Криптоанализ Энигмы.
Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия)
| Коды, шифры и языки: тайны, которые удалось разгадать | Несмотря на то что криптоанализом шифровальной машины "Энигма" с конца 30-х годов занимались польские специалисты, наиболее известным этапом "взлома" шифра немецкой. |
| Криптоанализ «Энигмы. Шифровальная служба Советского Союза | Мало кто знает, но троим польским криптологам удалось разгадать код "Энигмы" еще до войны. |
| Telegram: Contact @seregablogtg | На самом деле криптоанализ «Энигмы» представлял сложную работу, в которой помогали и английские математики во главе с Аланом Тьюрингом. |
4 Взлом «Энигмы»
Оно было составлено из букв Алеф, Бет, Тае, Шин — четырех букв древнесемитского языка — двух первых и последних. Пример использования шифра «Атбаш» с алфавитом русского языка. Название в других источниках — «шифр древней Спарты». Но Сциталла — не шифр, а, по сути — устройство, наиболее старый криптографический механизм о котором мы знаем. Это длинный стержень, на который наматывали ленту из пергамента по спирали. Шифруемый текст писали в строки по длине стержня, разматывали и передавали адресату. После разматывания текст становился нечитаемым. Чтобы расшифровать послание, адресату нужен был стержень точно такого же диаметра. Так выглядит Сциталла Шифр Цезаря, около 100 лет до нашей эры. Гай Юлий Цезарь изобрел и использовал шрифт на основе одного алфавита, этот шрифт назвали его именем. Принцип шифра прост: каждая буква сдвигалась по алфавиту вправо на одно и то же число позиций.
Адресату нужно было только знать, насколько — это и был ключ шифрования. Сам диктатор использовал сдвиг на три символа. Пример использования шифра Цезаря с алфавитом русского языка. Каждая буква сдвинута вправо на три позиции. К примеру, шифр Сциталлы взломал Аристотель. Вместо стержня он взял конус и наматывал ленту с посланием на разной высоте, пока текст не становился читаемым. Использовали и другие способы засекретить послания, которые нетрудно расшифровать: специальные диски и линейки, шифрование при помощи книг и другие. Но в то время и этих способов было достаточно, а на их основе изобрели новые», — рассказывает заместитель генерального директора по науке Концерна «Автоматика» Госкорпорации Ростех, специалист в области информационной безопасности Евгений Жданов. Средние века В средневековье люди продолжили использовать моноалфавитные шифры, хотя в некоторых странах изобретали и другие способы криптографии. Но если раньше шифровали в основном военные послания, то теперь засекречивать сообщения стали дипломаты, купцы и простые граждане.
Впервые эта технология появилась в арабских странах. Ее развитие привело к появлению полиалфавитных шифров — это тот же самый шифр простой замены, но на основе нескольких алфавитов, и шифров — замены букв по определенным правилам», — отмечает Евгений Жданов. Манускрипт аль-Кинди, IX век. С VIII столетия нашей эры криптография быстрее развивается в арабских странах. Одни из первых трудов, в которых говорится о дешифровке моноалфавитных и полиалфавитных шифров написаны арабскими учеными. Важный труд того времени — «Манускрипт о дешифровке криптографических сообщений» ученого аль-Кинди. Именно он первым упомянул о частотном анализе шифров. В древнерусской литературе использовалось тайнописание, называемое Литорея. Она могла быть простой и мудрой. Простая напоминала тарабарскую грамоту, мудрая — шифр простой замены некоторых букв точками, палками, кругами, которые означали разряд числа», — говорит эксперт.
Именно таким образом было зашифровано сообщение, приведённое в начале статьи. Первая «Энигма» была изготовлена в 1923 году Model А. Саму шифровальную машину изобрёл немецкий инженер Артур Шербиус вскоре после Первой мировой. Он запатентовал механизм и начал продавать продукт на коммерческом рынке. Первым крупным покупателем стал Международный почтовый союз с отделениями во всех уголках мира. Вскоре новинкой заинтересовались и военные. Последняя вышла в феврале 1942-го. 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.
Деннистон начал набирать штат криптоаналитиков по принципу умственных способностей: лингвистов, математиков, шахматистов, чемпионов по решению кроссвордов , египтологов и даже палеонтологов [Прим. В частности, одним из первых был принят известный шахматный мастер Стюарт Милнер-Бэрри англ. Stuart Milner-Barry. Среди математиков был и молодой профессор логики из Кембриджа — Алан Тьюринг [1] [Прим. Основные статьи: Cribs и Gardening Перехват радиосообщений противника выполняли десятки приёмных 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.
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. Но после скорого падения Франции материалы разработок поляков и французов передали в Бетчли-Парк. Задача этой машины была проста: перебирать ежедневно меняющиеся ключи шифрования, если известна структура сообщения или какая-то его часть. Алан Тьюринг и его творение. То есть криптоаналитикам было достаточно хотя бы одного частично известного сообщения в день, чтобы расшифровать все остальные сообщения в этот же день.
