Криптоанализ Энигмы. Ниже описаны блоки данных Энигмы и способы их получения.
От манускриптов до шифровальных машин: история криптографии
В противоборстве с «Энигмой» главными теперь стали криптоаналитики нового типа. Веками считалось, что наилучшими криптоаналитиками являются знатоки структуры языка, но появление «Энигмы» заставило поляков изменить свою политику подбора кадров. Бюро организовало курс по криптографии и пригласило двадцать математиков; каждый из них поклялся хранить тайну. Все они были из познаньского университета. Хотя этот университет и не считался самым лучшим академическим учреждением в Польше, но его преимущество в данном случае заключалось в том, что располагался он на западе страны, на территории, которая до 1918 года была частью Германии. Поэтому-то эти математики свободно говорили по-немецки. Трое из этих двадцати продемонстрировали способность раскрывать шифры и были приглашены на работу в Бюро. Самым способным из них был застенчивый, носящий очки, двадцатитрехлетний Мариан Реевский, который прежде изучал статистику, чтобы в будущем заняться страхованием. Он и в университете был весьма способным студентом, но только в польском Бюро шифров нашел свое истинное призвание.
Здесь он проходил обучение, разгадывая обычные шифры, прежде чем перейти к более неприступной задаче «Энигмы». Трудясь в полном одиночестве, он полностью сосредоточился на запутанности машины Шербиуса. Будучи математиком, он постарался всесторонне проанализировать работу машины, изучая влияние шифраторов и кабелей штепсельной коммутационной панели. Но, как и все в математике, его работа требовала не только вдохновения, но и логического мышления. Как сказал один из военных математиков-криптоаналитиков, творческий дешифровальщик должен «волей-неволей ежедневно общаться с темными духами, чтобы совершить подвиг интеллектуального джиу-джитсу». Реевский разработал стратегию атаки на «Энигму» исходя из того, что повторение является врагом безопасности: повторения приводят к возникновению характерного рисунка — структуры сообщения, и криптоаналитики благоденствуют на структурах. Самым явным повторением при шифровании с использованием «Энигмы» был разовый ключ, который зашифровывался дважды в начале каждого сообщения. Немцы требовали такого повторения, чтобы избежать ошибок вследствие радиопомех или оплошности оператора.
Но они не предполагали, что из-за этого возникнет угроза безопасности машины. Каждый день Реевскому передавали новую пачку перехваченных сообщений. Все они начинались шестью буквами повторяющегося трехбуквенного разового ключа, все были зашифрованы с использованием одного и того же ключа текущего дня. Например, он мог получить четыре сообщения, начинающихся со следующих зашифрованных разовых ключей: В каждом из этих случаев 1-я и 4-я буквы являются одной и той же зашифрованной буквой — первой буквой разового ключа. Точно так же 2-я и 5-я буквы являются одной и той же зашифрованной буквой — второй буквой разового ключа, а 3-я и 6-я буквы — третьей буквой разового ключа. Так, в первом сообщении, L и R являются одной и той же зашифрованной буквой — первой буквой разового ключа. Причина, почему одна и та же буква зашифровывается по-разному, вначале как L, а затем как R, заключается в том, что между двумя зашифровываниями первый шифратор «Энигмы» продвинется на три шага и способ шифрования изменится. То, что L и R являются одной и той же зашифрованной буквой, позволило Реевскому вывести еле уловимую связь с начальной установкой машины.
