Уже во времена Второй Мировой основные усилия по криптоанализу «Энигмы» взял на себя британский центр разведки «Станция Икс» или «Блетчли-парк». 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 силами польских и британских спецслужб.
Кто такой Алан Тьюринг
- Коды, шифры и языки: тайны, которые удалось разгадать
- Ученые рассказали, как АНБ "слушает" зашифрованный трафик |
- Криптофронт Второй Мировой Войны, часть 2
- Криптоанализ «Энигмы» — "Энциклопедия. Что такое Криптоанализ «Энигмы»
- Легендарная и загадочная "Энигма"
Шифр Энигмы презентация
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.
Еще одно свойство свойство Энигмы, связанное с рефлектором, заключается в невозможности шифрования какой-либо буквы в саму себя. Это свойство сыграло очень важную роль при взломе Энигмы. Получившееся устройство уже очень похоже на настоящую Энигму. С одной незначительной оговоркой.
Стойкость подобной машины упирается в секретность внутренней коммутации роторов. Если устройство роторов будет раскрыто, то взлом сводится к подбору их начальных позиций. При этом сами роторы тоже могут располагаться в произвольном порядке, что увеличивает сложность в 3! Этого явно не достаточно для того, чтобы обеспечить высокий уровень безопасности.
Поэтому Энигма было оснащена еще одним дополнительным инструментом: коммутационной панелью. Соединяя на коммутационной панели буквы попарно можно было добавить еще один дополнительный шаг к шифрованию. К примеру, предположим что на коммутационной панели буква B соединена с буквой A.
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. Еще одно свойство Энигмы, связанное с рефлектором, заключается в невозможности шифрования какой-либо буквы в саму себя. Это свойство сыграло очень важную роль при взломе Энигмы. Получившееся устройство уже очень похоже на настоящую Энигму.
С одной незначительной оговоркой. Стойкость подобной машины упирается в секретность внутренней коммутации роторов. Если устройство роторов будет раскрыто, то взлом сводится к подбору их начальных позиций. При этом сами роторы тоже могут располагаться в произвольном порядке, что увеличивает сложность в 3!
Этого явно не достаточно для того, чтобы обеспечить высокий уровень безопасности. Поэтому Энигма было оснащена еще одним дополнительным инструментом: коммутационной панелью. Соединяя на коммутационной панели буквы попарно можно было добавить еще один дополнительный шаг к шифрованию. К примеру, предположим что на коммутационной панели буква B соединена с буквой A.
Теперь при нажатии на A сперва происходит подстановка A-B, и на вход первого ротора подается буква B. Аналогичным образом происходит расшифровка сообщения. После чего коммутационная панель преобразует B в A.
Аналогичным образом происходит расшифровка сообщения. После чего коммутационная панель преобразует B в A. Анализ стойкости Энигмы Реальная Энигма отличалась от описанной демонстрационной машиной только в одном. А именно в устройстве роторов.
В нашем примере ротор изменяет свое положение только при совершении полного оборота предыдущим диском. В настоящей Энигме каждый диск имел специальную выемку, которая в определенной позиции подцепляла следующий ротор и сдвигала его на одну позицию. Расположение выемки для каждого из роторов можно было регулировать с помощью специальных внешних колец. Начальное положение колец не влияло на коммутацию роторов и на результат шифрования отдельно взятой буквы, поэтому кольца не учитываются при расчете пространства ключей Энигмы. Помимо этого каждый ротор мог быть установлен в одной из 26 возможных стартовых позиций. Количество всех возможных соединений на коммутационной панели вычисляется по формуле n! Такое огромное число вариантов внушало обманчивое чувство неуязвимости.
Криптоанализ Энигмы Большое пространство ключей обеспечивает шифру Энигмы достаточно серьезный уровень стойкости к атакам по известному шифртексту. Полный перебор 264 вариантов даже на современных компьютерах дело не простое. Однако все меняется если применить атаку с известным открытым текстом. Для такого случая существует весьма хитроумный метод, позволяющих пренебречь настройками коммутационной панели в процессе поиска ключевой комбинации, что сводит пространство ключей Энигмы всего к 105456 комбинациям и делает весь шифр фатально уязвимым. Метод эксплуатирует наличие в паре открытый-закрытый текст так называемых «циклов».
