Enigma šifravimo mašina, kuri iššifravo. Informacijos saugumas Antrojo pasaulinio karo metu: įsilaužimas į Enigmą

Tačiau pirmoji „Enigma“ pradėjo naudoti Vokietijos karinį jūrų laivyną. Tai buvo Funkschlüssel C modelis nuo 1925 m. 1934 m. laivynas priėmė karinio laivyno modifikaciją (Funkschlüssel M arba M3). Kariuomenės komanda tuo metu naudojo tik 3 rotorius, o M3 didesniam saugumui iš 5 rotorių buvo galima pasirinkti 3. 1938 metais komplektą papildė dar 2 rotoriai, 1939 metais dar 1, tad atsirado galimybė pasirinkti 3 iš 8 rotorių. O 1942 metų vasarį Vokietijos povandeninis laivynas buvo aprūpintas 4 rotorių M4. Nešiojamumas buvo išsaugotas: atšvaitas ir 4-asis rotorius buvo plonesni nei įprastai. Tarp masyvių „Enigma“ M4 buvo saugiausias. Ji turėjo spausdintuvą (Schreibmax) kaip nuotolinį pultą vado kabinoje, o signalininkas dirbo su šifruotu tekstu, neturėdamas prieigos prie slaptų duomenų. Tačiau buvo ir specialioji įranga. Abwehr (karinė žvalgyba) naudojo 4 rotorių Enigma G. Šifravimo lygis buvo toks aukštas, kad kitos Vokietijos institucijos negalėjo jo perskaityti. Siekdamas perkeliamumo (27x25x16 cm), Abwehr atsisakė pataisų skydelio. Dėl to britams pavyko įsilaužti į mašinos apsaugą, o tai labai apsunkino vokiečių agentų darbą Didžiojoje Britanijoje. „Enigma T“ („Tirpitz Machine“) buvo sukurtas specialiai bendravimui su sąjungininke Japonija. Su 8 rotoriais patikimumas buvo labai didelis, tačiau mašina buvo beveik nenaudojama. M4 pagrindu buvo sukurtas M5 modelis su 12 rotorių komplektu (4 darbiniai / 8 keičiami). O M10 buvo spausdintuvas atviriems / uždariems tekstams. Abi mašinos turėjo dar vieną naujovę – tarpams užpildyti skirtą rotorių, kuris labai padidino šifravimo patikimumą. Kariuomenė ir oro pajėgos šifravo pranešimus grupėmis po 5 simbolius, karinis jūrų laivynas – po 4 ženklus. Siekiant apsunkinti priešo perimtų pranešimų iššifravimą, tekstuose buvo ne daugiau kaip 250 simbolių; ilgieji buvo suskaidomi į gabalus ir užšifruoti skirtingais raktais. Siekiant padidinti apsaugą, tekstas buvo užkimštas "šiukšlių" ("laiškų salotos"). 1945 m. vasarą buvo planuota perginkluoti visų tipų kariuomenę M5 ir M10, tačiau laikas praėjo.

Taigi, kaimynai buvo „apakinti“ dėl Vokietijos karinio pasiruošimo. Vokiečių radijo ryšio aktyvumas išaugo daug kartų, o pasiklausymų iššifruoti tapo neįmanoma. Pirmieji sunerimo lenkai. Stebėdami pavojingą kaimyną, 1926 metų vasarį jie staiga negalėjo perskaityti Vokietijos karinio jūrų laivyno, o nuo 1928 metų liepos – ir Reichsvero kodų. Tapo aišku: jie perėjo prie mašininio šifravimo. Sausio 29 dieną Varšuvos muitinė aptiko „pamestą“ siuntinį. Griežtas Berlyno prašymas jį grąžinti atkreipė dėmesį į dėžutę. Buvo reklaminė „Enigma“. Tik išstudijavus jį padovanojo vokiečiams, tačiau tai nepadėjo atskleisti jų gudrybių, o jie jau turėjo sustiprintą automobilio versiją. Specialiai kovai su Enigma Lenkijos karinė žvalgyba sukūrė „Šifrų biurą“ iš geriausių matematikų, kurie laisvai kalbėjo vokiškai. Jiems pasisekė tik po 4 metų žymėjimo laiko. Sėkmė atėjo Vokietijos gynybos ministerijos karininko asmenyje, kurį 1931 metais „nupirko“ prancūzai. Hansas-Thilo Schmidtas („agentas Ashe“), atsakingas už pasenusių tuometinės 3 rotorių „Enigma“ kodų sunaikinimą, pardavė juos prancūzams. Gavau juos ir instrukcijas. Sužlugdytam aristokratui prireikė pinigų ir jį įžeidė tėvynė, neįvertinusi jo nuopelnų Pirmajame pasauliniame kare. Prancūzų ir Didžiosios Britanijos žvalgyba neparodė jokio susidomėjimo šiais duomenimis ir perdavė juos lenkų sąjungininkams. 1932 metais talentingas matematikas Marianas Rejewskis ir jo komanda įsilaužė į stebuklų mašiną: „Ashe dokumentai tapo mana iš dangaus: akimirksniu atsivėrė visos durys“. Prancūzija iki pat karo teikė lenkams informaciją apie agentus, o jiems pavyko sukurti Enigma imitatoriaus aparatą, pavadintą „bomba“ (populiari ledų rūšis Lenkijoje). Jo šerdis buvo 6 Enigmos, prijungtos prie tinklo, galinčios per 2 valandas surūšiuoti visas 17576 trijų rotorių pozicijas, t.y. visus įmanomus pagrindinius variantus. Jos jėgų pakako Reichsvero ir oro pajėgų raktams atidaryti, tačiau karinio jūrų laivyno raktų padalinti nepavyko. „Bombas“ pagamino AVA Wytwurnia Radiotechniczna (būtent ji 1933 m. atgamino vokišką „Enigmą“ – 70 vienetų!). Likus 37 dienoms iki Antrojo pasaulinio karo pradžios lenkai perdavė savo žinias sąjungininkams, padovanodami po vieną „bombą“. Vermachto sugniuždyti prancūzai pametė automobilį, tačiau britai iš savo pagamino pažangesnę ciklometro mašiną, kuri tapo pagrindiniu Ultra programos įrankiu. Ši „Enigma“ kovos su programa buvo geriausiai saugoma Didžiosios Britanijos paslaptis. Čia iššifruoti pranešimai buvo pažymėti „Ultra“, kuris yra aukštesnis nei „Visiškai slaptas“. Bletchley Park: Stotis X: Po Pirmojo pasaulinio karo britai atleido savo kriptologus. Prasidėjo karas su naciais – ir reikėjo skubiai sutelkti visas pajėgas. 1939 m. rugpjūtį grupė kodų laužymo specialistų, prisidengdama medžiotojų kompanija, įvažiavo į Bletchley Park dvarą, esantį 50 mylių nuo Londono. Čia, iššifravimo centre „Station X“, kurį asmeniškai valdė Churchillis, susiliejo visa informacija iš JK ir už jos ribų esančių radijo perėmimo stočių. Britų tabulavimo mašinos čia pastatė pirmąją Tiuringo bombų iššifravimo mašiną (tai buvo pagrindinis britų krekeris), kurios šerdį sudarė 108 elektromagnetiniai būgnai. Ji išnagrinėjo visas šifro rakto parinktis su žinoma iššifruoto pranešimo struktūra arba paprastojo teksto dalimi. Kiekvienas būgnas, besisukantis 120 apsisukimų per minutę greičiu, vienu pilnu apsisukimu išbandė 26 raidžių variantus. Eksploatacijos metu mašina (3,0 x2,1 x0,61 m, svoris 1 tona) tiksėjo kaip laikrodis, kas patvirtino jos pavadinimą. Pirmą kartą istorijoje mašinos masiškai gaminamus šifrus išsprendė pati mašina.