При некотором начальном положении шифратора, которое неизвестно, первая буква ключа текущего дня, который опять-таки неизвестен, зашифровывается в L, а затем, при другом положении шифратора, который передвинулся на три шага от начального, по-прежнему неизвестного положения, та же буква ключа текущего дня, который также по-прежнему неизвестен, преобразуется в R. Эта связь представляется смутной, так как здесь полно неизвестностей, но она хотя бы показывает, что буквы L и R неразрывно связаны с исходной установкой «Энигмы» — с ключом текущего дня. При перехвате новых сообщений можно найти другие соответствия между 1-й и 4-й буквами повторяющегося разового ключа. Все они отражают исходную установку «Энигмы». Например, из второго сообщения видно, что существует связь между М и X, из третьего — между J и М и из четвертого — между D и Р. Реевский начал суммировать эти соответствия, сводя их в таблицу. Для четырех сообщений, которые мы пока имеем, таблица дает наличие связей между L, R , М, X , J, М и D, Р : Если бы у Реевского было достаточное количество сообщений, отправленных в какой-нибудь один из дней, то он смог бы завершить составление алфавита соответствия. Ниже приведена заполненная таблица соответствий: У Реевского не было никаких догадок ни о ключе текущего дня, ни о том, какие выбирались разовые ключи, но он знал, что они есть в этой таблице соответствий.
Если бы ключ текущего дня был другим, то и таблица соответствий была бы совершенно отличной. Следующий вопрос заключался в том, можно ли найти ключ текущего дня из этой таблицы соответствий. Реевский приступил к поиску в таблице характерных рисунков — структур, которые могли бы послужить признаком ключа текущего дня. В итоге он начал изучать один частный тип структуры, который характеризовал цепочку букв. В таблице, к примеру, А в верхнем ряду связана с F в нижнем ряду. Перейдя в верхний ряд и найдя там F, Реевский выяснил, что F связана с W. Снова перейдя в верхний ряд и отыскав там W, он обнаружил, что, оказывается, связана с А, то есть он вернулся к тому месту, откуда начал поиск. Цепочка завершена.
Взлом «Энигмы» и перелом на восточном фронте. В начале 1942 британская разведка раскрыла код «Лоренц», применявшийся для кодирования сообщений высшего руководства Третьего рейха. Первым практическим результатом этого успеха стал перехват планов наступления немцев в районе Курска летом 1943 г.
Эти планы были немедленно переданы советскому руководству. Переданные СССР сведения содержали не только направления ударов на Курск и Белгород, но и состав и расположение атакующих сил, а также общий план операции «Цитадель». На этот раз руководство СССР отнеслось к британскому сообщению с должным вниманием.
Немецкие планы были сорваны и в войне на Восточном фронте наступил перелом.
Вскоре немцы добавили в конструкцию Энигмы коммутирующее устройство, существенно расширив этим количество вариантов кода. Эту задачу решил Гордон Уэлчман, предложив конструкцию «диагональной доски». Метод диагональной доски Серьезная трудность с прототипом «Bombe» состояла в том, что для того, чтобы проводить одновременное сканирование, необходимо, чтобы используемые меню содержали, по меньшей мере, три петли.
Это весьма трудновыполнимое условие и лишь небольшая часть перехваченных сообщений соответствовали ему. Следовательно, область применения Bombe была бы весьма ограниченна, если бы не был найден способ существенно улучшить её производительность. Гордон Уэлчман заметил, что, исходя из свойства взаимности электрических контактов если W соединяется с Q, то это значит, что Q также соединяется с W , можно получить принципиально новый способ поиска начального расположения контактов, не требующего присутствия петель в меню. Эта идея привела к появлению дополнительной схемы, известной как метод диагональной доски, включенной во вторую версию прототипа.
С этим улучшением машина могла использовать меню только с одной петлей или, в некоторых частных случаях, вовсе без петель. Согласно Джоану Мюррею, одаренному молодому математику, работавшему над Bombe, первоначальная цель Уэлчман была упростить использование машины в случае с меню с двумя или более несвязанными сетями, которые изредка имели место.
Благодаря шифрам, военные подразделения и командиры могли постоянно держать связь. Даже если данные перехватывались вражескими силами, они были бесполезными, потому что прочитать их могли только те, кто умеет их расшифровывать. Принцип работы шифровальной машины «Энигма» Текст, который нужно было зашифровать, печатался прямо на «Энигме». Перед началом использования оператор открывал крышку аппарата и запоминал настроечную позицию — три номера, которые впоследствии будут нужны для расшифровки сообщения. После этого писался секретный текст, в котором каждый символ менялся на другой, в результате чего сообщения выглядело как случайный набор букв.