Общее количество выпущенных аппаратов «Энигма» до конца Второй мировой войны, по разным источникам, варьируется от 100 тыс. Использовали их повсеместно — в вермахте, в кригсмарине, в абвере, в люфтваффе и в фашистских службах безопасности. Источник: w-dog. В самой первой генерации это были три вращающихся в одной плоскости барабана диска или колеса , на каждой из сторон которых имелись 26 электрических контактов — ровно по числу букв в латинском алфавите. Контакты с обеих сторон соединялись внутри диска 26 проводами, которые формировали замену символов при наборе текста. Три диска в процессе сборки складывались вместе, касались друг друга контактами, что обеспечивало прохождение электрических импульсов сквозь весь набор барабанов на регистрирующее устройство. Сам латинский алфавит был нанесен на боковой поверхности каждого барабана. Начало работы с «Энигмой»-передатчиком ознаменовывалось набором кодового слова из букв на барабанах. Важно, чтобы приемное устройство также было настроено аналогичным кодовым словом. Полевая шифровальная машина "Энигма". Источник: musee-armee. После того как левый диск проворачивался на один оборот, в дело вступал центральный барабан и так далее. Такое вращение дисков создавало для каждого символа текста свой уникальный контур для прохождения электрического импульса. Далее сигнал проходил через рефлектор, который представлял из себя 13 проводников, соединявших пары контактов на задней стороне третьего диска. Рефлектор разворачивал электрический сигнал обратно в барабаны, но уже совсем по другому пути. И только вот тут загоралась лампочка около буквы уже шифрованного текста. Такие «приключения» электрического сигнала обеспечивали уникальную защищенность канала связи для своего времени. Военная версия "Энигмы" с четырьмя барабанами. Источник: e-board. С «Энигмой» на первых порах работали три человека: один читал текст, второй набирал на клавиатуре, а третий записывал по всполохам лампочек шифровку. Со временем, размеры шифровального аппарата уменьшились до габаритов печатной машинки, что позволило отправлять сообщения буквально из каждого окопа. Также немцы в ходе модернизации добавили печатающее устройство для набора зашифрованного текста. Что же еще инженеры-криптографы Третьего рейха добавили в «Энигму»? В 1930 году появилась коммутационная панель из 26 пар розеток и штепселей, которая дополнительно заменяла знаки открытого текста после основного шифрования на барабанах. Это было чисто военное усовершенствование — на коммерческих вариантах такое отсутствовало. Долговременный ключ шифратора, который формировала коммутация дисков за счет перестановки 26 элементов, составляет астрономические 4х1026 вариантов! Сейчас программные возможности ЭВМ позволяют с легкостью перебрать такое число вариантов, но для 30-40-х это было маловероятно и долго. Также усложнял картину шифрования набор из пяти дисков «Энигмы» они все были разными из которых только три устанавливались на аппарат единовременно. Их можно тасовать в произвольном порядке, то есть всего было 10 вариантов установки на одну машину. И, наконец, регулярно сменяемая схема коммутации штепсельной панели совсем усложняла работу для криптоаналитических служб врагов фашистской Германии. Позже стали добавлять дополнительные барабаны в конструкцию. Однако, несмотря на это, «Энигму» научились полноценно «читать» уже в самом начале Второй мировой войны. Одними из лучших криптоаналитиков перед большой войной были поляки. Еще во время гражданской войны в России и советско-польского конфликта поляки успешно дешифровали сообщения советской армии и дипломатов. Так, 2-й отдел криптоанализ польского Генерального штаба за август 1920 года «перевел» с шифрованного на польский 410 телеграмм, подписанных Троцким, Тухачевским, Гаем и Якиром. Мало того, во время наступления Красной армии на Варшаву поляки ввели в заблуждение войска Тухачевского, что заставило его отступить к Житомиру. Со временем, естественный интерес криптоаналитиков Польши переместился на набирающую угрожающими темпами мощь Германию. Польское «Бюро шифров» было в те времена достаточно эффективной структурой и включало в себя четыре отдела: — подразделение польских шифров, отвечающее за защиту государственных линий связи; — подразделение радиоразведки; — подразделение русских шифров; — подразделение немецких шифров. Саксонский дворец в Варшаве, где располагались Генеральный штаб и Бюро шифрования. Фото 1915 года. Источник: photochronograph. Примерно с 1926 года они стали перехватывать в радиоэфире немецкие сообщения, шифрованные неизвестным ранее способом. Чуть позже, в 1927 или 1929 годах, через таможню из Германии была попытка провезти в немецкое дипломатическое консульство коробку с «Энигмой».
Криптофронт Второй Мировой Войны, часть 2
Первыми к разгадке секрета «Энигмы» приступили не британские криптографы, достижения которых увековечены в десятках фильмов, а польские математики Ежи Рожицкий, Мариан Реевский и Генрих Зыгальский. Однако ученые, трудившиеся над разгадкой немецкого кода, работали в основном с обрывками кода - неактуальной в плане оперативного значения и ценности информацией. Польским специалистам удалось главное - определись математическую модель работы «Энигмы» и выяснить приблизительный алгоритм работы. Правда «Бюро шифров» выстроило свою работу, опираясь на коммерческую версию шифровальной машины, которую активно пробовал продавать предприимчивый немец Артур Шербиус, купивший патент и все права на машинку у ее изобретателя, голландца Хьюго Коча. Коммерческая версия изучалась и британцами, однако так же, как и специалисты из Польши, британцы довольно скоро поняли весь объем отличий гражданской «Энигмы» от военной. В распоряжении британских специалистов находилась даже криптографическая схема, шифрующая информацию, однако с началом боевых действий Вермахт, Люфтваффе и Кригсмарине стали пользоваться другими алгоритмами и схемами шифрования, что, фактически, ставило крест на возможности дешифровать обмен данными. Сложность перехвата объяснялась и большим количеством сообщений, для которых использовалась «Энигма» - все, от перевозки раненых и доставки продовольствия до формирования эшелонов с военной техникой и наступательных операций шифровалось механизмами «Энигмы».