Но его еще нужно было получить, нужны были подсказки.
Шифр Энигмы презентация
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.
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. В начале двухтысячных Тьюринга посмертно помиловали. Ученый снова стал национальным героем Великобритании. Говорят, его большим поклонником был основатель американской IT-корпорации Стив Джобс.
Еще до войны огромных успехов в дешифровке сообщений «Энигма» достигло Бюро шифров из Польши и лично председатель этого органа — Мариан Реевский. Уже во времена Второй Мировой основные усилия по криптоанализу «Энигмы» взял на себя британский центр разведки «Станция Икс» или «Блетчли-парк». Кстати, именно благодаря Реевскому взлом «Энигмы» состоялся: математик вывел, что количество кодовых цепочек в 3 824 262 831 196 002 461 538 раз меньше, чем это предполагалось во всем мире. Именно Мариан с помощниками создал полный каталог всех цепочек кода, что помогло расшифровать коды «Энигмы». Криптос Криптос- это скульптура с зашифрованным в ней текстом.
Цепочки оказались фактически «отпечатками пальцев», уликой, которая выдавала исходное взаимное расположение и ориентацию шифраторов. Реевский действовал словно детектив: он мог отыскать на месте преступления отпечаток пальца, а затем по базе данных выявить подозреваемого, которому этот отпечаток принадлежит. Хотя Реевский и нашел ту часть в ключе текущего дня, которая определяется шифратором, но ему по-прежнему требовалось выяснить установки на штепсельной коммутационной панели. Несмотря на то что существует около сотни миллиардов возможностей для установок на штепсельной коммутационной панели, это было уже сравнительно несложной задачей. Реевский начал с того, что установил шифраторы на своей копии «Энигмы» в соответствии с вновь найденной частью ключа текущего дня, которая определяется шифратором. Затем он вытащил все кабели из штепсельной коммутационной панели, так что эта панель перестала оказывать какое-либо влияние. Далее он брал фрагмент перехваченного шифртекста и вводил его в «Энигму». По большей части это приводило к появлению совершенно бессмысленного текста, поскольку расположение кабелей на штепсельной коммутационной панели было неизвестно, и их у него на панели попросту не было. Однако время от времени появлялись смутно опознаваемые выражения, как, например, alliveinbelrin, которое, по всей видимости, должно означать «arrive in Berlin». Если предположение верно, то это значит, что буквы R и L должны быть соединены кабелем на штепсельной коммутационной панели, осуществляющим их перестановку, буквы же A, I, V, E, B и N при этом кабелями не соединены. Анализируя другие фразы, можно найти другие пять пар букв, которые меняются местами друг с другом с помощью кабелей на этой панели. Определив расположение кабелей на штепсельной коммутационной панели и используя уже найденные установки шифраторов, Реевский определил полный ключ текущего дня, и в результате он мог дешифровать любое сообщение, отправленное в этот день. Реевский существенно упростил задачу нахождения ключа текущего дня, разделив задачу определения установок шифраторов и задачу определения установок на штепсельной коммутационной панели. Сами по себе обе эти задачи могут быть решены. По нашим первоначальным оценкам, чтобы проверить все возможные ключи «Энигмы», потребуется время, превышающее срок существования Вселенной. Однако Реевский потратил всего-навсего год, составляя свой каталог длин цепочек, после чего он мог определить ключ текущего дня еще до того, как день подойдет к концу. Имея ключ текущего дня, он владел той же информацией, что и получатель, которому она была направлена, и поэтому столь же легко был способен дешифровать сообщения. В результате совершенного Реевским прорыва передаваемые немцами сообщения больше не представляли секрета. Польша не находилась в состоянии войны с Германией, но существовала угроза вторжениями то, что «Энигма» была покорена, стало для нее огромным облегчением. Если поляки смогут выяснить, что замышляют в отношении них немецкие генералы, то это давало им возможность защитить себя. Судьба Польши зависела от Реевского, и он не подвел свою страну. Атака Реевского на «Энигму» является одним из по-истине величайших достижений криптоанализа. Я был вынужден ограничиться всего несколькими страницами, чтобы рассказать о его работе, и поэтому опустил многие технические подробности и вообще не упоминал о путях, которые вели в тупики. Мои упрощения не должны вводить вас в заблуждение, и из-за них не стоит недооценивать исключительный успех Реевского. Успех поляков во взломе шифра «Энигмы» может быть объяснен тремя факторами: страх, математика и шпионаж. Если бы не было опасности вторжения, полякам помешала бы кажущаяся неуязвимость шифра «Энигмы». Без математики Реевский бы не смог проанализировать цепочки. А без Шмидта, которому был присвоен псевдоним Аше, и его документов не удалось бы получить представление о внутренней проводке шифраторов и невозможно было бы даже приступить к проведению криптоанализа. Реевский не стеснялся