Криптоанализ шифра Вернама легко возможен в том случае, если при шифровании мы выбрали ключ с повторяющимися символами.
Ученые раскрыли секрет работы шифровальной машины «Энигма»
Слова поэмы не должны повторяться, а количество различных слов в поэме ограничено, всегда есть соблазн повторить. Узнав, что за поэма использовалась, ты получаешь доступ и ко всем последующим сообщениям и ко всем предыдущим. Вся переписка с этой агентурной ячейкой скомпрометирована. Длина сообщения также должна была быть не более 200 символов из-за опасности частотного анализа.
Основной метод взлома Поэмного кода Данный шифр вскрывался регулярно, британцы это понимали и использовали его в самых крайних случаях, например для шифрования сообщений стихийно сформированных в тылу противника группам агентов. Для действительно стойкого шифрования в Великобритании наиболее массово использовалась криптографическая машина Typex она же Type X, Type 10. Она была изобретена в 1937 году, на базе коммерческой версии немецкой тактической машины Энигма.
Просуществовала Typex до середины 1950-ых годов. Typex унаследовала от Энигмы многие проблемы и не была достаточно криптостойкой, несмотря на глубокую модификацию британцами. Typex была трижды захвачена немецкой разведкой, однако без корректно установленных положений шифрующих роторов.
Подразделения криптоаналитиков Германии опознали в машине глубокую модификацию Энигмы, небезосновательно посчитали ее не менее надежной, чем сама Энигма, и из этого сделали вывод, что без корректных положений роторов взлом подобной системы невозможен. Такая самоуверенность в собственном продукте сыграло с Германией очень злую шутку. Если бы немцы усомнились в надежности Энигмы и соответственно Typex, провели достаточно исследований и смогли бы взломать собственный же алгоритм… То они бы не только получили контроль над самыми важными коммуникациями Британии, но и смогли бы защитить Энигму от будущего взлома.
Более того, английские операторы совершали ошибки, как и все люди, которые могли немцам в помочь во взломе, но… В итоге Typex не взломана, из-за самоуверенности криптоаналитиков Германии. США же неоднократно указывали британцам на возможные проблемы Typex и сами британцы старались модифицировать машину, поднимая ее криптостойкость. Typex слева сообщение, справа шифровка После 1943 года Великобритания начала переходить на две другие машины: Rockex — которая преимущественно использовалась между ими и Канадой.
Поэтому не представляла особого интереса в рамках Второй Мировой Войны. CCM стала одной из самых надежных шифровальных машин того времени, но и она не была лишена недостатков. Комбинаций центральных роторов было слишком мало — 338 штук, что в теории позволяло при перехвате более тысячи групп сообщений провести успешную атаку для восстановления их положений, а значит и ключа шифрования.
Однако столько сообщений в группах не передавалось, и данных о том, что CCM была взломана хоть раз, нет. Итого не взломана. Атака Об успехах Великобритании по расшифровке сообщений Германии сложно не услышать, особенно об Алане Тьюринге и взломе немецкой Энигмы, однако многие очень важные подробности часто упускаются из вида.
С момента вступления Великобритании во Вторую Мировую Войну одним из самых важных и засекреченных мест стала Station X. Он же особняк Блетчли-парк в городке Милтон Хилс, где располагалось главное шифровальное подразделение Великобритании. Именно в Блетчли-парк лучшие ученые работали над взломом шифровальных машин Германии, среди которых были и внедренные агенты советской разведки, о которых я говорил в первой части.
Ламповый офис для лучших умов Основных направлений было два: одно было нацелено на взлом немецкой Энигмы, второе — на взлом немецкой Машины Лоренца она же Танни. Про взлом Энигмы существует множество статей и обзоров, поэтому я расскажу кратко по основным вехам. До Великобритании во взломе Энигмы уже были сделаны немалые успехи: Польская разведка выкупила коммерческую версию Энигмы узнав о ней из патентов и обнаружила в ней ряд недостатков еще перед началом Второй мировой войны.