Несмотря на это, до сих пор осталось одно нерасшифрованное сообщение. Оно датируется 1 мая 1945 года на фото. Шифротекст: Порядковый номер сообщения: P1030680 U534. Работала машина просто: шифры настройки менялись роторами слева вверху. Три ротора в 26 позициях и дополнительная панель с десятью парами букв давали почти 159 квинтиллионов комбинаций настроек. 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.
Теперь завеса тайны над методами АНБ приоткрыта. Информация экспертов не являлась преувеличением, вероятнее всего, АНБ пользуется слабыми местами в протоколе Диффи-Хеллмана. До недавних пор алгоритм считался более чем надежным. Слабое место, скрытое в протоколе обмена ключами, обнаружили ученые. Ученые приводят простой пример: в обычной ситуации на взлом одного единственного простого числа в 1024-битном ключе шифрования у АНБ ушло бы не менее года работы, а потратить на это пришлось бы сотни миллионов долларов. Но исследователи выяснили, что алгоритм использует лишь несколько простых чисел, которые, к тому же, часто повторяются.
Источник: musee-armee. После того как левый диск проворачивался на один оборот, в дело вступал центральный барабан и так далее. Такое вращение дисков создавало для каждого символа текста свой уникальный контур для прохождения электрического импульса. Далее сигнал проходил через рефлектор, который представлял из себя 13 проводников, соединявших пары контактов на задней стороне третьего диска. Рефлектор разворачивал электрический сигнал обратно в барабаны, но уже совсем по другому пути. И только вот тут загоралась лампочка около буквы уже шифрованного текста. Такие «приключения» электрического сигнала обеспечивали уникальную защищенность канала связи для своего времени. Военная версия "Энигмы" с четырьмя барабанами. Источник: e-board. С «Энигмой» на первых порах работали три человека: один читал текст, второй набирал на клавиатуре, а третий записывал по всполохам лампочек шифровку. Со временем, размеры шифровального аппарата уменьшились до габаритов печатной машинки, что позволило отправлять сообщения буквально из каждого окопа. Также немцы в ходе модернизации добавили печатающее устройство для набора зашифрованного текста. Что же еще инженеры-криптографы Третьего рейха добавили в «Энигму»? В 1930 году появилась коммутационная панель из 26 пар розеток и штепселей, которая дополнительно заменяла знаки открытого текста после основного шифрования на барабанах. Это было чисто военное усовершенствование — на коммерческих вариантах такое отсутствовало. Долговременный ключ шифратора, который формировала коммутация дисков за счет перестановки 26 элементов, составляет астрономические 4х1026 вариантов! Сейчас программные возможности ЭВМ позволяют с легкостью перебрать такое число вариантов, но для 30-40-х это было маловероятно и долго. Также усложнял картину шифрования набор из пяти дисков «Энигмы» они все были разными из которых только три устанавливались на аппарат единовременно. Их можно тасовать в произвольном порядке, то есть всего было 10 вариантов установки на одну машину. И, наконец, регулярно сменяемая схема коммутации штепсельной панели совсем усложняла работу для криптоаналитических служб врагов фашистской Германии. Позже стали добавлять дополнительные барабаны в конструкцию. Однако, несмотря на это, «Энигму» научились полноценно «читать» уже в самом начале Второй мировой войны. Одними из лучших криптоаналитиков перед большой войной были поляки. Еще во время гражданской войны в России и советско-польского конфликта поляки успешно дешифровали сообщения советской армии и дипломатов. Так, 2-й отдел криптоанализ польского Генерального штаба за август 1920 года «перевел» с шифрованного на польский 410 телеграмм, подписанных Троцким, Тухачевским, Гаем и Якиром. Мало того, во время наступления Красной армии на Варшаву поляки ввели в заблуждение войска Тухачевского, что заставило его отступить к Житомиру. Со временем, естественный интерес криптоаналитиков Польши переместился на набирающую угрожающими темпами мощь Германию. Польское «Бюро шифров» было в те времена достаточно эффективной структурой и включало в себя четыре отдела: — подразделение польских шифров, отвечающее за защиту государственных линий связи; — подразделение радиоразведки; — подразделение русских шифров; — подразделение немецких шифров. Саксонский дворец в Варшаве, где располагались Генеральный штаб и Бюро шифрования. Фото 1915 года. Источник: photochronograph. Примерно с 1926 года они стали перехватывать в радиоэфире немецкие сообщения, шифрованные неизвестным ранее способом. Чуть позже, в 1927 или 1929 годах, через таможню из Германии была попытка провезти в немецкое дипломатическое консульство коробку с «Энигмой». Как это произошло и почему