высказывать, насколько он обязан Шмидту: «Документы Аше были словно манна с небес, и все двери сразу же открылись». В течение нескольких лет поляки с успехом применяли способ Реевского. Находясь в 1934 году с визитом в Варшаве, Герман Геринг и не подозревал, что все его сообщения перехватывались и дешифровывались. Когда он вместе с другими немецкими официальными лицами возлагал венок к Могиле Неизвестного солдата неподалеку от польского Бюро шифров, Реевский мог наблюдать за ними из своего окна, удовлетворенный сознанием, что может прочесть их самые секретные сообщения. Даже когда немцы незначительно изменили способ передачи сообщений, Реевский сумел справиться и с этим. Его старый каталог длин цепочек стал бесполезен, но вместо того, чтобы переписывать его заново, он придумал механизированную версию своей системы каталогизации, которая могла осуществлять автоматический поиск установок шифраторов. Изобретением Реевского стала переработанная и усовершенствованная «Энигма», способная быстро перебирать каждую из 17 576 установок, пока не будет получено совпадение. Поскольку шифраторы могли располагаться шестью различными способами, потребовалось шесть совместно работающих машин Реевского, в каждой из которых было установлено одно из возможных расположений шифраторов. Вместе они образовывали устройство высотой около метра и способное найти ключ текущего дня менее чем за два часа. Эти устройства были названы «бомбами», возможно, из-за тиканья, которое они издавали во время проверки установок шифраторов. Рассказывают, правда, что Реевскому пришла идея назвать так машины в кафе, когда он ел bombe — мороженое в виде половинки шарика. Это был естественный ответ на «Энигму», которая представляла собой механическое устройство для зашифровывания. Большую часть 30-х годов Реевский и его коллеги без устали трудились, чтобы вскрыть ключи «Энигмы». Месяц за месяцем команда вынуждена была постоянно исправлять механические неисправности в «бомбах» и непрерывно обрабатывать нескончаемый поток зашифрованных перехватов. Вся их жизнь стала подчинена поиску ключа текущего дня — этому исключительно важному элементу, с помощью которого раскрывается содержание зашифрованных сообщений. Однако, что было неизвестно польским дешифровальщикам, большая часть их работы была не нужна. У руководителя Бюро, майора Гвидо Лангера, уже имелись ключи текущего дня «Энигмы», но он держал их спрятанными в своем столе. Лангер через французов продолжал получать информацию от Шмидта. Гнусные действия немецкого шпиона не закончились в 1931 году передачей двух документов по работе «Энигмы», а продолжались еще семь лет. Он двадцать раз встречался с французским секретным агентом Рексом, нередко в укромных шале в Альпах, где была гарантирована тайность их встреч. При каждой встрече Шмидт передавал одну или несколько шифровальных книг, в каждой из которых были указаны ключи текущего дня на месяц. Это были шифровальные книги, которые вручались всем немецким операторам «Энигмы», и в них содержалась вся информация, которая была нужна, чтобы зашифровывать и расшифровывать сообщения. В итоге он передал шифровальные книги, в которых были представлены ключи текущего дня для 38 месяцев. Эти ключи помогли бы сэкономить Реевскому массу времени и сил, сократив потребность в «бомбах» и высвободив людские ресурсы, которые могли бы быть направлены на другие участки работы Бюро. Однако исключительно умный Лангер решил не сообщать Реевскому, что ключи уже есть. Лангер считал, что его следует подготовить к тому неизбежному моменту, когда эти ключи больше уже нельзя будет получить. Он знал, что если разразится война, то тайные встречи со Шмидтом не смогут продолжаться и Реевскому тогда придется действовать в одиночку. Лангер полагал, что Реевскому следует привыкать действовать самостоятельно в мирное время, что послужит ему в качестве подготовки к тому, что ждет его впереди. Как профессионал, Реевский достиг своего потолка в декабре 1938 года, когда немецкие криптографы повысили стойкость «Энигмы». Всем операторам «Энигмы» были переданы два новых шифратора, так что в машине могли применяться любые три из пяти имеющихся шифраторов. Прежде имелось только три шифратора обозначаемых 1, 2 и 3 , и их можно было расположить всего лишь шестью различными способами, но теперь, когда появились два дополнительных шифратора обозначаемых 4 и 5 , количество способов их расположения возросло до 60, что показано в таблице 10. Первой задачей Реевского стало определение внутренней проводки двух новых шифраторов. Ему также пришлось в десять раз увеличить число «бомб», чтобы учесть все возможные расположения шифраторов. Стоимость создания такого количества «бомб» в пятнадцать раз превышала весь годовой бюджет Бюро на оборудование. На следующий месяц ситуация стала еще хуже, когда число кабелей для штепсельной коммутационной панели возросло с шести до десяти. Теперь, вместо двенадцати букв, для которых выполнялась перестановка перед прохождением шифраторов, их стало двадцать. А число возможных ключей увеличилось до 159 000 000 000 000 000 000.