Механизм замены символов имел алгоритм, который менялся в зависимости от установленных внутрь шестерен. Клавиатура «Эниигмы» После написания сообщения, автор передавал записанные заранее три номера радисту, который отправлял их получателю при помощи азбуки Морзе. Человек с другой стороны, имевший такую же «Энигму», ставил машину на ту же настроечную позицию и печатал на аппарате непонятный набор букв. В результате этого действия он получал расшифрованный текст. Сразу же отмечу, что это — очень краткое описание принципа работы «Энигмы». Я нашел очень хорошее видео с упоминанием всех нюансов. Оно длится всего лишь 12 минут и наглядно показывает все тонкости функционирования аппарата.
Настоятельно рекомендую к просмотру — вы не будете разочарованы. Взлом шифровальной машины «Энигма» Впервые шифр «Энигмы» был взломан польскими разведчиками в 1932 году.
Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия)
Этот компьютер и был изображен на заглавной картинке статьи, его создатели: Уильям Татт алгоритм расшифровки Томас Флоуэрс реализация Colossus Таким образом двумя отделами Блетчли-парка были взломаны обе шифровальные машины Германии в большинстве случаев, и был автоматизирован процесс подбора ключей к ним. M-209 в музее. Эта машина активно использовалась на фронтах и была неоднократно захвачена. Она имела ключевую уязвимость в виде записи цифр буквами, как в Энигме. Это позволяло искать подсказки по числам, как это делал Тьюринг. Но это было не так. Судя по всему, об успехах Германии по взлому М-209 американцам не стало известно и после войны, так как эту машину использовали даже во время Войны во Вьетнаме.
Отдельное внимание заслуживают коренные американцы индейцы , которых использовали как радистов на фронте, делая ставку на то, что языки отдельных племен не были известны даже в США, не то что в Германии. Словари этих языков никогда не составлялись. В языках племен не было большинства современных слов и приходилось как-то объяснять другими словами, что мешало эффективной коммуникации. Полноценным шифрованием это не назвать, но для использования на фронте годилось в ряде случаев. Атака О криптоаналитиках США известно достаточно мало, данные о них по большей части остаются под грифом секретности и до сих пор. Известно, что в битвах за острова архипелага Сайпан 15.
Таким образом при наличии подсказок Jade-шифрование было взломано во всех случаях и процесс взлома был полностью автоматизирован. Технические характеристики, авторы и особенности реализации неизвестны. Германия Защита Энигма — тактическая шифровальная машина, использовалась в основном в полевых условиях — на фронте. Была взломана Польша, Великобритания. Стоит выделить основные причины довольно быстрого взлома Энигмы: Распространяемая до войны коммерческая версия. Частые захваты машины с установленными роторами.
Самоуверенность немцев и как следствие отсутствие фундаментальных модификаций машины в процессе войны. Человеческий фактор Энигма фото из музея Машина Лоренца — стратегическая шифровальная машина для коммуникаций самого высокого уровня, наиболее оберегаемая и как следствие не захваченная ни разу в ходе войны. Взломана Великобритания из-за человеческого фактора. Машина Лоренца из музея Атака До недавнего времени было известно в основном о провалах немецких криптоаналитиков. Да, они легко взломали тактическую машину СССР, но ее быстро вывели из эксплуатации на западном фронте. Они не усомнились в собственной Энигме, а ведь могли и ее уберечь, и вскрыть британский Typex!
Но был и успех, о котором ранее еще не писали в англоязычных и тем более русскоязычных источниках — была взломана американская тактическая машина М-209. Взломана во всех случаях из-за кодирования словами отдельных цифр. Таким же методом подбора, как это делал Тьюринг, о котором немцам известно не было. Рейнольд Вебер за написание мемуаров в 2000 году. Человек взломавший М-209 — Рейнольд Вебер в 2000 году написал об этом мемуары для внуков. Там он подробно рассказал, как именно шла работа немецких криптоаналитиков.
Как оказалось, они не уступали ни американским, ни британским коллегам. В апреле 1944 года, за 2 месяца до высадки союзников в Нормандии, была начата работа по созданию немецкой электромеханической машины по автоматизированному подбору ключей.