Norint dirbti, reikėjo iki smulkmenų išmanyti fizinius Enigmos principus, o vokiečiai nuolat tai keitė. Britų komanda iškėlė užduotį: būtinai gauti naujas mašinos kopijas. Prasidėjo tikslinė medžioklė. Pirma, ant Norvegijoje numušto Junkers, jie paėmė Enigma-Luftwaffe su raktų rinkiniu. Vermachtas, sutriuškinęs Prancūziją, taip greitai pažengė į priekį, kad viena ryšių įmonė aplenkė savąją ir buvo paimta į nelaisvę. „Enigma“ kolekcija buvo papildyta armijos. Su jais buvo greitai susidorota: Vermachto ir Liuftvafės šifrai ant Didžiosios Britanijos būstinės stalo pradėjo kristi beveik kartu su vokiškuoju. Labai reikėjo sunkiausio – jūrinio M3. Kodėl? Pagrindinis britų frontas buvo jūros frontas. Hitleris bandė juos pasmaugti blokada, blokuodamas maisto, žaliavų, kuro, įrangos ir amunicijos tiekimą salos šaliai. Jo ginklas buvo Reicho povandeninis laivynas. Grupinė „vilkų gaujos“ taktika gąsdino anglosaksus, jų nuostoliai buvo didžiuliai, jie žinojo apie M3 egzistavimą: U-33 povandeniniame laive buvo užfiksuoti 2 rotoriai, o U-13 – nurodymai. Per komandų reidą Lofotenų salose (Norvegija) vokiečių krabų patruliuose jie paėmė 2 rotorius iš M3 ir vasario raktus, vokiečiams pavyko nuskandinti automobilį. Be to, visai atsitiktinai paaiškėjo, kad Atlante plaukiojo vokiečių nekariniai laivai, gabendami specialius ryšius. Taigi Karališkojo laivyno minininkas „Griffin“ prie Norvegijos krantų apžiūrėjo neva olandų žvejybos laivą „Polaris“. Įgula, kurią sudarė stiprūs vaikinai, sugebėjo išmesti du maišus per bortą, vieną jų pagavo britai. Buvo šifravimo įrenginio dokumentai. Be to, per karą nutrūko tarptautinis keitimasis orų duomenimis – ir atsivertę „žvejai“ iš Reicho patraukė į vandenyną. Jie laive turėjo Enigma ir nustatymus kiekvienai dienai 2–3 mėnesius, priklausomai nuo kelionės trukmės. Jie reguliariai perduodavo orus ir juos buvo lengva rasti. Sulaikyti „meteorologų“ išėjo specialios Karališkojo laivyno operatyvinės grupės. Greiti naikintojai tiesiogine prasme paėmė priešą „ant ginklo“. Šaudydami jie stengėsi „vokiečio“ ne paskandinti, o įvaryti jo ekipažą į paniką ir neleisti sunaikinti specialios technikos. 1941 m. gegužės 7 d. Miuncheno traleris buvo sulaikytas, tačiau radijo operatoriui pavyko išmesti „Enigma“ ir „May Keys“ už borto. Tačiau kapitono seife jie rado birželio raktus, trumpojo nuotolio šifro knygą, orų kodų žurnalą ir karinio jūrų laivyno koordinačių tinklelį. Siekdama nuslėpti gaudymą, anglų spauda rašė: „Mūsų laivai mūšyje su vokiečiu“ Miunchenas „užėmė savo įgulą, kuri paliko laivą, užtvindydama jį“. Kasyba padėjo: laikas nuo pranešimo perėmimo iki jo iššifravimo sutrumpėjo nuo 11 dienų iki 4 valandų! Bet dabar raktai pasibaigė, reikėjo naujų.Kapitono Lempto klaida Vokiečių povandeninio laivo U-110 atidavimas britams. 1941 metų gegužės 9 d Pagrindinis laimikis buvo gautas 1941 m. gegužės 8 d., gaudant povandeninį laivą U-110, vadas leitenantas Julius Lempas užpuolė vilkstinę OV-318. Bombardavus U-110, eskorto laivai privertė ją pakilti į paviršių. Naikintojo HMS Bulldog kapitonas nuėjo taranuoti, tačiau pamatęs, kad vokiečiai iš panikos šoka už borto, laiku nusisuko. Įlipę į pusiau panirusią valtį, įlaipinimo grupė išsiaiškino, kad įgula net nebandė sunaikinti slaptos ryšių įrangos. Tuo metu kitas laivas iš vandens iškėlė gyvus vokiečius ir uždarė juos į triumą, kad paslėptų, kas vyksta. Tai buvo labai svarbu. U-110 paėmė: tvarkingą Enigma M3, rotorių komplektą, raktus balandžio-birželio mėnesiams, šifravimo instrukcijas, radiogramas, žurnalus (personalo, navigacijos, signalų, radijo ryšio), jūrų žemėlapius, minų laukų Šiaurės jūroje diagramas ir prie kranto Prancūzija, IXB tipo laivų naudojimo instrukcija. Grobis buvo lyginamas su pergale Trafalgaro mūšyje, ekspertai pavadino tai „dangaus dovana“. Apdovanojimus jūreiviams įteikė pats karalius Jurgis VI: „Jūs nusipelnėte daugiau, bet dabar aš to negaliu“ (per apdovanojimų sistemą vokiečių agentai galėjo pasiekti automobilio praradimo faktą). Iš visų buvo paimtas abonementas, U-110 gaudymas buvo atskleistas tik 1958 m. Išdarinėta valtis paslapties sumetimais buvo nuskandinta. Kapitonas Lempas mirė. Apklausus likusius vokiečius paaiškėjo, kad jie nežinojo apie paslapties praradimą. Bet kokiu atveju buvo imtasi dezinformavimo priemonių, su kaliniais jie skundėsi ir apgailestavo: „Nepavyko nusileisti į valtį, ji staiga nuskendo“. Slaptumo sumetimais jie net užkodavo jos gaudymą: „Operacija Primula“. Sukrėstas savo sėkmės, pirmasis jūrų lordas Poundas radijo ryšiu perdavė: „Sveikinu iš visos širdies. Jūsų reto grožio gėlė. Trofėjai iš U-110 atnešė daug gero. Su naujausia informacija, Bletchley Park įsilaužėliai pradėjo reguliariai skaityti ryšius tarp Reicho povandeninio laivo būstinės ir valčių vandenyne, sulaužydami daugumą pranešimų, saugomų Hydra šifru. Tai padėjo atverti kitus karinio jūrų laivyno kodus: „Neptūnas“ (sunkiesiems laivams), „Zuid“ ir „Medusa“ (Viduržemio jūrai) ir kt. Pavyko nugalėti Vokietijos žvalgybos ir aprūpinimo laivų tinklą. povandeninių laivų flotilė („piniginės karvės“ Atlante). Operatyvinės žvalgybos centras išsiaiškino Vokietijos pakrantės kelionės detales, pakrančių vandenų kasybos schemas, povandeninių laivų reidų laiką ir kt. e. Jūrų vilkstinės pradėjo apeiti „vilkų būrius“: nuo birželio iki rugpjūčio „Doenico vilkai“ Atlante aptiko tik 4 % vilkstinių, nuo rugsėjo iki gruodžio – 18 %. O vokiečiai, manydami, kad U-110 jų paslaptį nunešė į bedugnę, ryšio sistemos nekeitė. Admirolas Dönitzas: „Lempas atliko savo pareigą ir mirė kaip didvyris“. Tačiau 1959 metais pasirodžius Roskildės knygai „Slaptas gaudymas“ herojus vokiečių veteranų akyse tapo jo garbę sutepusiu niekšu: „Jis neįvykdė įsakymo sunaikinti slaptą medžiagą! Šimtai mūsų laivų buvo nuskendę, tūkstančiai povandeninių laivų žuvo veltui“, „jei jis nebūtų žuvęs nuo britų, turėtume jį nušauti“. O 1942 m. vasarį 4 rotorių M4 laivuose pakeitė 3 rotorių M3. Bletchley Parkas vėl atsitrenkė į sieną. Liko tikėtis naujo automobilio paėmimo, kuris įvyko 1942 m. spalio 30 d. Šią dieną į šiaurės rytus nuo Port Saido esantis vadas leitenanto Heidtmanno U-559 buvo smarkiai apgadintas britų giluminių užtaisų. Pamatę, kad laivas skęsta, įgula iššoko už borto nesugadinusi šifravimo technologijos. Ją rado naikintuvo Petard jūreiviai. Vos perdavus grobį į pagalbą atėjusiai įlaipinimo grupei, apdaužyta valtis staiga apsivertė ir du drąsuoliai (Colin Grazier, Antony Fasson) nuplaukė su juo į kilometro gylį. Grobis buvo M4 ir lankstinukai „Short Call Sign Log“/“Short Weather Code“, atspausdinti tirpikliu ant rožinio blotingo popieriaus, kurį radistas turi išmesti į vandenį, pastebėjęs pirmąjį pavojaus ženklą. Būtent su jų pagalba 1942 m. gruodžio 13 d. buvo atidaryti kodai, kurie iš karto štabui suteikė tikslius duomenis apie 12 vokiečių katerių pozicijas. Po 9 mėnesių užtemimo vėl prasidėjo šifrų skaitymas, kuris nenutrūko iki pat karo pabaigos. Nuo šiol „vilkų būrių“ sunaikinimas Atlante buvo tik laiko klausimas. Iškart po pakilimo iš vandens vokiečių povandeniniai laivai buvo visiškai nurengti ir nunešti visi drabužiai, siekiant ieškoti žvalgybai dominančių dokumentų (pavyzdžiui, Enigma šifravimo mašinos kodų lentelių). Sukurta visa tokių operacijų technologija. Laivas buvo priverstas išplaukti į paviršių bombomis ir pradėjo apšaudyti iš kulkosvaidžių, kad laive likę vokiečiai nepradėtų potvynių. Tuo tarpu link jo ėjo įlaipinimo grupė, kurios tikslas buvo ieškoti „prie radijo stoties kažko panašaus į rašomąją mašinėlę“, „6 colių skersmens diskų“, bet kokių žurnalų, knygų, popierių. Reikėjo veikti. greitai, ir tai ne visada buvo įmanoma. Dažnai žmonės mirdavo nieko naujo nesulaukę. Iš viso britai užėmė 170 mįslių, įskaitant. valandos 3-4 jūrų M4. Tai leido paspartinti iššifravimo procesą. Vienu metu įtraukus 60 „bombų“ (t. y. 60 komplektų iš 108 būgnų), sprendimo paieška sutrumpėjo nuo 6 valandų iki 6 minučių. Tai jau leido greitai reaguoti į atskleistą informaciją. Karo piko metu ištisą parą dirbo 211 „bombų“, kasdien perskaitydamos iki 3 tūkstančių vokiškų šifrų. Jas pamainomis aptarnavo 1675 operatorės ir 265 mechanikai. Kai stotis X nebegalėjo susidoroti su didžiuliu radijo perėmimų srautu, dalis darbų buvo perduota JAV. Iki 1944 metų pavasario ten veikė 96 „Turingo bombos“, atsirado visa iššifravimo gamykla. Amerikietiškame modelyje atitinkamai su 2000 aps./min., iššifravimas buvo 15 kartų greitesnis. Susidūrimas su M4 tapo kasdienybe. Tiesą sakant, čia ir baigėsi kova su Enigma.

