Криптоанализ морской «Энигмы» был еще больше затруднен благодаря внимательной работе операторов, которые не посылали стереотипных сообщений, лишая тем самым Блечли крибов. Криптоанализ "Энигмы" позволил западным союзникам во время Второй мировой войны прочитать значительное количество секретных радиопереговоров держав Оси в кодировке. В статье рассматривается история криптоанализа от его зарождения в средние века до современности. Дешифровка легендарной немецкой машины «Энигма» вошла в мировые учебники криптографии как одно из главных достижений Второй мировой войны. В течение нескольких недель после прибытия в Тьюринг написал спецификации к электромеханической машине Bombe, которые помогли со взломом «Энигмы» более.
Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня?
Разберемся, как устроены шифры и почему они уязвимы. Поймем, что криптоанализ - это не только взлом, но и путь к созданию надежных шифров. Приглашаю в увлекательное путешествие в мир взлома шифров! История криптоанализа История криптоанализа насчитывает многие века.
Уже в IX веке арабский ученый Аль-Кинди в своем труде описал метод частотного анализа для взлома шифров. Этот простой, но эффективный метод основан на подсчете частоты встречаемости букв и сравнении ее со статистикой языка. Первое письменное упоминание о криптоанализе содержится в «Манускрипте о дешифровке криптографических сообщений» Аль-Кинди в IX веке.
Он считался практически невзломаемым на протяжении трех веков, пока в 1863 году немецкий криптограф Фридрих Касиски не предложил эффективный метод его взлома, основанный на поиске повторяющихся участков в шифротексте. В XX веке появились электромеханические роторные шифраторы, такие как знаменитая немецкая Энигма. Это усложнило задачу криптоаналитиков, но не остановило их.
Во время Второй мировой войны польским и британским математикам удалось взломать шифры Энигмы с помощью сложных статистических методов и электромеханических устройств вроде бомбы Крико. Огромный вклад в теорию криптоанализа внесли такие выдающиеся ученые, как Алан Тьюринг. Их работы позволили сделать важные открытия в области криптографии и математики.
Современные шифры, такие как AES, гораздо сложнее классических шифров и устойчивы к большинству известных атак.
Он запатентовал механизм и начал продавать продукт на коммерческом рынке. Первым крупным покупателем стал Международный почтовый союз с отделениями во всех уголках мира. Вскоре новинкой заинтересовались и военные. Последняя вышла в феврале 1942-го. Криптоанализ На экскурсии в Блетчли-парк рассказывают историю, что однажды радисты перехватили шифровку, в которой не было букв Z, а поскольку такое было статистически маловероятно, то высказали предположение, что сообщение целиком состоит из таких букв. Так оно и оказалось. Это было дружеская шифрограмма одного скучающего немецкого оператора своему другу, состоящее только из букв Z. Затем шифр вскрыли, а следом и конструкцию роторов аппарата.
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. 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.
Один диск обеспечивал 26 различных подстановок. Это означает, что при шифровании одного и того же символа, получаемая в результате последовательность начинает повторяться через 26 шагов. Для увеличения периода последовательности можно использовать несколько роторов, соединенных последовательно. При совершении полного оборота одного из дисков, следующий диск сдвигается на одну позицию. Это увеличивает длину последовательности до 26n, где n — количество соединенных последовательно роторов. В качестве примера рассмотрим следующее изображение упрощенной роторной машины: Приведенная машина состоит из клавиатуры для ввода символа , трех дисков, индикатора для отображения криптотекста и реализует шифрование 4 символов: A, B, C, D. При нажатии буквы B на клавиатуре замыкается электрическая цепь, зависящая от текущего положения роторов, и на индикаторе загорается лампочка. В приведенном выше примере буква B будет зашифрована в C. 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.
4 Взлом «Энигмы»
Для поляков, зажатых между этими двумя врагами, жизненно важна была разведывательная информация, и они создали новое шифровальное бюро — польское Бюро шифров. Если необходимость — мать изобретения, то неблагоприятная обстановка и драматические события — это, пожалуй, мать криптоанализа. Успешность работы польского Бюро шифров иллюстрируется его достижениями во время русско-польской войны 1919—1920 гг. В августе 1920 года, когда армия большевиков стояла у ворот Варшавы, Бюро дешифровало 400 сообщений противника. Столь же результативным было и слежение за немецкими линиями связи — вплоть до 1926 года, когда Бюро также столкнулось с сообщениями, зашифрованными с использованием «Энигмы».