И талантливыми поляками был создан механизм, называемый ими «Криптологической Бомбой».
Это давало возможность читать порядка восьмидесяти процентов шифрованных сообщений. А после модернизации «Энигмы» немцы в 1937 заменили рефлекторы на своих машинах, а для ВМФ стали применять четыре ротора , процент дешифрованных сообщений еще понизился. Случилось это в 1939 году, еще перед захватом Польши нацистской Германией.
Также польское "Бюро шифров", созданное специально для "борьбы" с Enigma, имело в своем распоряжении несколько экземпляров работающей машинки, а также электромеханическую машинку Bomba, состоявшую из шести спаренных немецких устройств, которая помогала в работе с кодами. Именно она впоследствии стала прототипом для Bombe — изобретения Алана Тьюринга. Свои наработки польская сторона сумела передать британским спецслужбам, которые и организовали дальнейшую работу по взлому "загадки".
Кстати, впервые британцы заинтересовали Enigma еще в середине 20—х годов, однако, быстро отказались от идеи расшифровать код, видимо, посчитав, что сделать это невозможно. Однако с началом Второй мировой войны ситуация изменилась: во многом благодаря загадочной машинке Германия контролировала половину Атлантики, топила европейские конвои с продуктами и боеприпасами. В этих условиях Великобритании и другим странам антигитлеровской коалиции обязательно нужно было проникнуть в загадку Enigma.
За тридцать семь дней до Второй мировой польские инженеры сделали союзникам Польши подарок — подарили по одной «КриптоБомбе». Французы не смогли воспользоваться подарком, зато англичане развернули на базе польского устройства целую программу противодействия «Энигме», с кодовым названием «Ультра», действовавшую под грифом «Ультра секретно» что было выше «Сов. А в мае 1941 года в разгадке тайны «Enigma»: была захвачена немецкая подводная лодка U-110, на борту которой были «Энигма М3», комплект роторов, ключей на апрель-июнь, инструкции по шифрованию… Сэр Элистер Деннисон, начальник Государственной школы кодов и шифров, которая располагалась в огромном замке Блетчли—парк в 50 милях от Лондона, задумал и провел секретную операцию Ultra, обратившись к талантливым выпускникам Кембриджа и Оксфорда, среди которых был и известный криптограф и математик Алан Тьюринг.
Работе Тьюринга над взломом кодов машинки Enigma посвящен вышедший в 2014 году фильм "Игра в имитацию". Еще в 1936 году Тьюринг разработал абстрактную вычислительную "машину Тьюринга", которая может считаться моделью компьютера — устройства, способного решить любую задачу, представленную в виде программы — последовательности действий. В школе кодов и шифров он возглавлял группу Hut 8, ответственную за криптоанализ сообщений ВМФ Германии и разработал некоторое количество методов взлома немецкого шифратора.
Помимо группы Тьюринга, в Блетчли—парке трудились 12 тысяч сотрудников. Именно благодаря их упорному труду коды Enigma поддались расшифровке, но взломать все шифры так и не удалось. Например, шифр "Тритон" успешно действовал около года, и даже когда "парни из Блетчли" раскрыли его, это не принесло желаемого результата, так как с момента перехвата шифровки до передачи информации британских морякам проходило слишком много времени.
Все дело в том, что по распоряжению Уинстона Черчилля все материалы расшифровки поступали только начальникам разведслужб и сэру Стюарту Мензису, возглавлявшему МИ-6. Такие меры предосторожности были предприняты, чтобы немцы не догадались о раскрытии шифров. В то же время и эти меры не всегда срабатывали, тогда немцы меняли варианты настройки Enigma, после чего работа по расшифровке начиналась заново.