Elektrinės rotacinės šifravimo mašinos „Enigma“ istorija prasideda 1917 m., kai patentą gavo olandas Hugo Kochas. Kitais metais patentą nupirko Arthur Scherbius, kuris pradėjo komercinę veiklą, pardavinėdamas mašinos kopijas tiek privatiems asmenims, tiek Vokietijos kariuomenei bei laivynui. Pardavimai buvo menki iki XX amžiaus trečiojo dešimtmečio vidurio, iš dalies dėl didelės kainos.

1924 m. birželį įrenginiu susidomėjo Didžiosios Britanijos kriptografijos tarnyba (40 kab.). Tam tikslui iš Vokietijos įmonės „Chiffrier-maschinen AG“, gaminusios „Enigma“, buvo nupirkta mašinų partija. Viena iš sandorio sąlygų buvo patento įregistravimas Didžiosios Britanijos patentų biure, kurio dėka kriptografijos tarnyba gavo prieigą prie kriptografinės schemos aprašymo.

Lenkijos scena

Pirmieji su Enigma užšifruoti pranešimai buvo perimti 1926 m. Tačiau jie ilgai negalėjo jų perskaityti. 1929 m. sausį į Varšuvos muitinę atsitiktinai pateko dėžė su komercine Enigma versija. Vokietija paprašė grąžinti dėžę, po to jos turiniu susidomėjo lenkai. Lenkijos šifravimo biuro užsakymu mašiną ištyrė AVA specialistai, įskaitant jos vadovą kriptoanalitiką Anthony Palthą, o po to dėžė buvo išsiųsta į Vokietijos ambasadą. Mašinos tyrimas neleido iššifruoti pranešimų, be to, vokiečių kariuomenė naudojo savo, patobulintą „Enigma“ versiją.