За дешифрование немецких сообщений отвечал капитан Максимилиан Чецкий, верный патриот, выросший в городе Шамотулы, центре польского национализма. Чецкий имел доступ к коммерческой модели «Энигмы», в которой были заложены все основные принципы изобретения Шербиуса. Но, к сожалению, в том, что касалось распайки проводов внутри шифраторов, коммерческая модель существенно отличалась от модели для вооруженных сил. Не зная, как идут провода в армейской модификации, у Чецкого не было шансов на дешифрование депеш, посылаемых немецкой армией.
Совершенно отчаявшись, он, чтобы извлечь хоть какой-то смысл из перехваченных шифровок, как-то даже привлек к работе человека, обладающего даром ясновидения. Ничего удивительного, что и ясновидящий не сумел решить эту задачу, в чем так нуждалось Польское Бюро шифров. Это выпало на долю немцу, Ханс-Тило Шмидту, который сделал первый шаг во взломе шифра «Энигмы». Ханс-Тило Шмидт родился в 1888 году в Берлине и был вторым сыном знаменитого профессора и его жены из аристократической семьи.
Шмидт начинал свою карьеру в немецкой армии и принимал участие в Первой мировой войне, но вследствие резкого сокращения численности вооруженных сил по Версальскому договору его не посчитали нужным оставить на службе. После этого он попытался сделать себе имя в сфере предпринимательства, однако из-за послевоенной депрессии и гиперинфляции принадлежащую ему фабрику по производству мыла пришлось закрыть, а он сам и его семья разорились. Унижение Шмидта из-за неудач усугубилось успехами его старшего брата Рудольфа, который также воевал, а впоследствии был оставлен в армии. В 20-х годах Рудольф продвигался по службе, достигнув в итоге положения начальника штаба войск связи.
Он отвечал за обеспечение защищенности связи, и фактически именно Рудольф официально санкционировал применение в армии «Энигмы». 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 самонадеяны 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.
А также уже в 1943 году насчитывалось более сорока уничтоженных немецких подлодок", — говорит кандидат исторических наук Анастасия Ашаева. Правила запрещали говорить о работе вслух даже с самим собой. Если бы нацисты узнали, что их сообщения читают союзники, они бы снова изменили устройство "Энигмы".
Англичане даже придумали название для того, чтобы скрыть свою охоту за "Энигмой" — они назвали эту операцию "Ультра". Главной ее целью было скрыть сам факт того, что они перехватывают сообщения и могут их расшифровать", — добавляет Анастасия Ашаева. К 1945 году изобретенная Тьюрингом машина расшифровала два с половиной миллиона немецких сообщений.
По подсчетам экспертов эти данные помогли союзникам сократить войну как минимум на два года. Все сведения, которые получали союзники, очень важные сведения, они передавали и Советскому Союзу", — замечает кандидат исторических наук Николай Лобанов. Гениальный математик продолжил работу над компьютерами и искусственным интеллектом, и стал одним из самых выдающихся ученых своего времени.
Но в 1952 году из-за английского законодательства его жизнь поделилась на до и после. У них было несколько встреч, а затем квартиру Тьюринга обворовали, причем сделали это друзья Мюррея с его подачи. После того как ученый обратился в полицию, Арнольд заявил, что они были любовниками.
В те годы в Англии это было уголовным преступлением", — рассказывает биограф математика Эндрю Ходжес. В качестве наказания Тьюрингу предложили выбрать между тюрьмой и химической кастрацией. Математик предпочел стать импотентом, чтобы продолжить работу.
Но из-за обвинения в связи с мужчиной от него отвернулось все научное сообщество. Он жил затворником, играя в настольные игры с самим с собой", — говорит Эндрю Ходжес.
При 8 роторах надежность была очень высока, но машина почти не использовалась. В обеих машинах было еще одно новшество - ротор для заполнения промежутков, значительно повышавший надежность шифрования. Для усложнения дешифровки перехватов противником тексты содержали не более 250 символов; длинные разбивали на части и шифровали разными ключами. Для повышения защиты текст забивался «мусором» «буквенный салат». Перевооружить все рода войск на М5 и М10 планировали летом 45-го года, но время ушло.