немцы не переслали аппарат закрытым дипломатическим каналом? Никто сейчас на это не ответит, но поляки подробно изучили устройство аппарата — этим занимались ребята из радиотехнической фирмы AVA, которая давно работала с польской разведкой. После тщательного знакомства «Энигму» передали ничего не подозревающим немецким дипломатам. Конечно, устройство коммерческой версии шифровальной машины мало чего могло дать польским криптоаналитикам, но начало было положено. Поляки с каждым годом усиливали свою службу по «взлому» немецких кодов — в 1928-1929 годах в Познаньском университете организовали курсы по изучению криптографии для студентов-математиков со знанием немецкого языка. Марианн Ражевский — ведущий криптоаналитик довоенной Польши. Во многом именно поляки первыми поняли важность привлечения специалистов-математиков для криптоанализа вражеских шифров. Польша вообще в 20-30-х годах была чуть ли не мировым лидером в области криптографии, и специалистов часто приглашали делиться опытом в другие страны. Соблюдая рамки секретности, конечно. Капитан польской армии и спец по кодам Ян Ковалевский ездил с этой целью в Японию, а потом работал с группой студентов из этой страны у себя на родине.
Ученые рассказали, как АНБ "слушает" зашифрованный трафик
- Последнее искушение Тьюринга. Гения науки погубила любовь к строителю
- Криптоанализ «Энигмы» — большая энциклопедия. Что такое Криптоанализ «Энигмы»
- Криптоанализ «Энигмы» — Википедия с видео // WIKI 2
- Криптоанализ Энигмы. Часть третья: Блетчли-парк. Операция Ультра | Seregablog
- Ученые рассказали, как АНБ "слушает" зашифрованный трафик
Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня?
Уже во времена Второй Мировой основные усилия по криптоанализу «Энигмы» взял на себя британский центр разведки «Станция Икс» или «Блетчли-парк». Когда говорят о взломе Энигмы обычно вспоминают вклад британцев и работу Блетчли-парк. После этого случая немецкие инженеры усложнили «Энигму» и в 1938 году выпустили обновленную версию, для «взлома» которой требовалось создать более сложные механизмы [6]. После этого случая немецкие инженеры усложнили «Энигму» и в 1938 году выпустили обновленную версию, для «взлома» которой требовалось создать более сложные механизмы [6].
Шифр Энигмы
Главный по новостям, кликбейту и опечаткам. Польский математик во многом предрешил исход Второй мировой войны, сумев разгадать секретный нацистский код под названием Энигма. Несмотря на то что криптоанализом шифровальной машины "Энигма" с конца 30-х годов занимались польские специалисты, наиболее известным этапом "взлома" шифра немецкой. Алан занимался криптоанализом «Энигмы» в команде с поляками, русскими и британцами.
Нерасшифрованное сообщение «Энигмы»
Это была «Бомба» В декабре 1932 года кодовые книги Шмидта оказались в руках Мариана Реевского — польского математика, сотрудника Бюро шифров в Варшаве. Проанализировав их, он смог понять, чем внутренняя электропроводка военной «Энигмы» отличается от ранее изученной коммерческой, и построить её точную копию. Теперь можно было приступать, собственно, к дешифровке. Из инструкции к «Энигме» Реевский узнал кое-что новое: оказывается, оператор не имел права использовать дневной ключ для шифрования сообщений. На практике это выглядело так.
Предположим, дневной ключ шифрования сегодня — GBL. Принимающий делал всё ровно наоборот. Мариан Адам Реевский, конец 1943 — 1944 год Реевский пришёл к простому выводу, основанному на теории вероятностей. Роторов — всего три.
Соответственно, разных способов их расстановки: 3! Используя процедурные ошибки немцев, поляки сконструировали циклометр — устройство из двух последовательно соединённых «Энигм» с позициями роторов, смещёнными на три деления друг относительно друга. С его помощью перебрали все возможные комбинации и составили полный каталог. По словам Реевского, эта работа «была утомительной и заняла больше года, но после её завершения дневные ключи могли быть определены за 15 минут».
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.
Еще в студенчестве Тьюринг изобрел так называемую "Универсальную машину" — прототип современного компьютера. Большую часть времени ученый уделял криптографии — науке о шифрах. Именно это привлекло к нему внимание британских спецслужб. В начале Второй мировой войны разведка перехватила закодированные послания нацистов, но разгадать их никто не мог. Но в руках нацистов она оказалась оружием массового поражения. При помощи этого устройства немецкие войска контролировали половину Атлантики и планировали военные операции буквально под носом у союзников. Данные о действиях вермахта были надежно защищены: "Энигма" заменяла буквы в словах по определенному алгоритму. Вариантов настройки шифра было больше ста триллионов.