1928-29 metais Lenkijoje buvo surengti pirmieji kriptografijos matematikos kursai. Susirinko dvi dešimtys matematikos mokinių, mokančių vokiečių kalbą. Trys iš studentų – Marian Rejewski, Henryk Zygalski ir Jerzy Rozhitsky – įstojo į Šifravimo biuro tarnybą. Vėliau būtent jie gaus pirmuosius rezultatus atidarę Enigma kodą.

1931 metais Vokietijos gynybos ministerijos šifravimo biuro darbuotojas Hansas-Thilo Schmidtas, jau tapęs Ašės agentu, pradėjo perduoti prancūzų žvalgybai pasenusius kodus, kuriuos pagal oficialias pareigas jam reikėjo sunaikinti. taip pat perdavė karinės Enigma versijos naudojimo instrukcijas. Tarp priežasčių, paskatinusių Hansą-Thilo tai padaryti, buvo materialinis atlygis ir pasipiktinimas gimtąja šalimi, kuri neįvertino jo sėkmių Pirmojo pasaulinio karo metu, ir pavydas dėl karinės jo brolio Rudolfo Schmidto karjeros. Pirmieji du dokumentai buvo „Gebrauchsanweisung für die Chiffriermaschine Enigma“ ir „Schlüsselanleitung für die Chiffriermaschine Enigma“. Tačiau Prancūzijos ir Didžiosios Britanijos žvalgybos gautais duomenimis nepasidomėjo – tikriausiai buvo manoma, kad Enigma šifro atidaryti neįmanoma. Prancūzų žvalgybos pulkininkas Gustave'as Bertranas perdavė medžiagą Lenkijos „Šifrų biurui“ ir toliau perduodavo jiems tolesnę informaciją iš agento iki 1939 m. rudens.

pataisų skydelio nustatymai; (vok. Steckerverbindungen)
rotorių montavimo tvarka; (vok. Walzenlage)
žiedų padėtis; (vokiškai: Ringstellung)
pradiniai rotorių nustatymai. (vokiečių Kenngruppen)

Tačiau operatorius neturėjo naudoti dienos raktasšifruoti pranešimus. Vietoje to operatorius sugalvojo naują trijų raidžių raktą (vok. Spruchschlüssel) ir du kartus užšifravo jį naudodamas dienos raktą. Po to pagal sugalvotą raktą buvo pakeisti rotorių nustatymai, o pranešimas užšifruotas.

Mariano pastangos buvo sutelktos į pranešimų protokolo pažeidžiamumo analizę, ty pranešimo rakto pasikartojimą. Iš kasdienių žinučių buvo atrinktos pirmosios šešios raidės ir pagal jas sudaryta korespondencijos lentelė (pavyzdžiai paimti iš Singho knygos):

1 žinutė	L	O	K	R	G	M	…
2 žinutė	M	V	T	X	Z	E	…
3 žinutė	J	K	T	M	P	E	…
4 žinutė	D	V	Y	P	Z	X	…

1 raidė	A	B	C	D	E	F	G	H	aš	J	K	L	M	N	O	P	K	R	S	T	U	V	W	X	Y	Z
4 raidė				P						M		R	X

Jei pranešimų buvo pakankamai, tada lentelė buvo užpildyta visiškai.

1 raidė	A	B	C	D	E	F	G	H	aš	J	K	L	M	N	O	P	K	R	S	T	U	V	W	X	Y	Z
4 raidė	F	K	H	P	L	W	O	G	B	M	V	R	X	U	Y	C	Z	aš	T	N	J	E	A	S	D	K

Pilnos lentelės versijos ypatumas buvo tas, kad nors dienos raktas išlieka nepakitęs, lentelės turinys taip pat nesikeičia. Ir su didele tikimybe, atvirkščiai. Galima būtų sudaryti lentelių katalogą... bet jų skaičius yra 26!, todėl šis darbas artimiausioje ateityje tampa neįmanomas. Reevskis pradėjo bandyti atskirti kai kuriuos raštus iš lentelių arba rasti kai kuriuos struktūrinius modelius. Ir jam pavyko. Jis pradėjo svarstyti tokios formos raidžių grandines:

1 raidė	A	B	C	D	E	F	G	H	aš	J	K	L	M	N	O	P	K	R	S	T	U	V	W	X	Y	Z
A→F→W→A	↓					↓																	↓
4 raidė	F	K	H	P	L	W	O	G	B	M	V	R	X	U	Y	C	Z	aš	T	N	J	E	A	S	D	K

Visos lentelės pavyzdyje aukščiau yra 4 tokios grandinės:

A→F→W→A
B → Q → Z → K → V → E → L → R → I → B
C → H → G → O → Y → D → P → C
J → M → X → S → T → N → U → J

Kitas Mariano atradimas buvo tas, kad nors konkrečios raidės visiškai priklausė nuo kasdienio Enigma nustatymo, grandinių ir raidžių skaičius jose buvo nustatomas tik pagal rotorių nustatymus. Kadangi rotorių skaičius buvo 3 (bet jie galėjo būti bet kokia tvarka), o pradinį nustatymą sudarė trys lotyniškos abėcėlės raidės, parinkčių skaičius buvo lygus 3! ∗ 26 3 = 105456 (\displaystyle 3!*26^(3)=105456). Tai buvo žymiai mažiau nei 26!, todėl naudojant pastatytas (arba pavogtas) Enigma mašinas buvo galima sudaryti katalogą su visomis įmanomomis grandinėmis. Šis darbas užtruko beveik metus, bet rezultatas buvo galimybė skaityti vokišką korespondenciją.

Kaip pažymi Singhas, Rejewskiui pavyko susidoroti su šia užduotimi gebėjimas padalinti problemą į du komponentus (rotoriaus nustatymus ir kištukinės plokštės nustatymus), taip pat „Cipher Bureau“ matematikų ir Schmidto pagalba:

Atkūrus dienos rotoriaus nustatymus, beliko išsiaiškinti kištukinės plokštės nustatymus. Kriptografiniu požiūriu tai buvo paprastas monoalfabetinis šifras, papildomai apribotas tik 6 raidžių pakaitalų poromis. Teksto dažnai net nereikėjo atlikti dažninės kriptoanalizės, o tiesiog pažvelgti į tokias eilutes kaip „alliveinbelrin“ (angl. atvyksta į Berlyną su pakaitalu R ↔ L) ir kitas, kurias buvo lengva atkurti „iš akies“.

1934 m. Vokietija pradėjo keisti rotorių padėtį kas mėnesį, o ne kas ketvirtį. Reaguodamas į tai, Marian Rejewski sukūrė prietaisą, vadinamą „ciklometru“, kad greitai atkurtų ciklų katalogą.