Итак, соседи «ослепли» в отношении военных приготовлений Германии. Активность радиосвязи немцев возросла во много раз, а расшифровать перехваты стало невозможно. Первыми встревожились поляки. Следя за опасным соседом, в феврале 1926 года они вдруг не смогли читать шифровки немецкого ВМФ, а с июля 1928 года - и шифровки рейхсвера. Стало ясно: там перешли на машинное шифрование. В январе 29-го варшавская таможня нашла «заблудившуюся» посылку. Жесткая просьба Берлина ее вернуть привлекла внимание к коробке.
Там была коммерческая «Энигма». Лишь после изучения ее отдали немцам, но это не помогло вскрыть их хитрости, да и у них уже был усиленный вариант машины. Специально для борьбы с «Энигмой» военная разведка Польши создала «Шифровальное бюро» из лучших математиков, свободно говоривших по-немецки. Повезло им лишь после 4 лет топтания на месте. Удача явилась в лице офицера минобороны Германии, «купленного» в 1931 году французами. Ганс-Тило Шмидт «агент Аше» , отвечая за уничтожение устаревших кодов тогдашней 3-роторной «Энигмы», продавал их французам. Добыл им и инструкции на нее.
Разорившийся аристократ нуждался в деньгах и был обижен на родину, не оценившую его заслуги в Первой мировой. Французская и английская разведки интереса к этим данным не проявили и передали их союзникам-полякам. В 1932 году талантливый математик Мариан Реевский с командой взломал чудо-машину: «Документы Аше стали манной небесной: все двери моментально открылись». Информацией агента Франция снабжала поляков до самой войны, и тем удалось создать машину-имитатор «Энигмы», назвав ее «бомбой» популярный в Польше сорт мороженого. Ее ядром были 6 соединенных в сеть «Энигм», способных за 2 часа перебрать все 17576 положений трех роторов, т. За 37 дней до начала Второй мировой поляки передали союзникам свои познания, дав и по одной «бомбе». Раздавленные вермахтом французы машину потеряли, а вот англичане сделали из своей более продвинутую машину-циклометр, ставшую главным инструментом программы «Ультра».
Эта программа противодействия «Энигме» была самым охраняемым секретом Британии. Расшифрованные здесь сообщения имели гриф Ultra, что выше Top secret. Началась война с нацистами - и пришлось срочно мобилизовать все силы. В августе 1939 года в имение Блетчли-Парк в 50 милях от Лондона под видом компании охотников въехала группа специалистов по взлому кодов. Сюда, в центр дешифровки Station X, бывший под личным контролем Черчилля, сходилась вся информация со станций радиоперехвата на территории Великобритании и за ее пределами. Фирма «British Tabulating Machines» построила здесь первую дешифровочную машину «бомба Тьюринга» это был главный британский взломщик , ядром которой были 108 электромагнитных барабанов. Она перебирала все варианты ключа шифра при известной структуре дешифруемого сообщения или части открытого текста.
Каждый барабан, вращаясь со скоростью 120 оборотов в минуту, за один полный оборот проверял 26 вариантов буквы. При работе машина 3,0 x2,1 x0,61 м, вес 1 т тикала, как часовой механизм, чем подтвердила свое название. Впервые в истории шифры, массово создаваемые машиной, ею же и разгадывались. Для работы было необходимо до мельчайших деталей знать физические принципы работы «Энигмы», а немцы ее постоянно изменяли. Британское командование поставило задачу: во что бы то ни стало добывать новые экземпляры машины. Началась целенаправленная охота. Сначала на сбитом в Норвегии «юнкерсе» взяли «Энигму-люфтваффе» с набором ключей.
Вермахт, громя Францию, наступал так быстро, что одна рота связи обогнала своих и попала в плен. Коллекцию «Энигм» пополнила армейская. С ними разобрались быстро: шифровки вермахта и люфтваффе стали ложиться на стол британского штаба почти одновременно с немецким. Позарез была нужна самая сложная - морская М3. Главным фронтом для англичан был фронт морской. Гитлер пытался задушить их блокадой, перекрыв островной стране подвоз продовольствия, сырья, горючего, техники, боеприпасов. Его орудием был подводной флот рейха.