Более того, они предложили метод подбора положений роторов, о возможности которого немцы не догадывались и не смогли повторить во взломе Typex. В декабре 1932 года польский криптограф Мариан Реевский получил кодовые книги Германии на 2 месяца. Данные материалы позволили восстановить внутреннюю электропроводку роторов и построить военный вариант Энигмы из коммерческого.
Всё это значительно затруднило будущий криптоанализ Энигмы. С началом войны и падением Польши исследователи успели передать свои успехи французам, которые попытались развить их.
Из ежедневных сообщений выбирались первые шесть букв и на их основе составлялась таблица соответствия примеры взяты из книги Сингха[6] : Если сообщений было достаточно, то таблица заполнялась полностью. Особенность полного варианта таблицы заключалась в том, что пока дневной ключ остаётся без изменений, содержимое таблицы также не меняется.
И, с большой степени вероятности, наоборот.
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. При отсутствии необходимого количества подсказок, особенно накануне крупных операций, проводились специальные мероприятия по их получению.
Этот приём 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[ править править код ] 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.
Именно здесь создавались передовые разработки для защиты данных, а сегодня трудятся лучшие криптографы и шифровальщики страны. 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.
Криптофронт Второй Мировой Войны, часть 2
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. Это позволяет получить дополнительную информацию о шифре и возможно найти ключ. Адаптивный подбор открытого текста Еще более мощная атака, когда злоумышленник может выбирать открытый текст для шифрования и анализировать результат. Это дает обратную связь для подбора наилучших текстов. Линейный и дифференциальный криптоанализ Современные математические методы анализа, позволяющие находить слабые места в алгоритмах шифрования путем построения и решения систем линейных и нелинейных уравнений. Квантовый криптоанализ Использование квантовых компьютеров для моделирования и взлома криптосистем за счет возможности параллельных вычислений. Это одно из перспективных направлений развития криптоанализа. Знаменитые шифры и их взлом Рассмотрим несколько примеров из истории, когда взломщики сумели "сломать" считавшиеся неприступными шифры.
Шифр Цезаря Один из древнейших шифров замены, использовавшийся Юлием Цезарем. Легко взламывается перебором всех возможных ключей. Шифр Виженера Считался невзломаемым около 300 лет, пока в 1863 году Касиски не предложил эффективный метод криптоанализа, основанный на поиске повторов. Шифровальная машина Энигма Сложная электромеханическая система шифрования, использовавшаяся нацистской Германией.
Google Sites.
Bombe состоит из нескольких Энигм, в которых все буквы соединены друг с другом и вращающихся барабанов, делающих перебор возможных настроек роторов. Когда находились нужные настройки, электрическая цепь замыкалась, и машина останавливалась. Криптоаналитики записывали найденное положение и проверяли его. Если остановка была ложной — поиск продолжался. Первая Bombe была запущена 18 марта 1940 года. Она была 3 метра в длину, 2 метра в высоту и 0,6 метра в ширину. Весила машина 2,5 тонны. Bombe Всего в Блетчли-Парк было установлено 210 машин Bombe, что позволило ежедневно расшифровывать до 3 тысяч сообщений. Это внесло существенный вклад в военные успехи Британии, особенно в Атлантике.
Принцип работы "Бомбы" состоял в переборе возможных вариантов ключа шифра и попыток расшифровки текста, если была известна часть открытого текста или структура расшифровываемого сообщения. Перебор ключей выполнялся за счёт вращения механических барабанов, сопровождавшегося звуком, похожим на тиканье часов, из-за чего "Бомба" и получила свое название. Для каждого возможного значения ключа, заданного положениями роторов количество ключей равнялось примерно 1019 для сухопутной "Энигмы" и 1022 для шифровальных машин, используемых в подводных лодках , "Бомба" выполняла сверку с известным открытым текстом, выполнявшуюся электрически. Первая в Блетчли "Бомба" Тьюринга была запущена 18 марта 1940 года. Дизайн "Бомб" Тьюринга так же был основан на дизайне одноимённой машины Реевского.