1938 m. gruodžio 15 d. Vokietija pridėjo 4 ir 5 rotorius, o 1939 m. sausio 1 d. jungčių skaičių padidino nuo 6 iki 10. Visa tai labai apsunkino Enigmos kriptoanalizę.

PC Bruno

Britų scena

Tolesnis „Enigma“ įsilaužimo darbas vyko „Station X“ – slaptame britų žvalgybos centre, vėliau žinomame kaip „Bletchley Park“.

Personalas

Projekto vadovu buvo paskirtas veteranas karinės žvalgybos karininkas Alistairas Dennistonas. Iššifravimo darbams vadovavo Denniston kolega 40 kambaryje, žinomas kalbininkas ir kriptoanalitikas Alfredas Knoxas ("Dilly" Knox). Matematikos profesorius Gordonas Welchmanas buvo atsakingas už bendrą darbo organizavimą. Dennistonas, remdamasis intelektu, pradėjo samdyti kriptoanalitikų personalą: kalbininkus, matematikus, šachmatininkus, čempionus kryžiažodžių sprendėjus, egiptologus ir net paleontologus. Visų pirma, vienas pirmųjų buvo priimtas garsusis šachmatų meistras Stuartas Milneris-Barry. Tarp matematikų buvo jaunas logikos profesorius iš Kembridžo – Alanas Turingas.

Metodas

Priešo radijo pranešimus perėmė dešimtys priimančių stočių, kurios turėjo kodinį pavadinimą „Y stotis“. Bletchley Park kasdien gaudavo tūkstančius tokių pranešimų. „Bletchley Park“ dispozicijoje buvo tiksli „Enigma“ kopija, todėl pranešimų iššifravimas apsiribojo diskų diegimo ir vėlesniems modeliams prijungiamojo jungiklio pasirinkimu. Užduoties sudėtingumą dar labiau apsunkino tai, kad rotoriaus nustatymai keitėsi kasdien, todėl iššifravimo paslaugos dirbo visą parą trimis pamainomis.

„Enigma“ dizainas, kai naudojamas teisingai, užtikrino beveik visišką slaptumą. Tačiau praktiškai „Enigma“ vartotojai vokiečiai dažnai elgdavosi nerūpestingai, duodavo užuominų britų analitikams (tokie įkalčiai anglų studentų slenge buvo vadinami lovelės). Iššifravimo metodas buvo pagrįstas tokių klaidų naudojimu ir sisteminimu.

Užuominos buvo bet kokie dažnai pasikartojantys tekstai, tokie kaip sveikinimai, skaičiai (koduojami tarimu: „vienas“, „du“ ir pan.). Visos užuominos buvo įrašytos į kartoteką (indeksą) kartu su kontekstu: radijo operatoriaus rašysena, perdavimo vieta ir laikas ir kt.

Nesant reikiamo skaičiaus įkalčių, ypač didelių operacijų išvakarėse, buvo imtasi specialių priemonių jiems gauti. Ši technika buvo kodiniu pavadinimu „sodininkystė“ (angl. gardening). Pavyzdžiui, prieš išvykstant kitai poliarinei kolonai buvo atlikta parodomoji tam tikros jūros atkarpos kasyba. Jei priešas pranešė apie išminavimo rezultatus, nurodydamas anksčiau žinomas koordinates, tai davė norimą užuominą.

Turingas

Vienas pagrindinių Bletchley Parko teoretikų buvo Alanas Turingas. Išstudijavęs lenkišką medžiagą, Turingas priėjo prie išvados, kad nebebus įmanoma taikyti ankstesnio požiūrio su pilnu pranešimų išvardinimu. Pirma, tam reikėtų sukurti daugiau nei 30 lenkiško tipo mašinų, o tai daug kartų viršijo metinį „X stoties biudžetą“, antra, būtų galima tikėtis, kad Vokietija galės ištaisyti konstrukcijos ydą, kuria buvo grindžiamas lenkiškas metodas. . Todėl jis sukūrė savo metodą, pagrįstą šaltinio teksto simbolių sekų surašymu.

Netrukus vokiečiai į „Enigma“ dizainą pridėjo perjungimo įrenginį, taip žymiai padidindami kodo parinkčių skaičių. Britams iškilusią problemą išsprendė Gordonas Welchmanas, pasiūlęs „įstrižinės lentos“ dizainą. Dėl šio darbo 1940 m. rugpjūčio mėn. buvo pastatyta kriptovaliutinė mašina. bomba. Laikui bėgant Bletchley parke buvo įdiegta daugiau nei 200 mašinų, kurios leido padidinti iššifravimo greitį iki dviejų ar trijų tūkstančių pranešimų per dieną.

Nors „Bombe“ detalėse buvo šiek tiek pakeitimų, bendra išvaizda išliko tokia pati: apie toną sverianti spinta, du kartus trys metrai priekinis skydelis ir 36 rotorių grupės, po tris kiekvienoje. Mašinos naudojimas reikalavo specialių įgūdžių ir labai priklausė nuo palydovų – moterų savanorių iš Moterų karališkosios jūrų tarnybos – kvalifikacijos. (Anglų). Vėliau dalį darbų perkėlus į JAV, kartu su technologijomis buvo išsiųsta ir dalis darbuotojų.

„Gyva“ informacija

Kartkartėmis Vokietija atlikdavo struktūrinius mašinos pakeitimus arba kaip nors sustiprindavo kriptografinę apsaugą. Tokiais atvejais „Bletchley Park“ kriptoanalitikai buvo bejėgiai, todėl skubiai reikėjo tolesnio darbo, kad būtų galima rasti pakeitimų aprašymą ar bent jau naujas „Enigma“ instrukcijų ir mašinų kopijas.

Paslaptis

„Tai mano višta, kuri deda auksinius kiaušinius, bet niekuomet nečiulpia.

Winstonas Churchillis Bletchley parke

Britų vyriausybė padarė viską, kas įmanoma, kad nuslėptų savo sėkmę iššifruojant vokiškus šifrus tiek nuo priešo, tiek nuo SSRS vadovybės. Šiuo tikslu visi veiksmai, pagrįsti Ultra programos duomenimis, turėjo būti atliekami su priedangomis, kurios užmaskuoja tikrąjį informacijos šaltinį. Taigi informacijai iš Ultra į SSRS perduoti buvo pasitelkta šveicarų organizacija Lucy, kuri, pasak legendos, turėjo šaltinį Vokietijos vadovybės viršūnėje. Iš Liusės gautą informaciją SSRS perdavė sovietinės žvalgybos Šveicarijoje gyventojas Sandoras Rado.

„Ultrai“ užmaskuoti buvo naudojami fiktyvūs žvalgybiniai skrydžiai, radijo žaidimas ir kt.