Групповая тактика «волчьих стай» наводила ужас на англосаксов, их потери были огромны. О существовании М3 знали: на подлодке U-33 были захвачены 2 ротора, на U-13 - инструкция по ней. Во время рейда коммандос на Лофотенские острова Норвегия на борту немецкого сторожевика «Краб» захватили 2 ротора от М3 и ключи за февраль, машину немцы успели утопить. Более того, совершенно случайно выяснилось, что в Атлантике ходят немецкие невоенные суда, на борту которых есть спецсвязь. Так, эсминец королевского флота «Грифон» досмотрел у берегов Норвегии якобы голландское рыболовное судно «Поларис». Состоявший из крепких ребят экипаж успел бросить за борт две сумки, одну из них англичане выловили. Там были документы для шифрующего устройства.
Кроме того, в войну международный обмен метеоданными прекратился - и из рейха в океан пошли переоборудованные «рыбаки». На их борту были «Энигма» и настройки на каждый день 2—3 месяцев, в зависимости от срока плавания. Они регулярно передавали погоду, и запеленговать их было легко. На перехват «метеорологов» вышли специальные оперативные группы Royal Navy. Быстроходные эсминцы буквально брали противника «на пушку». Стреляя, они старались не потопить «немца», а вогнать его экипаж в панику и не дать уничтожить спецтехнику. Но в сейфе капитана нашли ключи на июнь, шифровальную книгу ближней связи, кодовый метеожурнал и координатную сетку ВМФ.
Для сокрытия захвата английская пресса писала: «Наши корабли в бою с немецким «Мюнхеном» взяли в плен его экипаж, который покинул судно, затопив его». Добыча помогла: время от перехвата сообщения до его дешифровки сократилось с 11 дней до 4 часов! Но вот срок действия ключей истек, были нужны новые. Главный улов был сделан 8 мая 1941 г. Отбомбившись по U-110, суда охранения заставили ее всплыть. Капитан эсминца HMS Bulldog пошел на таран, но, увидев, что немцы в панике прыгают за борт, вовремя отвернул. Проникнув в полузатопленную лодку, абордажная группа обнаружила, что команда даже не пыталась уничтожить секретные средства связи.
В это время другой корабль поднял из воды выживших немцев и запер их в трюме, чтобы скрыть происходящее. Это было очень важно. U-110 взяли: исправную «Энигму М3», комплект роторов, ключи на апрель-июнь, инструкции по шифрованию, радиограммы, журналы личного состава, навигационный, сигнальный, радиопереговоров , морские карты, схемы минных полей в Северном море и у побережья Франции, инструкцию по эксплуатации лодок типа IXB. Добычу сравнили с победой в Трафальгарской битве, эксперты назвали ее «даром небес». Награды морякам вручал сам король Георг VI: «Вы достойны большего, но сейчас я не могу этого сделать» через систему награждений немецкая агентура могла бы выйти на факт потери машины. Со всех была взята подписка, захват U-110 не разглашался до 1958 года. Выпотрошенную лодку утопили ради сохранения секретности.
Капитан Лемп погиб. Допрос остальных немцев выявил, что они не знают об утрате секрета. На всякий случай были приняты меры по дезинформации, при пленных сетовали и сожалели: «Высадиться на лодку не удалось, она внезапно затонула». Ради секретности даже закодировали ее захват: «Операция Примула». Потрясенный успехом, первый морской лорд Паунд радировал: «Сердечно поздравляю. Ваш цветок редкостной красоты». Трофеи с U-110 принесли много пользы.
Получив свежую информацию, взломщики из Блетчли-Парка стали регулярно читать связь между штабом подводных сил рейха и лодками в океане, расколов большинство сообщений, защищенных шифром «Гидра». Удалось разгромить в Атлантике немецкую сеть судов разведки и снабжения подводного флота «дойные коровы». Оперативный разведцентр узнал детали каботажного плавания немцев, схемы минирования прибрежных вод, сроки рейдов подлодок и т. А немцы, считая, что U-110 унесла свою тайну в пучину, систему связи не сменили. Адмирал Дениц: «Лемп исполнил свой долг и погиб как герой». Однако после выхода в 1959 году книги Роскилла «The Secret Capture» герой стал в глазах немецких ветеранов негодяем, запятнавшим свою честь: «Он не выполнил приказ об уничтожении секретных материалов! Были потоплены сотни наших лодок, напрасно погибли тысячи подводников», «не умри он от рук англичан, его должны были бы расстрелять мы».
