленным ключом текущего дня, в котором указана и ориентация шифраторов, допустим, QSW. Затем для разового ключа он устанавливает новую, произвольно выбранную ориентацию шифраторов, скажем, PGH. Далее отправитель зашифровывает PGH в соответствии с ключом текущего дня.
Разовый ключ вводится в «Энигму» дважды — для обеспечения двойного контроля получателем. Обратите внимание, что два PGH зашифровываются по-разному первое как KIV, а второе как BJE ; это происходит из-за того, что шифраторы «Энигмы» поворачиваются после зашифровывания каждой буквы и меняют способ шифрования. После этого отправитель меняет ориентацию шифраторов на своей машине на PGH и зашифровывает основную часть сообщения с этим разовым ключом. У получателя машина первоначально установлена в соответствии с ключом текущего дня — QCW. В результате получатель узнает, что он должен установить свои шифраторы в положение PGH, — это и есть разовый ключ, — и сможет после этого расшифровать основной текст сообщения. Это эквивалентно тому, как отправитель и получатель договариваются об основном ключе шифрования.
Только вместо использования этого единственного основного ключа шифрования для зашифровывания всех сообщений его применяют для зашифровывания нового ключа, а само сообщение зашифровывают этим новым ключом. Если бы немцы не ввели разовые ключи, тогда тысячи сообщений, содержащих миллионы букв, передавались бы зашифрованными одним и тем же ключом текущего дня. Если же ключ текущего дня используется только для передачи разовых ключей, то им зашифровывается небольшой кусочек текста. Допустим, в течение дня пересылается 1000 разовых ключей, тогда ключом текущего дня зашифровывается всего-навсего 6000 букв. И поскольку каждый разовый ключ выбирается случайным образом и используется для зашифровывания только одного сообщения, то с его помощью зашифровывается только текст незначительного объема, — лишь нескольких сотен знаков. На первый взгляд система выглядит неуязвимой, но польских криптоаналитиков это не обескуражило.
Они были готовы проверить каждую тропку, чтобы отыскать слабое место у шифровальной машины «Энигма» и в использовании ключей текущего дня и разовых ключей. В противоборстве с «Энигмой» главными теперь стали криптоаналитики нового типа. Веками считалось, что наилучшими криптоаналитиками являются знатоки структуры языка, но появление «Энигмы» заставило поляков изменить свою политику подбора кадров. Бюро организовало курс по криптографии и пригласило двадцать математиков; каждый из них поклялся хранить тайну. Все они были из познаньского университета. Хотя этот университет и не считался самым лучшим академическим учреждением в Польше, но его преимущество в данном случае заключалось в том, что располагался он на западе страны, на территории, которая до 1918 года была частью Германии.
Поэтому-то эти математики свободно говорили по-немецки. Трое из этих двадцати продемонстрировали способность раскрывать шифры и были приглашены на работу в Бюро. Самым способным из них был застенчивый, носящий очки, двадцатитрехлетний Мариан Реевский, который прежде изучал статистику, чтобы в будущем заняться страхованием. Он и в университете был весьма способным студентом, но только в польском Бюро шифров нашел свое истинное призвание. Здесь он проходил обучение, разгадывая обычные шифры, прежде чем перейти к более неприступной задаче «Энигмы».
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. Обратите внимание, что если нажать клавишу D, то сигнал пойдет по той же самой цепи, преобразовывая D в B. Таким образом наличие рефлектора делало процессы шифрования и дешифрования идентичными.