Мне лишь раз довелось готовить документ для Алана Тюринга, и поэтому я не могу утверждать, что знала его. Однако я уверена в том, что если бы не его работа, мы проиграли бы войну из-за голода». Также по теме: Повторит ли борьба с гомофобией ошибки борьбы с расизмом? Тюринг взламывал немецкие шифры при помощи своей машины «Бомба», которая помогла дешифровщикам расшифровывать немецкие коды шифратора «Энигма». Ахмад назвал Тюринга «одним из отцов, если не главным отцом кибернетики». Шарки начал борьбу за помилование, потому что в 1960-е годы изучал математику в Манчестерском университете у Робина Гэнди Robin Gandy , единственного аспиранта Тюринга. Гэнди стал близким другом Тюринга и исполнителем его воли.
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. Была взломана польскими криптографами на основе математического анализа. Знаменитые криптоаналитики За вековую историю криптоанализа было сделано много выдающихся открытий. Рассмотрим некоторых гениальных криптоаналитиков, которые внесли большой вклад в эту науку. Аль-Кинди Арабский ученый IX века, автор трактата о криптоанализе. Первым описал метод частотного анализа для взлома шифров подстановки.
Фридрих Касиски Прусский офицер, предложивший в XIX веке метод взлома полиалфавитного шифра Виженера на основе поиска повторяющихся фрагментов. Алан Тьюринг Английский математик, один из пионеров IT-технологий. Внес значительный вклад в криптоанализ шифровальной машины Энигма во время Второй мировой войны.
Победа и "Энигма"
Главный по новостям, кликбейту и опечаткам. Вскоре немцы добавили в конструкцию Энигмы коммутирующее устройство, существенно расширив этим количество вариантов кода. а после некоторого совершенствования именно.
Уэлчман, Гордон: биография
Криптоанализ «Энигмы» — криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны силами польских и британских спецслужб. Взломщик кода шифратора «Энигма» Алан Тюринг, покончивший с собой после обвинения в непристойном поведении в соответствии с законом против гомосексуализма, |. Энигма представляла собой как бы динамический шифр цезаря.
Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня?
В декабре 2011 года члены парламента Джон Лич и Уильям Джонс создали электронную петицию с просьбой к британскому правительству помиловать осужденного за гомосексуализм Тьюринга. Власти Великобритании отказались это сделать, сославшись на то, что «ученый был осужден за преступление, которое в то время считалось уголовно наказуемым». В Палате общин Лич привел доводы, что математик внес неоценимый вклад в победу над фашистской Германией. Лишь в 2012 году они пошли на уступки под давлением известных ученых и общественных деятелей. Авторы письма призывали премьер-министра Дэвида Кэмерона пересмотреть решение по делу Тьюринга. В 2013 году королева Великобритании Елизавета II принесла извинения Алану Тьюрингу посмертно, в 2014 году математика помиловали. В конце 2021 года Национальный банк Англии выпустит купюру номиналом 50 фунтов стерлингов с изображением Алана Тьюринга. На этой купюре разместят одну из цитат ученого и ленту с его датой рождения в виде двоичного кода. Список литературы: 1. Leavitt D.
Beavers, Anthony 2013. In Cooper, S. Barry; van Leeuwen, Jan eds. Alan Turing: His Work and Impact. Waltham: Elsevier. ISBN978-0-12-386980-7; 3. Hodges A. Hodges, Andrew. Alan Turing англ.
Mahon, A. Retrieved 10 December 2009; 6. Сингх С. Книга шифров. Тайная история шифров и их расшифровки.
Поэтому он разработал собственный метод, основанный на переборе последовательностей символов исходного текста. Вскоре немцы добавили в конструкцию Энигмы коммутирующее устройство, существенно расширив этим количество вариантов кода. Возникшую для англичан задачу решил Гордон Уэлчман , предложив конструкцию «диагональной доски». В результате этой работы в августе 1940 года была построена криптоаналитическая машина Bombe [Прим. Со временем в Блетчли-Парке было установлено более 200 машин [1] , что позволило довести темп расшифровки до двух-трёх тысяч сообщений в день [9] [Прим. Хотя Bombe претерпевала некоторые изменения в деталях, её общий вид оставался прежним: шкаф весом около тонны, передняя панель два на три метра и 36 групп роторов на ней, по три в каждой. 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]. В 1942 году , после ввода в строй четырёхроторной машины, Блетчли-парк не смог расшифровывать сообщения в течение полугода, пока 30 октября 1942 года противолодочный корабль Petard , ценой жизни двух моряков, не захватил «Энигму» с подводной лодки U-559 [1]. Секретность «Это моя курочка-ряба, которая несет золотые яйца, но никогда не кудахчет. С этой целью все действия, основанные на данных программы «Ультра» должны были сопровождаться операциями прикрытия, маскирующими истинный источник информации [Прим. Так, для передачи сведений «Ультра» в СССР использовалась швейцарская организация Lucy , располагавшая по легенде источником в верхах немецкого руководства. Для маскировки «Ультра» применялись фиктивные разведывательные полеты, радиоигра и т.