А в феврале 1942 года 4-роторная М4 заменила на лодках 3-роторную М3. Блетчли-Парк снова натолкнулся на стену. Оставалось надеяться на захват новой машины, что и произошло 30 октября 1942 года. В этот день U-559 капитан-лейтенанта Хайдтманна северо-восточнее Порт-Саида была сильно повреждена английскими глубинными бомбами. Увидев, что лодка тонет, экипаж прыгнул за борт, не уничтожив шифровальную технику. Ее нашли моряки с эсминца «Петард». Как только они передали добычу подоспевшей абордажной группе, искореженная лодка внезапно перевернулась, и двое смельчаков Colin Grazier, Antony Fasson ушли с нею на километровую глубину.
Именно с их помощью 13 декабря 1942 года были вскрыты коды, тут же давшие штабу точные данные о позициях 12 немецких лодок. После 9 месяцев перерыва black-out снова началось чтение шифрограмм, не прерывавшееся уже до конца войны. Отныне уничтожение «волчьих стай» в Атлантике было лишь вопросом времени. Сразу после подъема из воды, немецких подводников полностью раздевали и отбирали всю одежду на предмет поиска документов, представляющих интерес для разведки например, кодовых таблиц шифровальной машины Энигма. Выработалась целая технология таких операций. Бомбами лодку принуждали к всплытию и начинали обстрел из пулеметов, чтобы немцы, оставаясь на борту, не начали затопление. Тем временем к ней шла абордажная партия, нацеленная искать «что-то типа печатной машинки рядом с радиостанцией», «диски диаметром 6 дюймов», любые журналы, книги, бумаги.
Действовать нужно было быстро, и удавалось это не всегда. Нередко люди гибли, не добыв ничего нового. Всего британцы захватили 170 «Энигм», в т. Это позволило ускорить процесс дешифровки. При одновременном включении 60 «бомб» т. Это уже позволяло оперативно реагировать на вскрытую информацию. На пике войны круглосуточно работало 211 «бомб», читавших ежедневно до 3 тысяч немецких шифровок.
Их посменно обслуживали 1675 женщин-операторов и 265 механиков. Когда Station X перестала справляться с огромным потоком радиоперехватов, часть работ перенесли в США. К весне 1944 года там работало 96 «бомб Тьюринга», возникла целая фабрика по дешифровке. В американской модели с ее 2000 оборотов в минуту соответственно и расшифровка шла в 15 раз быстрее. Противоборство с М4 стало рутиной. Собственно, на этом борьба с «Энигмой» закончилась. Немецкая шифровальная машинка была названа «Загадкой» не для красного словца.
Вокруг истории ее захвата и расшифровки радиоперехватов ходят легенды, и во многом этому способствует кинематограф. Мифы и правда о немецком шифраторе - в нашем материале. Перехвату противником сообщений, как известно, можно противопоставить только их надежную защиту или шифрование. История шифрования уходит корнями в глубь веков - один из самых известных шифров называется шифром Цезаря. Потом предпринимались попытки механизации процесса шифрования и дешифрования: до нас дошел диск Альберти, созданный в 60-х годах XV века Леоном Баттиста Альберти, автором «Трактата о шифрах» - одной из первых книг об искусстве шифровки и дешифровки. Машинка Enigma, использовавшаяся Германией в годы Второй мировой войны, была не уникальна.
Учёный же сумел прочесть сообщения и военно-морского флота. Выходит, Тьюрингу удалось взломать не один код, а два. В первой части математик Джеймс Грайм объясняет устройство «Энигмы» Главный недостаток «Энигмы» — в коде шифруемая буква не могла оставаться самой собой, она обязательно менялась.
Криптоанализ - это наука изучения шифров
| Криптоанализ «Энигмы» — "Энциклопедия. Что такое Криптоанализ «Энигмы» | Энигма представляла собой как бы динамический шифр цезаря. |
| Учёные Кембриджа решили снова взломать Энигму | Мало кто знает, но троим польским криптологам удалось разгадать код "Энигмы" еще до войны. |
Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня?