2023-10-20.Линейный криптоанализ
Атака Реевского на «Энигму» является одним из по-истине величайших достижений криптоанализа. С помощью «Энигмы» сообщения шифровали войска Германии и ее союзники, при помощи M-209 — армия США. Дешифровка легендарной немецкой машины «Энигма» вошла в мировые учебники криптографии как одно из главных достижений Второй мировой войны. Взломщик кода шифратора «Энигма» Алан Тюринг, покончивший с собой после обвинения в непристойном поведении в соответствии с законом против гомосексуализма, |. Криптоанализ Энигмы.
Ученые раскрыли секрет работы шифровальной машины «Энигма»
| Шифр Энигмы презентация | Разработка семейства шифровальных машин «Энигма» стартовала сразу после Первой мировой, еще в 1918 году. |
| Алан Тьюринг: гениальный математик и дешифровщик, осужденный за нетрадиционную ориентацию | Энигма представляла собой как бы динамический шифр цезаря. |
| Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия) | Криптоанализ "Энигмы" позволил западным союзникам во время Второй мировой войны прочитать значительное количество секретных радиопереговоров держав Оси в кодировке. |
| Криптоанализ «Энигмы» — "Энциклопедия. Что такое Криптоанализ «Энигмы» | Изюминка «Энигмы» — отражатель, статически закрепленный ротор, который, получив сигнал от вращающихся роторов, посылает его обратно и в. |
В Кембридже воссоздали «Циклометр Реевского», при помощи которого была взломана «Энигма»
The rst stage in cryptanalysis is to look for sequences of letters that appear more than once in the ciphertext. Криптоанализ морской «Энигмы» был еще больше затруднен благодаря внимательной работе операторов, которые не посылали стереотипных сообщений, лишая тем самым Блечли крибов. Разработчики «Энигмы» исходили из того, что человеку просто не под силу обработать такой объем данных, поэтому Реевский совершил прорыв, создав прообраз устройства для быстрой. Криптоанализ Энигмы. Разработка семейства шифровальных машин «Энигма» стартовала сразу после Первой мировой, еще в 1918 году.
2023-10-20.Линейный криптоанализ
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.
Если посмотреть на нижнюю строку нашей таблицы первое число месяца , то настройки будут такими: в машину слева направо ставятся роторы III, I и IV, кольца рядом с ними выставляются в 18, 24 и 15, а затем на панели штекерами соединяются буквы N и P, J и V и так далее. С учетом всех этих факторов получается около 107 458 687 327 300 000 000 000 возможных комбинаций - больше, чем прошло секунд с Большого взрыва. Неудивительно, что немцы считали эту машину крайне надежной. Существовало множество вариантов «Энигмы», в частности на подводных лодках использовался вариант с четырьмя роторами. Взлом «Энигмы» Взломать шифр, как водится, позволила ненадежность людей, их ошибки и предсказуемость.
Руководство к «Энигме» говорит, что нужно выбрать три из пяти роторов. Каждая из трех горизонтальных секций «бомбы» может проверять одно возможное положение, то есть одна машина единовременно может прогнать три из шестидесяти возможных комбинаций. Чтобы проверить все, нужно либо двадцать «бомб», либо двадцать последовательных проверок. Однако немцы сделали приятный сюрприз английским криптографам. Они ввели правило, по которому одинаковое положение роторов не должно повторяться в течение месяца, а также в течение двух дней подряд.
Звучит так, будто это должно было повысить надежность, но в реальности привело к обратному эффекту. Получилось, что к концу месяца количество комбинаций, которые нужно было проверять, значительно уменьшалось. Вторая вещь, которая помогла в расшифровке, - это анализ трафика. Англичане слушали и записывали шифрованные сообщения армии Гитлера с самого начала войны. О расшифровке тогда речь не шла, но иногда бывает важен сам факт коммуникации плюс такие характеристики, как частота, на которой передавалось сообщение, его длина, время дня и так далее.
Также при помощи триангуляции можно было определить, откуда было отправлено сообщение. Хороший пример - передачи, которые поступали с Северного моря каждый день из одних и тех же локаций, в одно и то же время, на одной и той же частоте. Что это могло быть? Оказалось, что это метеорологические суда, ежедневно славшие данные о погоде. Какие слова могут содержаться в такой передаче?