А историки полагают, что это сократило войну на два года и тем самым спасло жизни миллионам людей. Как известно, история не знает сослагательного наклонения, и сегодня никто не сможет сказать, что было бы если бы «Энигму» так и не смогли взломать. Подробнее о том, как британским криптоаналитикам удалось разгадать секрет кода самой известной шифровальной машины времен Второй мировой войны, можно узнать в Музее криптографии, где также представлены оригинал машины и симулятор, с помощью которого можно попробовать самостоятельно зашифровать или расшифровать сообщения. Книги по теме: Frederick Winterbotham. The Ultra Secret. London: Weidenfeld and Nicolson. Операция «Ультра». MedienAnalysen, 2. Bielefeld: transcript Verlag. The Codebreakers. New York. На самом деле было известно что первые два слова означают сводку прогноза погоды и от этих двух слов пытались разгадать код, который менялся каждый день. Читать полностью сообщения союзники не могли. К концу войны немцы усовершенствовали энигму доведя количество роторов с 3 до 8 штук, также добавлялся в сообщения ложный текст, который делал взлом бесполезным Сибиряк Интересный момент отметил для себя в статье. После войны закупили предполагаю захватили несколько десятков тысяч шифровальных машин Энигма, которые затем были проданы развивающимся странам. Блестяще - отличный бизнес и все секреты в кавычках им известны! Сергей Собинкин Англичане сами ее создали,далее через поляков впарили ее немцам,потом организовали операцию прикрытия и до сих пор делают вид что так и было. Если бы немцы были чуть умнее они бы легко сделали систему в тыщу раз надежней. Самый простой способ- использовать по 2 Энигмы с каждой стороны. То есть зашифровали сообщение на первой машинке,потом перешифровали сообщение на второй машинке с независимым ключом. Могли использовать шифровальную линейку или шифроблокнот для дополнительного закрытия наиболее важных мест в тексте. А сьемные буквы и цифры? А запуск в эфир текстов лишенных смысла?
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. На самом деле криптоанализ «Энигмы» представлял сложную работу, в которой помогали и английские математики во главе с Аланом Тьюрингом.
Коды, шифры и языки: тайны, которые удалось разгадать
Алан занимался криптоанализом «Энигмы» в команде с поляками, русскими и британцами. Криптоанализ "Энигмы" позволил западным союзникам во время Второй мировой войны прочитать значительное количество секретных радиопереговоров держав Оси в кодировке. Возможно, для вас это будет новостью, но Алан Тьюринг был не первым, кто расшифровал «Энигму» методом механического перебора. А после модернизации «Энигмы» (немцы в 1937 заменили рефлекторы на своих машинах, а для ВМФ стали применять четыре ротора), процент дешифрованных сообщений еще понизился.
Криптоанализ «Энигмы. Шифровальная служба Советского Союза
После изучения польских материалов Тьюринг пришёл к выводу, что использовать прежний подход с полным перебором сообщений уже не получится. Во-первых, это потребует создания более 30 машин польского типа, что во много раз превышало годовой бюджет «Station X», во-вторых, можно было ожидать, что Германия может исправить конструктивный недостаток, на котором основывался польский метод. Поэтому он разработал собственный метод, основанный на переборе последовательностей символов исходного текста. Вскоре немцы добавили в конструкцию Энигмы коммутирующее устройство, существенно расширив этим количество вариантов кода. Возникшую для англичан задачу решил Гордон Уэлчман , предложив конструкцию «диагональной доски». В результате этой работы в августе 1940 года была построена криптоаналитическая машина Bombe [Прим. Со временем в Блетчли-Парке было установлено более 200 машин [1] , что позволило довести темп расшифровки до двух-трёх тысяч сообщений в день [9] [Прим.