Каждый день в полночь их меняли на новые. И это создавало чрезвычайные сложности", — рассказывает кандидат исторических наук Николай Лобанов. Мало кто знает, но троим польским криптологам удалось разгадать код "Энигмы" еще до войны. Ученые заполучили шесть экземпляров немецких устройств и сконструировали из них машину для дешифровки. Но уже к в началу 1940-х она оказалась бесполезной. Они добавили дополнительные диски и коммуникационную панель, которая позволяла шифровать буквы попарно", — уточняет кандидат исторических наук Анастасия Ашаева. Это в десять раз усложнило процесс расшифровки. Усовершенствованный алгоритм "Энигмы" польским специалистам оказался уже не по зубам.
За дело взялись британские спецслужбы.
Свой профессиональный праздник все причастные к этой сфере отмечают 5 мая, когда в 1921 году при ВЧК СССР был создан Специальный отдел, первая криптоаналитическая служба страны. В День шифровальщика рассказываем о некоторых образцах шифровальной техники, которые помогали хранить важные тайны. Диск Джефферсона: первый в Новом времени Самые первые шифры, с помощью которых можно было скрыть послание, как правило, не требовали специальных устройств — создателю и адресату достаточно было обладать ключом, то есть знать метод шифровки и дешифровки написанного. На Руси буквы заменялись цифрами или другими символами — так появились шифры цифирь и тарабарщина. В эпоху Возрождения шифровальное мастерство выходит на новый уровень: выпускаются научные труды по криптографии, появляются шифры с многоалфавитной заменой, основанные на принципах комбинаторики.
Промышленная революция стала стимулом для появления первых устройств, значительно упрощавших шифровальные процессы. Его автором был Томас Джефферсон, выдающийся политик и философ, один из основателей американского государства. Интересно, что сам изобретатель не был уверен в надежности устройства, хотя позже оно было признано достаточно устойчивым к криптоанализу. Работал шифровальный цилиндр следующим образом. На каждый из 36 дисков, надетых на одну ось и вместе составляющих цилиндр, в случайном порядке нанесены все буквы английского алфавита. Вдоль выбранной на поверхности цилиндра линии из букв выстраивается нужное сообщение.
Затем переписываются буквы на дисках, отстоящие от нашего сообщения на определенное число линий.
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. По некоторым оценкам , работа математиков и шифровальщиков сократила длительность войны примерно на два года, сохранила бесчисленное количество жизней и реально изменила ход истории. Расшифровка последнего сообщения «Энигмы» идёт в рамках распределённого проекта Enigma Home. К нему можно присоединиться, выделив немножко мощности простаивающих CPU.
Последнее искушение Тьюринга. Гения науки погубила любовь к строителю
| Криптоанализ "Энигмы" | Несмотря на то что криптоанализом шифровальной машины "Энигма" с конца 30-х годов занимались польские специалисты, наиболее известным этапом "взлома" шифра немецкой. |
| Криптоанализ «Энигмы» - Википедия | Описание строения Энигмы можно прочитать в первой части, а про работу польских криптографов – во второй После того как польские криптографы передали результаты. |
| Криптоанализ Энигмы | Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия). пару формул через калькулятор SEIKO и вуАля! "Большая сеть" взломана. |
Взлом кода Энигмы
И воспитал Ризобара Ито, крупного японского криптографа, вскрывшего английскую шифрсистему Playfair, использовавшуюся в 30-е годы на британских линиях связи. Чуть позже помогать полякам принялись еще одни потенциальные враги Германии — французы. Поляки в 1931 году неожиданно получили важную и своевременную помощь от французских спецслужб: в Германии объявился предатель среди сотрудников Министерства обороны, который вышел на правительство Франции с предложением продать секретные документы. Это был Ганс-Тило Шмидт, и среди его «товара» оказалось руководство по эксплуатации немецкой шифровальной машины «Энигма». В историю разведки Шмидт вошел под кодовыми именами «Asche» или «Source D» и закончил свою жизнь вполне закономерно — в 1943 году в застенках гестапо. Ганс-Тило Шмидт. Источник: wikipedia. И если бы немцы не оккупировали Францию и не нашли в архивах вражеской разведки свидетельства наличия «крота», то Шмидт так бы и оставался незасвеченным. О важности агента очень красноречиво говорил польский криптоаналитик Мариан Режевский: «Документы Аше были словно манна с небес, и все двери сразу же открылись». Но вернемся в 1931 год, где представители Второго бюро французская разведка агент Рудольф Лемуан и начальник шифровального отдела Гюстав Бертран ударили со Шмидтом по рукам, и сделка на 10 тыс.