Конечно, «прогноз погоды»! Такие догадки открывают дорогу для метода, который сегодня мы называем атакой на основе открытых текстов, а в те времена окрестили «подсказками» cribs. Поскольку мы знаем, что «Энигма» никогда не дает на выходе те же буквы, что были в исходном сообщении, нужно последовательно сопоставить «подсказку» с каждой подстрокой той же длины и посмотреть, нет ли совпадений. Если нет, то это строка-кандидат. Например, если мы проверяем подсказку «погода в Бискайском заливе» Wettervorhersage Biskaya , то сначала выписываем ее напротив шифрованной строки.
Значит, подсказку нужно сдвинуть на один символ и проверить снова. В этом случае совпадать будет сразу несколько букв - двигаем еще. Совпадает R. Двигаем еще дважды, пока не наталкиваемся на потенциально правильную подстроку. Если бы мы имели дело с шифром подстановки, то на этом можно было бы и закончить.
Но поскольку это полиалфавитный шифр, нам нужны настройки и исходные положения роторов «Энигмы». Именно их и подбирали при помощи «бомб». Для этого пары букв нужно сначала пронумеровать.
Небольшое математическое упражнение, не дающее прямой пользы для криптоанализа: Легко посчитать число возможных перестановок 26-ти столбцов , вариантов будет 26! Единицу отнимаем, потому что нас не интересует тривиальный результат — когда матрица крипто-преобразования — единичная. Понятно, что не все эти перестановки будут реализованы в Энигме, далеко не все. Пока это — всё, что есть у меня по этой статье.
Так, для передачи сведений «Ультра» в СССР использовалась швейцарская организация , располагавшая по источником в верхах немецкого руководства. Для маскировки «Ультра» применялись фиктивные разведывательные полеты, радиоигра и т. О существовании программы «Ультра» было известно строго ограниченному кругу лиц, число которых составляло порядка десяти человек. Необходимые сведения передавались по назначению сетью подразделений разведки, прикомандированных к штабам командующих армии и флота.
Источник сведений при этом не раскрывался, что иногда приводило к недооценке британским командованием вполне надёжных сведений «Ультры» и крупным потерям См. Гибель авианосца «Глориес». Несмотря на риск раскрытия источника, сведения были переданы советскому правительству [10]. Однако Сталин требовал, чтобы информация приходила от трёх независимых источников [11] [12] [Прим.
Несмотря на опасения о возможности Германии слушать советские радиопереговоры, 24 июля 1941 года Черчилль распорядился всё-таки делиться с СССР информацией, получаемой в результате операции «Ультра» , при условии полного исключения риска компрометации источника [13] [Прим. Оценки результатов[ ] Некоторые авторы указывают, что с современной точки зрения шифр «Энигмы» был не очень надёжным [1]. Однако в своё время его абсолютная надежность не вызывала никаких сомнений у немецких специалистов: до самого конца войны немецкое командование искало причины утечек секретной информации где угодно, но не в раскрытии «Энигмы». Именно поэтому успех британских дешифровщиков стал особенно ценным вкладом в дело победы над нацизмом.
После войны[ ] После окончания войны почти все дешифровальные машины были уничтожены. Все они применяли собственные установки роторов. На этой основе был построен особый метод дешифровки — «eins-алгоритм». Bomba kryptologiczna — Криптологическая бомба.
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.
Саму шифровальную машину изобрёл немецкий инженер Артур Шербиус вскоре после Первой мировой. Он запатентовал механизм и начал продавать продукт на коммерческом рынке. Первым крупным покупателем стал Международный почтовый союз с отделениями во всех уголках мира.
4 Взлом «Энигмы»
Благодаря влиянию, оказанному на ход войны, взлом Энигмы стал, возможно, самым ярким моментом в многовековой истории криптоанализа. Another paper that builds on Jim Gillogly's paper is Applying Statistical Language Recognition Techniques in the Ciphertext only Cryptanalysis of Enigma by Heidi Williams. Вклад Тьюринга в работы по криптографическому анализу алгоритма, реализованного в "Энигме", основывался на более раннем криптоанализе предыдущих версий шифровальной. Вклад Тьюринга в работы по криптографическому анализу алгоритма, реализованного в "Энигме", основывался на более раннем криптоанализе предыдущих версий шифровальной. Криптоанализ Энигмы. В течение нескольких недель после прибытия в Тьюринг написал спецификации к электромеханической машине Bombe, которые помогли со взломом «Энигмы» более.
Правда и вымысел о Энигме
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.
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.