Apie „Ultra“ programos egzistavimą žinojo griežtai ribotas žmonių ratas, kurių skaičius siekė apie dešimt žmonių. Reikiamą informaciją į paskirties vietą perdavė žvalgybos padalinių tinklas, komandiruotas į kariuomenės ir karinio jūrų laivyno vadų būstinę. Tuo pačiu metu informacijos šaltinis nebuvo atskleistas, todėl britų vadovybė kartais nuvertino gana patikimą Ultra informaciją ir didelius nuostolius (žr. lėktuvnešio „Glories“ nuskendus).

SSRS

Tarp Didžiosios Britanijos gautos informacijos buvo informacijos apie pasirengimą invazijai į SSRS. Nepaisant rizikos atskleisti šaltinį, informacija buvo perduota sovietų valdžiai. Tačiau Stalinas netikėjo puolimo galimybe.

Rezultatų vertinimai

Kai kurie autoriai nurodo, kad šiuolaikiniu požiūriu Enigma šifras nebuvo labai patikimas. Tačiau vienu metu jos absoliutus patikimumas nekėlė abejonių tarp vokiečių specialistų: iki pat karo pabaigos vokiečių vadovybė įslaptintos informacijos nutekėjimo priežasčių ieškojo bet kur, bet ne Enigmos atskleidime. Štai kodėl britų kodų laužytojų sėkmė tapo ypač vertingu indėliu į pergalę prieš nacizmą.

Po karo

taip pat žr

Pastabos

Buvo ir klaidų: tarp pakviestųjų į projektą buvo biologas, vadas leitenantas Jeffrey Tundy, specialistas kriptožaidėjai
Maxas Newmanas, Tomas Flowersas ir kiti specialistai į Bletchley parką atvyko vėliau dėl darbo su Tunny šifru.
Enigma šifrą naudojo ne tik kariuomenė, aviacija ir laivynas, bet ir karinė žvalgyba (Abwehr), geležinkelis ir kitos tarnybos. Visi jie naudojo savo rotoriaus nustatymus.
Svarbus dizaino trūkumas buvo tai, kad neįmanoma užkoduoti raidės ta pačia raide. Ši Enigmos savybė buvo plačiai naudojama iššifruojant
Turingas pastebėjo, kad skaičius „vienas“ (vokiškai Eins) pasitaiko 90% pranešimų. Tuo remiantis buvo sukurtas specialus iššifravimo metodas – „eins-algoritm“. Net pasisveikinimas buvo naudojamas kaip lovelė Sveikas Hitleris ir grubus keiksmas, kurį ypač linksmino daugybė moterų Bletchley parko darbuotojų
Lenkiška mašina vadinosi „bomba“ (lenk. Bomba kryptologiczna – Kriptologinė bomba). Bomba anglų kalba bomba. Jo pavadinimas, remiantis viena versija, kilęs iš ledų deserto pavadinimo. Bomba glacee(„Viena teorija buvo ta, kad bomba buvo pavadinta ledų, bombe glacee, kurie buvo valgomi, kai buvo išrastas aparatas.“ // „Enigma: The Battle for the Code“, Hugh Sebag-Montefiore, 2002 m., ISBN 978-0 -471-43721-5).
„Bombe“ gamino „British Tabulating Machines“. (Anglų); mašinos dizainą sukūrė vyriausiasis įmonės dizaineris Haroldas Keane'as (inž. Haroldas Keenas).
Automobiliai ir palydovai buvo už Bletchley parko teritorijos, aplinkiniuose kaimuose.
Versija apie atsisakymą apsaugoti Koventrą siekiant išsaugoti „Ultra“ paslaptį nėra teisinga ir pagrįsta tik F.W.Winterbottom, RAF pareigūno, kuris neturėjo prieigos prie tokios informacijos, prisiminimais. Vinterboto versiją ne kartą paneigė kiti memuaristai ir istorikai.
SSRS apie Ultra programą šiek tiek žinojo iš savo Bletchley Park agento Johno Cairncrosso, vieno iš Kembridžo penketuko narių. Britai apie Kernkroso vaidmenį nežinojo iki 1951 m.
F. Winterbotham rašo, kad ateityje dėl slaptumo britai informacija nesidalino. Taigi, pasak Winterbotham, apie Vermachto operaciją Kurske SSRS buvo sužinota iš kitų šaltinių. Tačiau reikia turėti omenyje, kad Vinterbotamo knyga buvo išleista dar prieš tai, kai Lorenco kodo iššifravimas (1975 m.) buvo pašalintas iš Didžiosios Britanijos archyvų, o jis pats, karo metu būdamas oro pajėgų karininku, neturėjo prieigos prie paslapčių. informacija apie Enigma. Archyvinė medžiaga vienareikšmiškai liudija detaliojo plano perdavimą Maskvai

Remiantis disertacijos „Šifravimo mašinos ir įrenginiai iššifravimui Antrojo pasaulinio karo metais“ medžiaga, apginta Chemnico universitete (Vokietija) 2004 m.

Įvadas. Plačiajai visuomenei žodis „Enigma“ (graikiškai – mįslė) yra „šifro mašinos“ ir „kodo laužymo“ sąvokų sinonimas, kuriuo rūpinasi filmai apie povandeninius laivus ir panašūs romanai, kurie mažai ką bendro turi. realybe. Mažai žinoma apie tai, kad buvo ir kitų šifravimo mašinų, kurioms „sulaužyti“ buvo sukurtos specialios iššifravimo mašinos, ir apie tai, kokias pasekmes tai turėjo Antrajame pasauliniame kare, plačiajai visuomenei apie tai žinoma mažai.

Ir nieko keisto: populiariuose leidiniuose apie tai per mažai informacijos. O ten turima informacija dažniausiai yra arba nepakankama, arba nepatikima. Dar labiau gaila, kad šifravimo kodų sulaužymas turėjo išskirtinai svarbią istorinę reikšmę karo eigai, nes sąjungininkai (antihitlerinėje koalicijoje) dėl tokiu būdu gautos informacijos turėjo didelių pranašumų. sugebėjo kompensuoti kai kuriuos pirmosios karo pusės neveikimus ir sugebėjo optimaliai panaudoti savo išteklius antroje karo pusėje. Angloamerikiečių istorikų nuomone, jei ne vokiečių šifravimo kodų sulaužymas, karas būtų trukęs dvejais metais ilgiau, būtų reikėję papildomų aukų, taip pat gali būti, kad ant Vokietijos būtų numesta atominė bomba.

Tačiau mes nenagrinėsime šio klausimo, o apsiribosime mokslinėmis, techninėmis ir organizacinėmis aplinkybėmis, kurios prisidėjo prie vokiškų šifravimo kodų atskleidimo. O kas ypač svarbu, kaip ir kodėl pavyko sukurti mašininius „nulaužimo“ metodus ir juos sėkmingai panaudoti.
Sulaužę Enigma kodus ir kitų šifravimo mašinų kodus, sąjungininkai galėjo gauti ne tik karinę-taktinę informaciją, bet ir informaciją iš Užsienio reikalų ministerijos, policijos, SS ir geležinkelio. Tai taip pat apima pranešimus iš ašies šalių, ypač Japonijos diplomatijos ir Italijos kariuomenės. Sąjungininkai taip pat gavo informacijos apie Vokietijos ir jos sąjungininkų vidaus padėtį.