The rst stage in cryptanalysis is to look for sequences of letters that appear more than once in the ciphertext. Криптоанализ Энигмы есть расшифровки зашифрованных сообщений машинного кода немецкой Энигма, был фактор успеха союзников во время Второй мировой войны. Дешифровка легендарной немецкой машины «Энигма» вошла в мировые учебники криптографии как одно из главных достижений Второй мировой войны. Сами исследователи пишут, что данный случай сопоставим только "с криптоанализом Энигмы во время Второй Мировой".
Была ли расшифрована энигма. Криптоанализ «Энигмы
Поэтому капитаны судов полагались на группу Тьюринга и ждали, когда те создадут дешифратор. Как и другие роторные машины, «Энигма» состояла из комбинации механических и электрических подсистем. Механическая часть включала в себя клавиатуру, набор вращающихся дисков — роторов, — которые были расположены вдоль вала и прилегали к нему, и ступенчатого механизма, двигающего один или несколько роторов при каждом нажатии на клавишу. Электрическая часть, в свою очередь, состояла из электрической схемы, соединяющей между собой клавиатуру, коммутационную панель, лампочки и роторы для соединения роторов использовались скользящие контакты [7]. Для военной версии «Энигмы» специалисты изготовили 8 роторов и 4 рефлектора.
Каждый ротор имел 26 сечений, что соответствовало отдельной буквы алфавита, а также 26 контактов для взаимодействия с соседними роторами. Как только оператор нажимал на нужную букву, замыкалась электрическая цепь и появлялся зашифрованный символ. За замыкание цепи отвечали рефлекторы. У машины было 159 квинтиллионов 158,962,555,217,826,360,000 различных комбинаций символов и цифр.
То есть одно и то же сообщение немцы могли шифровать по-разному. Ко «взлому» немецкого шифровального устройства Тьюринг приступил в 1939 году [5]. До начала работы у британского математика были некоторые сведения о немецкой машине, которые он получил от польских коллег. В 1932 году ранние версии «Энигмы» успешно «взломали» польские дешифровщики [6].
С помощью математической теории и методов обратной разработки поляки смогли создать специальное устройство для расшифровки закодированных сообщений, получившее название «криптологическая бомба». Устройство поляков преуспело благодаря дефекту немецкого шифрования, который дважды шифровал первые три буквы в начале каждого сообщения, что позволило взломщикам кода искать необходимые шаблоны. После этого случая немецкие инженеры усложнили «Энигму» и в 1938 году выпустили обновленную версию, для «взлома» которой требовалось создать более сложные механизмы [6]. К августу 1940 года Тьюринг совместно со своим коллегой Гордоном Уэлчманом сконструировал «Бомбу» — машину, которая умела дешифровывать немецкие сообщения.
Устройство позволило странам антигитлеровской коалиции реагировать на секретные данные нацистов всего через пару часов после перехвата сообщений. По мнению историков , это помогло спасти сотни тысяч жизней и осуществить успешную высадку войск союзников в Нормандии в 1944 году. Например, биограф математика Джек Копеланд считает , что никакого самоубийства не было. После изучения результатов вскрытия Копеланд пришел к выводу, что это был несчастный случай.
Смерть, по мнению биографа, наступила от вдыхания паров синильной кислоты, выделявшихся аппаратом для гальванического золочения, в котором используется цианид калия. Такой аппарат стоял в одной из комнат дома Тьюринга. Мать ученого также считала, что его смерть была случайной.
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.
Теперь при нажатии на A сперва происходит подстановка A-B, и на вход первого ротора подается буква B.
После того, как ее начали использовать нацисты, в 1938 году к ней смогли подобрать коды польские специалисты, однако затем в Германии механизм усовершенствовали. Разгадать код «Энигмы» удалось в британскому ученому Алану Тьюрингу и его команде в 1941 году.
По словам ученых, им пришлось сделать более 1,5 тысячи рентгенограмм, которые затем объединили в последовательное трехмерное изображение. Этот способ позволил буквально заглянуть внутрь машины и выяснить особенности её конструкции, включая проводку и структуру роторов, которые шифровали сообщения. Результаты этого исследования опубликованы на сайте университета.
Правда и вымысел о Энигме
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. Для зашифровывания нужна таблица алфавитов. Таблица Виженера для алфавита русского языка.
В таблице — строки по 33 буквы, причем каждая следующая строка сдвигается на несколько позиций. Получается, что в такой таблице Виженера 33 различных шифра Цезаря Пример шифрования с помощью таблицы Виженера.