И действия на море не были исключением. Например, осенью 1942 года ВМС Великобритании систематически отправляли на дно немецкие конвои, доставлявшие горючее «лису пустыни» Роммелю в его африканский корпус. Атаки были спланированы на основе разведданных из Блетчли-Парка, но бить «в лоб» морякам было запрещено — перед каждым боевым выходом кораблей и самолетов в небо отправлялся крылатый разведчик. У несчастных нацистов должно было создаваться впечатление, что потопили их все-таки после обнаружения с воздуха. Но вот один из немецких конвоев был уничтожен в условиях полного тумана, и сослаться британцам на воздушную разведку было бы наивно. Пришлось ставить целое театральное представление, по сценарию которого шеф Intelligence Service Стюарт Мензис послал радиошифровку некому мифическому агенту в Неаполе, который якобы и «слил» немецкий конвой. Конечно, текст зашифровали очень примитивно — немцы в итоге легко повелись на такую уловку, списав потерю кораблей на предателя. Существует даже версия, что из-за такого фокуса нацисты сняли всё руководство неаполитанского порта, из которого конвои и оправлялись на погибель.
Немецкий линкор "Шарнхорст" был потоплен на основе данных перехвата "Энигмы", но это тщательно скрывалось. С помощью радиоперехватов «Энигмы» британцы выудили очень ценную информацию о местоположении линкора «Шарнхорст». Его отправили на дно, но во всех источниках виновником обнаружения немецкого корабля был назначен случайный английский катер. Уинстон Черчилль, похоже, больше всех болел сохранением секретности «Ультры» и требовал, чтобы никто из получателей информации о программе не имел права по собственной воле подвергать себя опасности пленения. Многие старшие офицеры, связанные с Блетчли-Парком, вообще не могли принимать участие в боевых действиях. В то же время аналитикам из министерства обороны пришлось ввести в курс дела персонал станций радиоперехвата, которых было множество. Военные справедливо посчитали, что если спецы будут работать «вслепую», то в конце концов кто-то проболтается о постоянно растущем объеме перехваченных сообщений. Кроме того, содержание перехватов до сотрудников станций также не доходило: они вообще считали, что шифровки «Энигмы» не поддаются расшифровке.
Это также могло вызвать ненужную суету. Поэтому радистов оповестили о чрезвычайно важности программы «Ультра», добавили жалование и напомнили о преданности королевской семье. Британский Ковентри — самая известная жертва беспрецедентной секретности "Ультры". Однако порой за режим секретности приходилось платить кровью гражданского населения Великобритании. При этом немцы потеряли всего-навсего один! Гитлер был настолько рад такому успеху люфтваффе, что пообещал «ковентризировать» остальную Британию. Обычный эпизод мировой бойни? Но в Блетчли-Парке заранее знали о готовящемся авианалете и вовремя предупредили руководство, но Уинстон Черчилль посчитал, что для сохранения режима «Ультры» авиазаводом и гражданским населением можно пожертвовать.
Чуть позже Рузвельт, посвященный в тайну, сказал: «Война заставляет нас все чаще действовать как бог. Спасение самолета британскими спецслужбами могло раскрыть успехи "Ультры". Менее известен трагический случай со всемирно известным актером Лесли Говардом, который по совместительству служил в британской разведке. Однако агентура немцев донесла нюансы предстоящего путешествия актера берлинскому руководство — это стало известно из расшифровок «Энигмы». Что же сделал Черчилль? Правильно, ничего не сделал, и 1 июня 1943 года пассажирский DC-3 «Дакота» были сбит немецким истребителем над Бискайским заливом. Такая манера жертвовать жизнями гражданского населения ради государственных интересов была присуща Уинстону Черчиллю еще со времен Первой мировой войны. Аналогичным образом был потоплен круизный лайнер «Лузитания» — о готовящемся нападении британцы знали заранее и вполне могли предупредить американцев.
Но, во-первых, Черчиллю военно-морскому министру того времени очень было нужно, чтобы Штаты включились в войну, а, во-вторых, об успехах криптоаналитиков Туманного Альбиона должны были знать только на родине. Черчилль настолько был в теме секретности операции «Ультра», что даже в своих послевоенных мемуарах по инерции ни словом о ней не обмолвился. В Великобритании очень высоко ценили итоги использования мозгов Блетчли-Парка в деле расшифровки. Так, маршал ВВС Слессор писал: «Ультра» — невероятно ценный источник разведывательных данных, который оказывал почти сказочное влияние на стратегию, а иногда даже и на тактику союзников». Главнокомандующий западными союзниками Дуайт Эйзенхауэр высказался наиболее категорично: «Ультра» стала решающим фактором победы союзников». С другой стороны «фронта» после войны появились другие оценки, немецкий военный историк Ровер витиевато писал: «Если распределить все факторы, оказавшие влияние на исход битвы на Атлантике, в порядке убывания важности, то на вершине окажется операция «Ультра». Это было проявление досады от провала немецкой «Энигмы» или объективная оценка — мы вряд ли узнаем. Особняк в Блетчли-Парке — именно здесь англичане окончательно "хакнули" "Энигму".
Алан Тьюринг. Официально Великобритания факт дешифровки «Энигмы» признала лишь 12 января 1978 года — с этого момента сотрудникам Блетчли-Парка было разрешено говорить о своей причастности к столь значимому делу, не раскрывая всех деталей операции. До этого момента не дожил главный мозг «Ультры», математик и криптоаналитик Алан Тьюринг.