Рудольф Лемуан. Расстроенные спецы Второго бюро обратились к англичанам, но и они оказались бессильны. Получив соответствующие полномочия, Гюстав Бертран передал информацию польским криптографам, но они лишь сделали вывод о том, что немцы адаптировали коммерческую «Энигму» под армейские нужды. Никакого особого прорыва в расшифровке даже европейские лидеры криптографии, поляки, обеспечить не смогли. В итоге агентура Второго бюро принялась тормошить старого знакомого Ганса-Тило Шмидта, который уже, очевидно, потратил гонорар за сделку. В итоге в мае и сентябре 1932 года Шмидт передал Франции новые ключевые установки по «Энигме». Контакты поляков и французов в сфере расшифровки были очень своеобразными: спецы из Второго бюро не могли самостоятельно разобраться с шифрами и шли на поклон к полякам. А представители Польши охотно пользовались разведданными чужой страны и всячески уверяли французов в скором решении вопроса. На самом деле Польша очень неохотно делилась результатами работы по направлению «Энигма».
Для союзников оставалось тайной, что в этой стране уже построена модель немецкой шифровальной машины для полноценной обкатки приемов дешифровки. Мало того, к 1933 году поляки могли фактически читать шифровки «Энигмы». И здесь снова не обошлось без работы разведки. В 1930-х годам польские спецслужбы обнаружили в юго-восточной Германии завод по производству немецких шифровальных машин. Группа подпольщиков с 1933 года активно включилась в процесс изучения этого секретного завода и результаты оказались весьма ценными для криптоанализа. Но все это разрушилось с приходом 1938 года, когда немцы изменили процедуру использования ключевых установок, введя, в частности, разовые ключевые установки, формирующие уникальные начальные положения дисков, меняющиеся при каждом сеансе связи. С этого года у поляков появились заметные трудности в дешифровке. Проблему нужно было как-то решать, и на фирму AVA приехал Мариан Режевский с твердым намерением сделать «Анти-Энигму», способную «хакнуть» немецкий супершифр. Устройство получило название «Бомба» и представляло из себя шесть соединенных между собой «Энигм».
Принцип был в общих чертах прост: сообщение расшифровывалось с помощью перебора начальных положений дисков. Англо-польские модели машины "Бомба". Источник: fofoi. С целью ускорить дешифровку поляки запускали несколько «Бомб» параллельно. Примечательно, что вся эта история была вне ведома англичан и французов, продолжавших делиться с Польшей результатами агентурной работы со Шмидтом. Сложностей «Бомбе» немцы доставили в 1938 году, установив сразу пять дисков, из которых только три участвовали в ключевой установке. Ума у поляков на взлом такого материала не хватило, и они летом 1939 года обратились за помощью к англичанам и французам. Два дня в июле этого же года в Варшаве английский криптоаналитик Дилли Нокс, директор английской Правительственной криптографической школы Алистер Деннистон, начальник шифровального отдела Второго бюро Гюстав Бертран и его коллега Генри Бракени приходили в себя от польского эгоизма в вопросе «Энигмы». Когда немцы оккупировали Польшу, местное шифровальное бюро бежало во Францию через Румынию, заранее уничтожив все «Энигмы» и «Бомбы».
Сделали они это мастерски, нацисты даже не заподозрили самого факта польских работ по дешифровке. С этого момента началась совместная франко-польская работа по проблематике немецких кодов — до апреля 1940 года удалось прочитать 15 тыс. Когда пришла очередь Франции стать частью Третьего рейха, работы закономерно пришлось свернуть, но вот так тщательно, по-польски, замести следы не удалось, что и позволило гестапо в итоге выйти на след Ганса-Тило Шмидта. Наиболее удачно распорядились польским наследством англичане, организовав на своей территории масштабную операцию «Ультра», собрав в местечке Блетчли-Парк в графстве Бэкингемшир своих лучших лингвистов, криптографов и математиков. Отличительной стороной «Ультра» стал уникальный режим секретности, которым британцы окружили Блетчли-Парк. Бывший руководитель службы безопасности Великобритании Ф.
Но их аппарат дешифровал только сообщения сухопутных и воздушных войск. Учёный же сумел прочесть сообщения и военно-морского флота. Выходит, Тьюрингу удалось взломать не один код, а два.