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].
Крипто-преобразование записывают такой формулой. Как лучше эту коллизию разрулить, я пока не знаю, будем пока просто это держать в памяти, как нерешённую задачу. Букве соответствует вектор, записанный в столбик. То же самое — в каждом столбце.
Так, в 1923 году шифровальный аппарат стал экспонатом съезда Международного почтового союза, но успеха не снискал.
Причина была в высокой цене «Энигмы» и внушительных габаритах машины Шербиуса. И все же несколько экземпляров были проданы армиям различных стран и компаниям связи. Британцы впервые столкнулись с устройством «Энигмы» в июне 1924 года, когда производитель предложил англичанам закупить партию аппаратов по немалой для того времени цене 200 долларов за штуку. Правительство Великобритании в ответ предложило зарегистрировать шифровальную новинку в патентном бюро, что автоматически вело к предоставлению полной документации на технику. Немцы пошли на этот шаг и британские криптографы получили в свое распоряжение все технические нюансы «Энигмы» задолго до Второй мировой войны. Патент на "Энигму". Восхождение немецкой шифровальной машин на Олимп началось с приходом к власти Адольфа Гитлера в 1933 году, когда началось перевооружение армии. Общее количество выпущенных аппаратов «Энигма» до конца Второй мировой войны, по разным источникам, варьируется от 100 тыс.
Использовали их повсеместно — в вермахте, в кригсмарине, в абвере, в люфтваффе и в фашистских службах безопасности. Источник: w-dog. В самой первой генерации это были три вращающихся в одной плоскости барабана диска или колеса , на каждой из сторон которых имелись 26 электрических контактов — ровно по числу букв в латинском алфавите. Контакты с обеих сторон соединялись внутри диска 26 проводами, которые формировали замену символов при наборе текста. Три диска в процессе сборки складывались вместе, касались друг друга контактами, что обеспечивало прохождение электрических импульсов сквозь весь набор барабанов на регистрирующее устройство. Сам латинский алфавит был нанесен на боковой поверхности каждого барабана. Начало работы с «Энигмой»-передатчиком ознаменовывалось набором кодового слова из букв на барабанах. Важно, чтобы приемное устройство также было настроено аналогичным кодовым словом.
Полевая шифровальная машина "Энигма". Источник: musee-armee. После того как левый диск проворачивался на один оборот, в дело вступал центральный барабан и так далее. Такое вращение дисков создавало для каждого символа текста свой уникальный контур для прохождения электрического импульса. Далее сигнал проходил через рефлектор, который представлял из себя 13 проводников, соединявших пары контактов на задней стороне третьего диска. Рефлектор разворачивал электрический сигнал обратно в барабаны, но уже совсем по другому пути. И только вот тут загоралась лампочка около буквы уже шифрованного текста. Такие «приключения» электрического сигнала обеспечивали уникальную защищенность канала связи для своего времени.
Военная версия "Энигмы" с четырьмя барабанами. Источник: e-board. С «Энигмой» на первых порах работали три человека: один читал текст, второй набирал на клавиатуре, а третий записывал по всполохам лампочек шифровку. Со временем, размеры шифровального аппарата уменьшились до габаритов печатной машинки, что позволило отправлять сообщения буквально из каждого окопа. Также немцы в ходе модернизации добавили печатающее устройство для набора зашифрованного текста. Что же еще инженеры-криптографы Третьего рейха добавили в «Энигму»? В 1930 году появилась коммутационная панель из 26 пар розеток и штепселей, которая дополнительно заменяла знаки открытого текста после основного шифрования на барабанах. Это было чисто военное усовершенствование — на коммерческих вариантах такое отсутствовало.