Vien Anglijoje prie kodų iššifravimo dirbo tūkstančiai slaptosios tarnybos komandų. Šiam darbui asmeniškai vadovavo Anglijos ministras pirmininkas Winstonas Churchillis, kuris apie šio darbo svarbą žinojo iš Pirmojo pasaulinio karo patirties, būdamas Didžiosios Britanijos vyriausybės karinio jūrų laivyno ministru. Jau 1914 metų lapkritį jis įsakė iššifruoti visas perimtas priešo telegramas. Jis taip pat įsakė iššifruoti anksčiau perimtas telegramas, kad suprastų vokiečių vadovybės mąstyseną. Tai liudija jo įžvalgumą. Garsiausias šios jo veiklos rezultatas – JAV įstojimas į Pirmąjį pasaulinį karą.
Lygiai taip pat toliaregiškas buvo angliškų pasiklausymo stočių kūrimas – tuomet tai buvo visiškai nauja idėja – ypač klausytis priešo laivų radijo srauto.

Jau tada ir tarpukariu Churchillis tokią veiklą prilygino naujo tipo ginklams. Galiausiai buvo aišku, kad reikia klasifikuoti savo radijo ryšius. Ir visa tai turėjo būti paslaptyje nuo priešo. Kyla didelių abejonių, kad Trečiojo Reicho vadovai visa tai žinojo. Vermachto (OKW) vadovybėje buvo skyrius su nedideliu kriptologų skaičiumi ir „kurti metodus, kaip atskleisti priešo radijo pranešimus“, o tai buvo apie fronto linijos radijo žvalgybos pareigūnus, kuriems buvo pavesta teikti frontą. - linijos vadai su taktine informacija apie savo fronto sektorių. Vokietijos kariuomenėje naudojamas šifravimo mašinas vertino ne kriptologai (pagal šifravimo kokybę ir įsilaužimo galimybes), o techniniai specialistai.

Sąjungininkai sekė laipsnišku vokiečių šifravimo technologijos tobulėjimu, taip pat tobulino šifravimo kodų sulaužymo būdus. Faktus, liudijančius sąjungininkų sąmoningumą, vokiečiai priskyrė išdavystei ir šnipinėjimui. Be to, Trečiajame Reiche dažnai nebuvo aiškaus pavaldumo, o skirtingų kariuomenės šakų šifravimo tarnybos ne tik nebendraudavo tarpusavyje, bet ir slėpdavo savo įgūdžius nuo kitų kariuomenės šakų kriptografų, nes „konkurencija “ buvo dalykų tvarka. Vokiečiai nebandė išnarplioti sąjungininkų šifravimo kodų, nes tam turėjo mažai kriptologų, o tie, kurie buvo, dirbo atskirai vienas nuo kito. Britų kriptologų patirtis parodė, kad bendras didelės kriptologų komandos darbas leido išspręsti beveik visas užduotis. Karui einant į pabaigą, šifravimo srityje prasidėjo laipsniškas perėjimas nuo mašininio darbo prie darbo kompiuteriu.

Pirmą kartą šifravimo mašinos kariniuose reikaluose buvo panaudotos Vokietijoje 1926 m. Tai paskatino potencialius Vokietijos priešininkus prisijungti prie savo šifravimo ir iššifravimo metodų kūrimo. Pavyzdžiui, Lenkija ėmėsi šio klausimo ir iš pradžių turėjo sukurti teorinius mašininės kriptologijos pagrindus, nes „rankiniai“ metodai tam netiko. Būsimam karui kasdien reikės iššifruoti tūkstančius radijo pranešimų. Būtent lenkų specialistai 1930 metais pirmieji pradėjo dirbti su mašinine kriptologine analize. Prasidėjus karui ir okupavus Lenkiją bei Prancūziją, šiuos darbus tęsė britų specialistai. Čia ypač svarbūs buvo matematiko A. Turingo teoriniai darbai. Nuo 1942 m. šifravimo kodų atskleidimas tapo itin svarbus, nes vokiečių vadovybė savo įsakymams perduoti vis dažniau naudojo radijo ryšį. Reikėjo sukurti visiškai naujus kriptologinės analizės būdus iššifravimo mašinoms.

Istorinė nuoroda.
Julijus Cezaris pirmasis panaudojo teksto šifravimą. IX amžiuje arabų mokslininkas Al-Kindi pirmą kartą svarstė teksto iššifravimo problemą. XV–XVI amžių italų matematikų darbai buvo skirti šifravimo metodų kūrimui. Pirmąjį mechaninį įrenginį 1786 metais išrado švedų diplomatas, o 1795 metais tokį įrenginį disponavo Amerikos prezidentas Džefersonas. Tik 1922 metais šį įrenginį patobulino JAV armijos kriptologas Mowbornas. Jis buvo naudojamas taktiniams pranešimams šifruoti iki Antrojo pasaulinio karo pradžios. Patentus, skirtus pagerinti naudojimo patogumą (bet ne šifravimo saugumą), JAV patentų biuras išduoda nuo 1915 m. Visa tai turėjo būti panaudota verslo korespondencijai šifruoti. Nepaisant daugybės įrenginių patobulinimų, buvo aišku, kad šifruojami tik trumpi tekstai.

Pirmojo pasaulinio karo pabaigoje ir pirmaisiais metais po jo yra keli išradimai, sukurti mėgėjų, kuriems tai buvo savotiškas pomėgis. Įvardinkime du iš jų: Hebernas (Hebernas) ir Vernamas (Vernamas), abu amerikiečiai, nei vienas, nei kitas, greičiausiai, išvis negirdėjo apie kriptologijos mokslą. Paskutinis iš dviejų netgi įgyvendino kai kurias Būlio logikos operacijas, apie kurias tuo metu žinojo labai mažai žmonių, išskyrus profesionalius matematikus. Profesionalūs kriptologai ėmėsi tolesnio šių šifravimo mašinų tobulinimo, o tai leido padidinti jų saugumą nuo įsilaužimo.

Nuo 1919 m Vokiečių dizaineriai taip pat pradeda patentuoti savo kūrinius, vienas iš pirmųjų buvo būsimasis Enigma išradėjas Arthuras Scherbiusas (1878–1929). Buvo sukurti keturi panašaus dizaino mašinų variantai, tačiau komercinio susidomėjimo jais nebuvo, tikriausiai dėl to, kad mašinos buvo brangios ir sunkiai prižiūrimos. Nei karinis jūrų laivynas, nei Užsienio reikalų ministerija išradėjo siūlymams nepriėmė, todėl savo šifravimo mašiną jis bandė pasiūlyti civiliniams ūkio sektoriams. Armija ir Užsienio reikalų ministerija ir toliau naudojo knygų šifravimą.