Учёные Кембриджа решили снова взломать Энигму
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.
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. Хотя Bombe претерпевала некоторые изменения в деталях, её общий вид оставался прежним: шкаф массой около тонны, передняя панель два на три метра и 36 групп роторов на ней, по три в каждой.
Использование машины требовало специальных навыков и сильно зависело от квалификации обслуживающего персонала — девушек-добровольцев из Женской вспомогательной службы ВМС [Прим. Впоследствии, когда часть работ была перенесена в США, вместе с технологиями была направлена и часть сотрудниц [1]. В таких случаях криптоаналитики из Блетчли-парка оказывались бессильными, и для дальнейшей работы срочно требовалось найти описание изменений или хотя бы новые экземпляры инструкций и машин «Энигма» [1]. В 1940 году морской флот Германии внёс некоторые изменения в машину. Лишь после захвата 9 мая 1941 года подводной лодки U-110 вместе с несколькими новыми экземплярами машины британские криптоаналитики смогли разобраться в изменениях [1].
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.
Само движение роторов обеспечивает ступенчатый механизм. Главной особенностью «Энигмы» является наличие рефлектора. Рефлектор замыкает цепь, благодаря чему электрический ток, пройдя через все роторы, идёт в обратном направлении. Но при этом роторы вновь смещаются относительно друг друга, тем самым меняя его маршрут. Есть и существенный недостаток данного механизма, который впоследствии помог взломать код «Энигмы» — рефлектор не позволяет зашифровать букву на саму себя, то есть буква «E» заменяется на любую другую, кроме самой «E». Схема пути электрического импульса от нажатия клавиши «А» до преобразования сигнала в букву «G». Серым цветом обозначены некоторые возможные варианты шифрования Усложнение шифра достигалось путём добавления дополнительного ротора или коммутационной панели. Взлом «Энигмы», имеющей коммутационную панель, требовал специальных вычислительных машин, а её ручной взлом считался крайне сложным.
Данная панель являлась ещё одной системой защиты — оператор мог заменить сигнал одной буквы на сигнал другой. Например, при нажатии на «С» сигнал от клавиши направлялся через подключенный кабель сначала на другую букву, к примеру, «Y». Лишь после прохождения электрического импульса через «Y» сигнал направлялся в роторы, где буква «Y» проходила многократную замену. Трёхроторный шифратор. Слева находится рефлектор, обозначенный буквой «С», а между алфавитными кольцами располагаются роторы с характерными зубцами Благодаря такой конструкции общее количество конфигураций, например, пятироторной «Энигмы» с коммутационной панелью, исчисляется числом с восемнадцатью нулями. Чтобы расшифровать сообщение требовался шифровальный ключ. В его состав входили схемы с расположением роторов и данные с настройками каждого алфавитного кольца и коммутационной панели. С точки зрения же современной криптографии шифр «Энигмы» считается довольно простым. Польская школа криптоанализа В январе 1929 года коммерческая модель шифровальной машины оказалась в руках поляков.
Обнаружив ранее неизвестную немецкую систему шифров, подразделение польской военной разведки «Бюро шифров» начало исследование захваченной «Энигмы». Впрочем, взломщики не успели изучить шифратор: по требованию Германии образец пришлось вернуть. С этого момента Польша всерьёз заинтересовалась криптоанализом, и уже через несколько лет польские криптоаналитики и криптографы считались лучшими в мире. Ключ к «Энигме» на октябрь 1944 года. Римскими цифрами обозначались роторы в порядке их расположения. Подобные ключи имелись как у оператора, так и у получателя. Для расшифровки получатель выставлял исходное положение роторов — такое же, как у «Энигмы» оператора Это стало возможно благодаря «Аше» — агенту французской разведки Гансу Шмидту. Работая в шифровальном бюро в Германии, «Аше» имел доступ к недействительным кодам «Энигмы I». Французская разведка скептично отнеслась к находке Шмидта, и французы даже не попытались взломать немецкие шифры, так как считали это пустой тратой времени.