Долговременный ключ шифратора, который формировала коммутация дисков за счет перестановки 26 элементов, составляет астрономические 4х1026 вариантов! Сейчас программные возможности ЭВМ позволяют с легкостью перебрать такое число вариантов, но для 30-40-х это было маловероятно и долго. Также усложнял картину шифрования набор из пяти дисков «Энигмы» они все были разными из которых только три устанавливались на аппарат единовременно. Их можно тасовать в произвольном порядке, то есть всего было 10 вариантов установки на одну машину. И, наконец, регулярно сменяемая схема коммутации штепсельной панели совсем усложняла работу для криптоаналитических служб врагов фашистской Германии. Позже стали добавлять дополнительные барабаны в конструкцию. Однако, несмотря на это, «Энигму» научились полноценно «читать» уже в самом начале Второй мировой войны. Одними из лучших криптоаналитиков перед большой войной были поляки.
Еще во время гражданской войны в России и советско-польского конфликта поляки успешно дешифровали сообщения советской армии и дипломатов. Так, 2-й отдел криптоанализ польского Генерального штаба за август 1920 года «перевел» с шифрованного на польский 410 телеграмм, подписанных Троцким, Тухачевским, Гаем и Якиром.
Начиная с модели «С» механизмы стали мобильнее и надежнее.
Модель «D», появившаяся в 1927 году, была закуплена многими странами: Польшей, Англией, Голландией, Италией… Всего, по различным источникам, было изготовлено около ста тысяч разных модификаций «Энигмы». Модели отличались размерами, количеством используемых роторов, количеством используемых букв выемок и контактов на роторах. Наиболее «исторически известная» немецкая военная модификация «Энигмы» использовала двадцать шесть контактов на каждой из сторон ротора.
Каждый контакт соответствовал букве алфавита. Для символов использовались сочетания букв. То есть каждый ротор мог обеспечить двадцать шесть разных подстановок каждой буквы — элементарный шифр подмены, не слишком сложный.
Но использование нескольких роторов позволяло значительно усложнить его. Первая трехроторная машинка обеспечивала 17576 вариантов подстановки символа. Используя в следующих моделях три из пяти роторов в случайном порядке, это число возросло до 1054560 вариантов, а после добавления четвертого ротора, переваливает за миллиард.
Эта высокая степень вариативности и значительная трудность для дешифровки убедило военное ведомство Германии использовать «Загадку» для передачи шифрованных сообщений в боевых действиях. До появления таких устройств, передачи шифровали «вручную», используя таблицы. Кодировщику даже не надо было знать весь процесс шифрования: он нажимал буквы на клавиатуре типа пишущей машинки , а на выходе получал набор символов, расшифровать который мог только тот, кто имел точно такую же машинку, с таким же количеством роторов, расположенных в тех же местах, в таком же порядке, что и у кодировщика.
А для еще большего усиления шифра в военные модели добавилась коммутационная панель, позволявшая подменивать пары букв до роторов и после. То есть, даже имея «синхронизированную» машинку, невозможно было узнать первоначального послания, не зная положения кабелей в коммутационной панели. Историю декодирования машины Enigma мы знаем в основном по голливудским блокбастерам о подводных лодках.
Однако фильмы эти, по мнению историков, имеют мало общего с реальностью. Например, в картине 2000 года «U-57» рассказывается о секретном задании американских моряков захватить шифровальную машинку Enigma, находящуюся на борту немецкой субмарины U-571. Действие разворачивается в 1942 году в Северной Атлантике.
Несмотря на то, что фильм отличается зрелищностью, история, рассказанная в нем, совершенно не отвечает историческим фактам. Подводная лодка U-571 действительно состояла на вооружении нацистской Германии, но была потоплена в 1944 году, а машинку Enigma американцам удалось захватить лишь в самом конце войны, и серьезной роли в приближении Победы это не сыграло. К слову, в конце фильма создатели сообщают исторически верные факты о захвате шифратора, однако появились они по настоянию консультанта картины, англичанина по происхождению.