Тест Криптоанализ "Энигмы" 4 сентября 1939 года, на следующий день после того, как Великобритания объявила войну Германии, Тьюринг вернулся в Блетчли-парк, где в то время располагался Центр правительственной связи. Он возглавлял группу Hut 8 Домик 8 на территории Блетчли-Парка , ответственную за криптоанализ сообщений военно-морского флота Германии.
В XX веке появились электромеханические роторные шифраторы, такие как знаменитая немецкая Энигма.
Это усложнило задачу криптоаналитиков, но не остановило их. Во время Второй мировой войны польским и британским математикам удалось взломать шифры Энигмы с помощью сложных статистических методов и электромеханических устройств вроде бомбы Крико. Огромный вклад в теорию криптоанализа внесли такие выдающиеся ученые, как Алан Тьюринг. Их работы позволили сделать важные открытия в области криптографии и математики. Современные шифры, такие как AES, гораздо сложнее классических шифров и устойчивы к большинству известных атак.
Но это не останавливает криптоаналитиков в поисках новых методов взлома с привлечением вычислительной техники и квантовых компьютеров. Таким образом, история криптоанализа неразрывно связана с развитием криптографии. Это постоянное противоборство шифровальщиков и взломщиков двигает обе науки вперед. Методы криптоанализа Существует множество различных методов криптоанализа, которые позволяют взламывать шифры. Рассмотрим основные из них.
Атака по шифротексту Это самый простой вид атаки, когда злоумышленник может проанализировать только зашифрованное сообщение. Чаще всего используется статистический анализ частот символов и их последовательностей. Атака по открытому тексту Более эффективный метод, при котором доступен открытый текст и соответствующий ему шифротекст.
В истории не мало загадок, которые люди в разные века старались скрыть от посторонних глаз, но многие секреты все-таки становились достоянием общественности. На протяжении всей истории человечества, люди изобретали особенные языки для секретного общения: коды, шифры и тайные языки. В нашем материале - самые известные и необычные прародители криптографии. Энигма Одна из самых известных шифровальных машин — «Энигма» использовалась в военных и коммерческих целях с 1920-х годов. На протяжении всего периода применения шифровальной машины — множество правительственных организаций разных стран предпринимали попытки взлома с целью предотвратить наступающую угрозу Германии.
Криптоанализ "Энигмы"
Совместно с Дилли Ноксом он занимался криптоанализом «Энигмы». Главный недостаток «Энигмы» — в коде шифруемая буква не могла оставаться самой собой, она обязательно менялась. После этого случая немецкие инженеры усложнили «Энигму» и в 1938 году выпустили обновленную версию, для «взлома» которой требовалось создать более сложные механизмы [6].
Совершенно секретно: история шифровальных устройств
| Криптоанализ «Энигмы» – КриптоИстория, пользователь Вадим Викторович | My World Groups | Последние новости о Enigma, выбор редакции, самые популярные новости на тему Enigma. |
| Взлом «Энигмы»: история, которую мы не должны были узнать | Музей криптографии | Дзен | Криптоанализ Энигмы. |
| Ученые рассказали, как АНБ "слушает" зашифрованный трафик | Когда говорят о взломе Энигмы обычно вспоминают вклад британцев и работу Блетчли-парк. |
Уэлчман, Гордон: биография
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. Если посмотреть на нижнюю строку нашей таблицы первое число месяца , то настройки будут такими: в машину слева направо ставятся роторы III, I и IV, кольца рядом с ними выставляются в 18, 24 и 15, а затем на панели штекерами соединяются буквы N и P, J и V и так далее. С учетом всех этих факторов получается около 107 458 687 327 300 000 000 000 возможных комбинаций — больше, чем прошло секунд с Большого взрыва.
Неудивительно, что немцы считали эту машину крайне надежной. Существовало множество вариантов «Энигмы», в частности на подводных лодках использовался вариант с четырьмя роторами. Взлом «Энигмы» Взломать шифр, как водится, позволила ненадежность людей, их ошибки и предсказуемость. Руководство к «Энигме» говорит, что нужно выбрать три из пяти роторов.
Каждая из трех горизонтальных секций «бомбы» может проверять одно возможное положение, то есть одна машина единовременно может прогнать три из шестидесяти возможных комбинаций. Чтобы проверить все, нужно либо двадцать «бомб», либо двадцать последовательных проверок.