Материалы, захваченные французами, были переданы Польше. Теперь польские криптоаналитики знали состав шифровального ключа.
Тьюринг против Гитлера, или Как гики два раза хакнули немецкие «Энигмы»
Криптоанализ Энигмы. «Энигма» — шифровальный аппарат, который активно использовался в середине XX века для передачи секретных сообщений. Благодаря большому труду математиков, он был взломан. Разработчики «Энигмы» исходили из того, что человеку просто не под силу обработать такой объем данных, поэтому Реевский совершил прорыв, создав прообраз устройства для быстрой. Польский математик во многом предрешил исход Второй мировой войны, сумев разгадать секретный нацистский код под названием Энигма. Эти сообщения были зашифрованы с применением четырехроторной машины Enigma. Криптоанализ «Энигмы». «Энигма» — шифровальный аппарат, который активно использовался в середине XX века для передачи секретных сообщений. Благодаря большому труду математиков, он был взломан.
Взлом «Энигмы»: история, которую мы не должны были узнать
| В Кембридже воссоздали «Циклометр Реевского», при помощи которого была взломана «Энигма» | Техкульт | Всё это значительно затруднило будущий криптоанализ Энигмы. С началом войны и падением Польши исследователи успели передать свои успехи французам, которые попытались развить. |
| Уэлчман, Гордон: биография | Благодаря влиянию, оказанному на ход войны, взлом Энигмы стал возможно самым ярким моментом в многовековой истории криптоанализа. |
| Криптоанализ «Энигмы. Шифровальная служба Советского Союза | Криптоанализ «Энигмы» — статья из Интернет-энциклопедии для |
Совершенно секретно: история шифровальных устройств
Последние новости о Enigma, выбор редакции, самые популярные новости на тему Enigma. Благодаря влиянию, оказанному на ход войны, взлом Энигмы стал, возможно, самым ярким моментом в многовековой истории криптоанализа. Криптоанализ «Энигмы» — статья из Интернет-энциклопедии для Атака Реевского на «Энигму» является одним из по-истине величайших достижений криптоанализа. Важную роль сыграли криптографы, которые осуществили криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма».
Уэлчман, Гордон: биография
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.
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. 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.
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.
Ученые раскрыли секрет работы шифровальной машины «Энигма» Ученые из Манчестерского университета впервые изучили, как работают внутренние механизмы «Энигмы». Для этого они провели компьютерное сканирование шифровальной машины, которую использовали нацисты для передачи секретных донесений во время Второй мировой войны. По словам ученых, им пришлось сделать более 1,5 тысячи рентгенограмм, которые затем объединили в последовательное трехмерное изображение.
Код энигма кто расшифровал. Криптоанализ «Энигмы
Эти сообщения были зашифрованы с применением четырехроторной машины Enigma. Криптоанализ «Энигмы». Описание строения Энигмы можно прочитать в первой части, а про работу польских криптографов – во второй После того как польские криптографы передали результаты. Разработчики «Энигмы» исходили из того, что человеку просто не под силу обработать такой объем данных, поэтому Реевский совершил прорыв, создав прообраз устройства для быстрой. В Третьем рейхе считали, что «Энигму» невозможно взломать, поскольку она предполагала 2×10 в 145-й степени вариантов кодирования. Важную роль сыграли криптографы, которые осуществили криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма».
Совершенно секретно: история шифровальных устройств
На самом деле криптоанализ «Энигмы» представлял сложную работу, в которой помогали и английские математики во главе с Аланом Тьюрингом. Сами исследователи пишут, что данный случай сопоставим только "с криптоанализом Энигмы во время Второй Мировой". Главный недостаток «Энигмы» — в коде шифруемая буква не могла оставаться самой собой, она обязательно менялась. Разработка семейства шифровальных машин «Энигма» стартовала сразу после Первой мировой, еще в 1918 году.