В рефлекторе все контакты были соединены попарно, реализуя тем самым повторное прохождение сигнала через роторы, но уже по другому маршруту. В отличие от остальных роторов рефлектор всегда находился в фиксированном положении и не вращался.
Добавим рефлектор, реализующий замену A-B; C-D к нашей демонстрационной шифровальной машине. При нажатии на клавишу B сигнал проходит через роторы и поступает в рефлектор через контакт C. Здесь сигнал «отражается» и возвращается обратно, проходя через роторы в обратном порядке и по другому пути. В результате чего буква B на выходе преобразуется в D. Обратите внимание, что если нажать клавишу D, то сигнал пойдет по той же самой цепи, преобразовывая D в B.
Таким образом наличие рефлектора делало процессы шифрования и дешифрования идентичными. 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.
А еще Кернкросс неважно видел. Зрение резко ухудшилось, когда во время войны он по совету советского резидента приступил к работе в шифровальном центре британской разведки в Блетчли. Его, простолюдина, никак не связанного с разведкой английской , вообще брать туда были не должны. Но Кернкросс, в отличие от сограждан-англосаксов, прекрасно говорил по-французски, по-немецки, объяснялся по-итальянски и по-испански, читал на шведском, а к концу войны даже на русском. В шифровальном центре на него навалили столько работы. Кому ее доверить, как не этому полиглоту. Он видел все хуже и хуже. Неудивительно: ведь старательнейший сотрудник успевал обработать столько шифровок. Самые ценные тут же попадали в руки советских друзей. Плюс ко всему он и слышал плохо. Эти его физические недостатки замечали английские коллеги по службе и советские друзья. При личной встрече с агентом к нему тактично подходили "под верное" ухо. Впоследствии разведка даже выделяла деньги на лечение. Помогало, честно говоря, неважно. С возрастом оглох на одно ухо. Зато Кернкросс преуспел в написании информационных сводок. Как и Филби, был тут великолепен: составляя для отправки шифровкой в Центр резюме какого-то доклада или важного сообщения , умел сделать донесение кратким, сжатым, доступным для понимания Москвы. Лаконичность Кернкросса экономила время, сложностей с переводом его сообщений не возникало. И это было очень важно. Ведь Джон передал в годы войны тысячи страниц секретнейших бумаг, некоторые из которых и сегодня не рассекречены. Он не отличался открытостью и друзей имел немного. Замкнутый по натуре, Кернкросс всегда с трудом, в отличие от Филби, входил в новую компанию. Круг его общения был им же сознательно ограничен. Все это не вяжется с привычным обликом агента, источника, разведчика, который просто обязан быстро находить общий язык со всеми. Но Кернкросс, надеюсь, это понятно, и отдаленно не походил на типичного представителя второй древнейшей профессии. Был он исключительно скрытным. Даже о членстве Кернкросса в компартии догадывались немногие. Как известно, в советской разведке принадлежность к коммунистическим организациям афишировать запрещалось. И Кернкросс, не подозревая в молодости об уготованном ему поприще разведчика, делал все правильно, словно по наитию скрывая свои убеждения. К тому же Джон дисциплинированно подчинился указанию советских товарищей: все внимание сосредотачивал именно на тех материалах, что нужны были сейчас, сегодня. Подчиняясь требованиям разведки, отошел, к разочарованию хорошо его знавших соратников, от коммунистической партии. Не поддерживал отношений и с бывшими знакомцами по левым митингам и прочим сходкам. От него нечего было ожидать каких-то эксцентричных выходок. Он мало пил - тоже редкость, и, что высоко ценимо, совсем не болтал. Его надежность потрясала. Надо ли было заниматься перевоспитанием ценного агента? Излишние нотации, нравоучения могли обидеть или, еще страшнее, оттолкнуть. Кернкросса принимали таким, какой он есть. Его роль в атомной разведке понятна. Вторая веха: добыча бесценных сведений, что помогли выиграть танковое сражение на Курской дуге. Это Кернкросс еще в 1942-м передал попавшие к англичанам технические характеристики нового немецкого танка "Тигр". Смысл заключался в том, что стала известна толщина его брони, которую конструкторы из Германии не без оснований считали непробиваемой для советской артиллерии. К счастью, благодаря вовремя полученным данным у советских оружейников хватило сил и знаний для быстрого изготовления новых, гораздо более мощных, чем прежде, снарядов. Ким Филби 25 лет провел в Москве. Он был счастлив с женой Руфиной. Фото: Из архива "Тигров" уничтожали с размахом, который вгонял фашистов в панику. К тому же Джон уведомил резидентуру о том, что немецкое командование полностью ознакомлено с дислокацией советских войск на Курской дуге. В результате нашему руководству удалось в последние