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. По некоторым оценкам, работа математиков и шифровальщиков сократила длительность войны примерно на два года, сохранила бесчисленное количество жизней и реально изменила ход истории.
К 1945 году изобретенная Тьюрингом машина расшифровала два с половиной миллиона немецких сообщений. По подсчетам экспертов эти данные помогли союзникам сократить войну как минимум на два года. Все сведения, которые получали союзники, очень важные сведения, они передавали и Советскому Союзу", — замечает кандидат исторических наук Николай Лобанов. Гениальный математик продолжил работу над компьютерами и искусственным интеллектом, и стал одним из самых выдающихся ученых своего времени. Но в 1952 году из-за английского законодательства его жизнь поделилась на до и после. У них было несколько встреч, а затем квартиру Тьюринга обворовали, причем сделали это друзья Мюррея с его подачи. После того как ученый обратился в полицию, Арнольд заявил, что они были любовниками.
В те годы в Англии это было уголовным преступлением", — рассказывает биограф математика Эндрю Ходжес. В качестве наказания Тьюрингу предложили выбрать между тюрьмой и химической кастрацией. Математик предпочел стать импотентом, чтобы продолжить работу. Но из-за обвинения в связи с мужчиной от него отвернулось все научное сообщество. Он жил затворником, играя в настольные игры с самим с собой", — говорит Эндрю Ходжес. В начале двухтысячных Тьюринга посмертно помиловали. Ученый снова стал национальным героем Великобритании. Говорят, его большим поклонником был основатель американской IT-корпорации Стив Джобс. Якобы именно в память о своем кумире он сделал эмблемой компании надкусанное яблоко. Подпишитесь и получайте новости первыми Читайте также.
Одним из основных теоретиков Блетчли-парка был Алан Тьюринг. Он разработал собственный метод дешифрования, основанный на переборе последовательностей символов исходного текста. Фильм рассказывает о его деятельности в военные годы, наглядно показывает, как происходила дешифровка сообщений машины «Энигма».
Но все большие свершения начинаются с малого.
4 Взлом «Энигмы»
| 2023-10-20.Линейный криптоанализ | В принципе, такой подход в криптоанализе тоже может быть продуктивен: придётся проверить в 26 раз больше вариантов, только и всего? |
| Откройте свой Мир! | Разгадать код «Энигмы» удалось в британскому ученому Алану Тьюрингу и его команде в 1941 году. |
| Операция «Ультра», или История о том, как поляки с британцами «Энигму» взломали. Части 1-3 | Изюминка «Энигмы» — отражатель, статически закрепленный ротор, который, получив сигнал от вращающихся роторов, посылает его обратно и в. |
| Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня? | Криптоанализ «Энигмы» — криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны, осуществлённый силами польских и британских спецслужб. |
Криптоанализ Энигмы. Часть третья: Блетчли-парк. Операция Ультра
Первым вариантом «Энигмы» считается разработка инженера-электрика и доктора технических наук Артура Шербиуса. После этого случая немецкие инженеры усложнили «Энигму» и в 1938 году выпустили обновленную версию, для «взлома» которой требовалось создать более сложные механизмы [6]. С помощью «Энигмы» сообщения шифровали войска Германии и ее союзники, при помощи M-209 — армия США.
От манускриптов до шифровальных машин: история криптографии
а после некоторого совершенствования именно. Ниже описаны блоки данных Энигмы и способы их получения. Возможно, для вас это будет новостью, но Алан Тьюринг был не первым, кто расшифровал «Энигму» методом механического перебора. История электрической роторной шифровальной машины «Энигма» начинается в 1917 году с патента, полученного голландцем Хьюго Кочем. После этого случая немецкие инженеры усложнили «Энигму» и в 1938 году выпустили обновленную версию, для «взлома» которой требовалось создать более сложные механизмы [6]. Криптоанализ системы шифрования Enigma позволил западным союзникам в мировой войне II для чтения значительного количества кодированных по Морзе радиосвязи Силы.
2023-10-20.Линейный криптоанализ
Всё это значительно затруднило будущий криптоанализ Энигмы. С началом войны и падением Польши исследователи успели передать свои успехи французам, которые попытались развить. Ниже описаны блоки данных Энигмы и способы их получения. Криптоанализ «Энигмы» — криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны, осуществлённый силами польских и британских спецслужб.