А его загадочная смерть до сих пор не дает покоя исследователям. На прикроватной тумбе лежало надкусанное яблоко. Вскрытие показало — ученый отравился цианидом. Полиция решила, что это самоубийство", — рассказывает писатель Эндрю Ходжес. Биограф Тьюринга, Эндрю Ходжес, уверен — перед смертью ученый воссоздал сцену из любимой сказки "Белоснежка". Фрукт не отправляли на экспертизу: доказать эту версию уже невозможно. Но подобные выходки были в стиле британского математика. С самого детства он был "не таким, как все". По некоторым данным, он научился читать всего за три недели, а в семь лет во время пикника рассчитал траектории полета насекомых среди вереска, чтобы найти улей и собрать мед диких пчел", — говорит Ходжес. Еще в студенчестве Тьюринг изобрел так называемую "Универсальную машину" — прототип современного компьютера. Большую часть времени ученый уделял криптографии — науке о шифрах. Именно это привлекло к нему внимание британских спецслужб. В начале Второй мировой войны разведка перехватила закодированные послания нацистов, но разгадать их никто не мог. Но в руках нацистов она оказалась оружием массового поражения. При помощи этого устройства немецкие войска контролировали половину Атлантики и планировали военные операции буквально под носом у союзников. Данные о действиях вермахта были надежно защищены: "Энигма" заменяла буквы в словах по определенному алгоритму. Вариантов настройки шифра было больше ста триллионов.
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. Еще одно свойство свойство Энигмы, связанное с рефлектором, заключается в невозможности шифрования какой-либо буквы в саму себя. Это свойство сыграло очень важную роль при взломе Энигмы. Получившееся устройство уже очень похоже на настоящую Энигму. С одной незначительной оговоркой. Стойкость подобной машины упирается в секретность внутренней коммутации роторов. Если устройство роторов будет раскрыто, то взлом сводится к подбору их начальных позиций. При этом сами роторы тоже могут располагаться в произвольном порядке, что увеличивает сложность в 3! Этого явно не достаточно для того, чтобы обеспечить высокий уровень безопасности. Поэтому Энигма было оснащена еще одним дополнительным инструментом: коммутационной панелью. Соединяя на коммутационной панели буквы попарно можно было добавить еще один дополнительный шаг к шифрованию. К примеру, предположим что на коммутационной панели буква B соединена с буквой A. Теперь при нажатии на A сперва происходит подстановка A-B, и на вход первого ротора подается буква B. Аналогичным образом происходит расшифровка сообщения.
Криптофронт Второй Мировой Войны, часть 2
Фрагмент восстановленной Bombe в Блетчли-парке. Восстанавливаемая Bombe в Блетчли-парке, 2004 год Дальнейшая работа по взлому «Энигмы» проходила в секретном центре британской разведки «Station X», известном впоследствии как Блетчли-парк. Кадры Руководителем проекта был назначен ветеран военной разведки Алистер Деннистон. За общую организацию работы отвечал профессор-математик Гордон Уэлчман. Деннистон начал набирать штат криптоаналитиков по принципу умственных способностей: лингвистов, математиков, шахматистов, чемпионов по решению кроссвордов , египтологов и даже палеонтологов [Прим. Среди математиков был и молодой профессор логики из Кембриджа — Алан Тьюринг [1] [Прим. Метод Основные статьи: Cribs , Gardening Перехват радиосообщений противника выполняли десятки приемных станций, имевших кодовое название « Y-station ».
Ежедневно в Блетчли-парк поступали тысячи таких сообщений. Блетчли-парк имел в своем распоряжении точную копию «Энигмы», поэтому расшифровка сообщений сводилась к подбору установки дисков и, для более поздних моделей, — штекерного коммутатора. Сложность задачи усугублялась тем, что установки роторов менялись ежедневно, поэтому службы дешифровки работали круглосуточно в три смены [Прим. Конструкция «Энигмы» при правильном использовании обеспечивала практически полную секретность [Прим. На практике, однако, со стороны немецких пользователей «Энигмы» зачастую допускались небрежные действия, дававшие подсказки британским аналитикам такие подсказки на сленге английских студентов назывались cribs. 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.
Самая простая «Энигма» — трехроторная.
Она широко применялась в вермахте, и ее дизайн предполагал, что ей сможет пользоваться обычный солдат, а не математик или инженер. Работает она очень просто: если оператор нажимает, скажем, P, под одной из букв на панели загорится лампочка, например под буквой Q. Остается только перевести в морзянку и передать.
Важный момент: если нажать P еще раз, то очень мал шанс снова получить Q. Потому что каждый раз, когда ты нажимаешь кнопку, ротор сдвигается на одну позицию и меняет конфигурацию электрической схемы. Такой шифр называется полиалфавитным.
Посмотрите на три ротора наверху. Если вы, например, вводитие Q на клавиатуре, то Q сначала заменится на Y, потом на S, на N, потом отразится получится K , снова трижды изменится и на выходе будет U. Таким образом, Q будет закодирована как U.
Но что, если ввести U? Получится Q! Значит, шифр симметричный.
Это было очень удобно для военных применений: если в двух местах имелись «Энигмы» с одинаковыми настойками, можно было свободно передавать сообщения между ними. У этой схемы, правда, есть большой недостаток: при вводе буквы Q из-за отражения в конце ни при каких условиях нельзя было получить Q. Немецкие инженеры знали об этой особенности, но не придали ей особого значения, а вот британцы нашли возможность эксплуатировать ее.