перед битвой под Прохоровкой дни произвести их скрытую переброску, что явилось полной неожиданностью для немцев. Один из безымянных, но авторитетнейших рассказчиков в больших чинах говорил мне о коробочках с орденами, хранящихся в личных и навечно засекреченных делах некоторых наших помощников. Можно смело предположить, что такой есть и в папке Кернкросса. Как раз за Курскую дугу он и был награжден орденом Красного Знамени. Награду еще во время войны доставили в Англию. Резидент встретился с Кернкроссом, зачитал Указ о награде, вручил ее Джону. Тот был благодарен и тронут. Однако согласно неписаным или писаным правилам орден тут же был возвращен резиденту, вложен в коробочку и снова проделал неблизкий путь - теперь от Лондона до Москвы, где и суждено было боевой награде навсегда осесть в недоступном хранилище. Кернкросс же поменял Блетчли на другой род секретной деятельности. В центральном аппарате СИС он анализировал расшифрованные телеграммы немцев о работе ее разведки в Советском Союзе и на Балканском полуострове. Знал многих немецких агентов и разведчиков по именам и псевдонимам. Надо ли говорить, что "знакомилась" с ними и советская разведка. Тут Кернкросс попал в свою стихию. Множество материалов, поток информации, четкий анализ, передача документов связнику. В СИС ему было легче, чем в Блетчли-парке. Отработанные коллегами материалы по инструкции должны были бы сжигаться. Но указание выполнялось далеко не всегда. Да и учета расшифрованных и уничтоженных телеграмм не велось. Так что Джон часто передавал в резидентуру оригиналы, которые можно было и не возвращать обратно. Подчас его коллеги по СИС допускали и другие явные небрежности. Раз в неделю на своих вечерних дежурствах он просматривал материалы, получаемые другими работниками из самых разных регионов. Так, однажды ему прямо в руки приплыл список английских агентов в балканских странах. В другом случае пришлось дико рисковать. Кернкросс сумел достать ключи от сейфа собственного начальника, и когда тот отсутствовал, знакомился с материалами, которые для глаз рядовых сотрудников вообще не предназначались. Наверно, вот в такой папке и хранится орден Джона. Фото: Из архива Осенью 1944-го Центр особенно заинтересовали директивы Гиммлера, которые не прошли мимо Кернкросса. Фашисты при отступлении предполагали создавать у себя в Германии и в других освобождаемых союзниками странах крупные подпольные группировки. Во главе - офицеры СС и преданные нацисты. А для большей достоверности будущие руководители фашистского подполья могли уже в 1944-м для видимости подвергаться арестам, заключаться в тюрьмы и концентрационные лагеря. Гиммлер, Кальтенбруннер и Борман управляли бы всем этим адовым механизмом из своры головорезов, обученных изготовлению и применению химических ядовитых веществ, бомб, взрывчатки и прочих средств саботажа. Но в полной мере наладить нечто вроде партизанской борьбы на собственной территории не получилось. В чем помогло и предупреждение, переданное Кернкроссом. Ему не хватало гениальности Филби. Но он никогда не был скромным винтиком в отлаженном разведывательном механизме. Извлекал, исчерпывал до дна все ресурсы, до которых добирался с риском и с усилиями раба на галерах. Его невысокое положение чиновника среднего ранга компенсировалось смелостью и усердием. В разведке он совершил то же, что и в профессиональной карьере. Вопреки всему добирался до нужного результата. Его рисуют бережливым от рождения шотландцем низкого происхождения. Но почему тогда Джон пользовался таким успехом у прекрасного пола? Среди его подруг жизни и красивая американка, затем игривая англичанка, а потом и верная жена. И если он был настолько скуп, то почему, как и четверо остальных, конечно же, и не подозревая об их отказе, отверг установленную ему товарищем Сталиным в 1945-м пожизненную пенсию в тысячу фунтов стерлингов в год, сумму по тем временам солидную. Между прочим, другим его сотоварищам денег предложили все же чуть-чуть побольше. Даже Советы, возможно, и без всякого умысла капельку сэкономили на своем вернейшем друге. Последние годы провел во Франции. На склоне лет Кернкросс заявил, что, возможно, придет день, когда люди поймут, почему молодой англичанин, обладающий интеллектом, решился на им совершенное. Из всей "Кембриджской пятерки" один лишь Кернкросс оказался долгожителем. Он скончался в 1995 году, было ему 82. Очень странный памятник перед входом в Императорский дворец Познани — памятник польским криптографам, дешифровщикам кода Энигма. Стела в виде равносторонне-треугольной призмы, высотой 3,10 метра, покрыта кажущимися случайными последовательностями чисел. На каждой стороне памятника - 21 строка из двенадцати цифр, без какого-либо видимого смысла. В центре каждой грани - буквы, которые складываются в имена.