Откуда англичанам было известно о внутренностях «Энигмы»? Дело в том, что в ее основе лежала совершенно не секретная разработка. Первый патент на нее был подан в 1919 году и описывал машину для банков и финансовых организаций, которая позволяла обмениваться шифрованными сообщениями.
Она продавалась на открытом рынке, и британская разведка успела приобрести несколько экземпляров. По их же примеру, кстати, была сделана и британская шифровальная машина Typex, в которой описанный выше недостаток исправлен. Самая первая модель Typex.
Целых пять роторов! У стандартной «Энигмы» было три ротора, но всего можно было выбрать из пяти вариантов и установить каждый из них в любое гнездо. Именно это и отражено во втором столбце — номера роторов в том порядке, в котором их предполагается ставить в машину.
Таким образом, уже на этом этапе можно было получить шестьдесят вариантов настроек. Рядом с каждым ротором расположено кольцо с буквами алфавита в некоторых вариантах машины — соответствующие им числа. Настройки для этих колец — в третьем столбце.
Самый широкий столбец — это уже изобретение немецких криптографов, которого в изначальной «Энигме» не было. Здесь приведены настройки, которые задаются при помощи штекерной панели попарным соединением букв. Это запутывает всю схему и превращает ее в непростой пазл.
Взлом шифровальной машины стал возможен благодаря дефектам в алгоритмах шифрования. Впоследствии «Энигма» много раз обновлялась, потому что разработчики своевременно закрывали все уязвимости. Дешифровальная машина «Bombe» Процесс взлома «Энигмы» тоже сложно описать простыми словами, и о нем лучше узнать на наглядном примере. Ниже я вставил видео, в котором все это же хорошо показано и объяснено — смотрим! Если интересно, можете также посмотреть фильм «Игра в имитацию» , в котором Бенедикт Камбербэтч в роли Алана Тьюринга пытается взломать шифровальный аппарат. Используется ли «Энигма» сегодня? Во второй половине XX века появились полноценные компьютеры, по сравнению с которыми «Энигма» может показаться детской игрушкой.
Из-за этого, необходимости в использовании старой шифровальной машины уже нет. Если хотите хотя бы виртуально воспользоваться легендарным аппаратом, в интернете можно найти онлайн симуляторы «Энигмы». Если интересно, вот один из них. Сегодня «Энигма» — экспонат музеев Сегодня, вместо «Энигмы» и других механических машин для шифрования информации используются компьютерные алгоритмы. По сути, они делают то же самое, что и «Энигма», но максимально быстро и с наиболее высокой надежностью. Если для расшифровки сообщения требуются недостижимые компьютерные мощности или очень много времени, считается, что алгоритм шифрования имеет максимальную криптографическую стойкость. Сегодня «Энигму» полностью заменили компьютеры Примечательно, что алгоритмы для защиты данных используются не только в военной сфере, но и в обычной технике, которая подключена к Интернету.
В эпоху Возрождения шифровальное мастерство выходит на новый уровень: выпускаются научные труды по криптографии, появляются шифры с многоалфавитной заменой, основанные на принципах комбинаторики. Промышленная революция стала стимулом для появления первых устройств, значительно упрощавших шифровальные процессы. Его автором был Томас Джефферсон, выдающийся политик и философ, один из основателей американского государства. Интересно, что сам изобретатель не был уверен в надежности устройства, хотя позже оно было признано достаточно устойчивым к криптоанализу. Работал шифровальный цилиндр следующим образом.
На каждый из 36 дисков, надетых на одну ось и вместе составляющих цилиндр, в случайном порядке нанесены все буквы английского алфавита. Вдоль выбранной на поверхности цилиндра линии из букв выстраивается нужное сообщение. Затем переписываются буквы на дисках, отстоящие от нашего сообщения на определенное число линий. Это и есть наш шифротекст. А ключом к его расшифровке будет знание того, на сколько мы отступили от оригинального текста, и собственно само устройство — у адресата сообщения оно должно быть идентичным.
Усложнить расшифровку можно было сменой порядка дисков. Первые ее образцы, придуманные немецким инженером Артуром Шербиусом, продавались для коммерческого использования уже начиная с 1918 года.
Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия)
Описание строения Энигмы можно прочитать в первой части, а про работу польских криптографов – во второй После того как польские криптографы передали результаты. Попытки «взломать» «Энигму» не предавались гласности до конца 1970-х. Первые данные о работе «Энигмы» западным специалистам по криптографии начал передавать сотрудник бюро шифрования Минобороны Германии Ганс-Тило Шмидт, завербованный. Сами исследователи пишут, что данный случай сопоставим только "с криптоанализом Энигмы во время Второй Мировой".