Artūras Scherbiusas išvyko dirbti į firmą, kuri nusipirko jo patentą šifravimo mašinai. Ši įmonė ir toliau tobulino „Enigma“ net po jos autoriaus mirties. Antrojoje versijoje (Enigma B) mašina buvo modifikuota elektrinė rašomoji mašinėlė, vienoje jos pusėje buvo šifravimo įtaisas 4 keičiamų rotorių pavidalu. Įmonė plačiai reklamavo mašiną ir paskelbė, kad ji nesulaužoma. Reichsvero karininkai ja susidomėjo. Faktas yra tas, kad 1923 m. buvo paskelbti Churchillio atsiminimai, kuriuose jis kalbėjo apie savo kriptologines sėkmes. Tai sukėlė šoką tarp Vokietijos kariuomenės vadovybės. Vokiečių karininkai išsiaiškino, kad didžiąją dalį jų karinių ir diplomatinių ryšių iššifravo britų ir prancūzų ekspertai! Ir kad šią sėkmę daugiausia lėmė mėgėjiško šifravimo, kurį išrado mėgėjų kriptografai, silpnumas, nes karinės vokiečių kriptologijos tiesiog nebuvo. Natūralu, kad jie pradėjo ieškoti patikimų būdų užšifruoti karinius pranešimus. Todėl jie susidomėjo Enigma.

Enigma turėjo keletą modifikacijų: A, B, C ir kt. C modifikacija galėtų atlikti ir pranešimų šifravimą, ir iššifravimą; jai nereikėjo kompleksinės priežiūros. Tačiau jos gaminiai dar nebuvo atsparūs įsilaužimui, nes kūrėjams nepatarė profesionalūs kriptologai. Vokietijos karinis jūrų laivynas jį naudojo 1926–1934 m. Kita „Enigma D“ modifikacija taip pat sulaukė komercinės sėkmės. Vėliau, nuo 1940 m., jis buvo naudojamas geležinkelių transporte okupuotuose Rytų Europos regionuose.
1934 metais Vokietijos laivyne pradėjo naudoti kitą Enigma I modifikaciją.

Įdomu, kad lenkų kriptologai bandė iššifruoti šios mašinos įslaptintus vokiškus radijo pranešimus, o šio darbo rezultatai kažkaip tapo žinomi vokiečių žvalgybai. Iš pradžių lenkams sekėsi, tačiau juos „stebėjusi“ vokiečių žvalgyba apie tai informavo savo kriptologus, kurie pakeitė šifrus. Kai paaiškėjo, kad lenkų kriptologai negali nulaužti Enigma-1 užšifruotų pranešimų, šią mašiną panaudojo ir sausumos pajėgos – Vermachtas. Šiek tiek patobulinus, būtent ši šifravimo mašina tapo pagrindine Antrojo pasaulinio karo metais. Nuo 1942 m. Vokietijos povandeninių laivų flotilė priėmė Enigma-4 modifikaciją.

Pamažu, iki 1944 m. liepos mėn., šifravimo verslo kontrolė iš Vermachto rankų perėjo į SS stogą, pagrindinį vaidmenį čia suvaidino konkurencija tarp šių ginkluotųjų pajėgų atšakų. Nuo pat pirmųjų Antrojo pasaulinio karo dienų JAV, Švedijos, Suomijos, Norvegijos, Italijos ir kitų šalių kariuomenės yra prisotintos šifravimo mašinomis. Vokietijoje mašinų konstrukcijos nuolat tobulinamos. Pagrindinis sunkumas čia buvo dėl to, kad nepavyko išsiaiškinti, ar priešas sugeba iššifruoti tekstus, užšifruotus šia mašina. Įvairių modifikacijų mįslė buvo įvesta lygiuose virš divizijos, ji ir toliau buvo gaminama po karo (modelis „Schlüsselkasten 43“) Chemnice: 1945 m. spalio mėn. Buvo pagaminta 1000 vienetų, 1946 m. sausio mėn. - Jau 10 000 vienetų!

Telegrafas, istorinis fonas.
Elektros srovės atsiradimas paskatino sparčią telegrafijos raidą, kuri neatsitiktinai vyko XIX amžiuje lygiagrečiai su industrializacija. Varomoji jėga buvo geležinkeliai, kurie geležinkelių eismo reikmėms naudojo telegrafą, kuriam buvo sukurti visokie prietaisai, pavyzdžiui, rodyklės. 1836 metais pasirodė Steinhel prietaisas, o 1840 metais jį sukūrė Samuelis Morse (Samuel MORSE). Tolesni patobulinimai buvo susiję su „Siemens“ ir „Halske“ spausdinimo telegrafu (Siemens & Halske, 1850), kuris gautus elektros impulsus pavertė įskaitomais. Ir išrastas 1855 m. Hughes, spausdinimo ratas, po daugybės patobulinimų, tarnavo gerokai iki XX a.

Kitas svarbus išradimas, paspartinantis informacijos perdavimą, buvo sukurtas 1867 m. Wheatstone'o: perforuota juosta su Morzės kodu, kurią prietaisas apčiuopė mechaniškai. Tolesnę telegrafijos plėtrą stabdė nepakankamas laidų pralaidumo panaudojimas. Pirmąjį bandymą padarė Meyer (B.Meyer) 1871 m., bet nepavyko, nes tam sutrukdė skirtingas impulsų ilgis ir skaičius Morzės raidėmis. Tačiau 1874 m. prancūzų inžinierius Emilis Baudot sugebėjo išspręsti šią problemą. Šis sprendimas tapo standartu ateinantiems 100 metų. Bodo metodas turėjo dvi svarbias savybes. Pirma, tai tapo pirmuoju žingsniu link dvejetainių skaičiavimų naudojimo. Antra, tai buvo pirmoji patikima kelių kanalų duomenų perdavimo sistema.

Tolesnė telegrafijos raida rėmėsi poreikiu pristatyti telegramas su paštininkų pagalba. Reikėjo kitokios organizacinės sistemos, kuri apimtų: prietaisą kiekviename name, jo aptarnavimą specialių darbuotojų, telegramų priėmimą be personalo pagalbos, nuolatinį įtraukimą į eilę, tekstų išdavimą puslapis po puslapio. Toks įrenginys sėkmės perspektyvų turėtų tik JAV. Europoje iki 1929 m. pašto monopolija neleido atsirasti bet kokiam privačiam žinučių perdavimo įrenginiui, jie turėjo būti tik pašte.

Pirmąjį žingsnį šia kryptimi 1901 metais žengė australas Donaldas Murray'us. Jis ypač pakeitė Baudot kodą. Ši modifikacija buvo standartinė iki 1931 m. Jis neturėjo komercinės sėkmės, nes neišdrįso patentuoti savo išradimo JAV. JAV varžėsi du amerikiečių išradėjai: Howardas Krumas ir E.E.Kleinschmidtas. Vėliau jie susijungė į vieną Čikagos firmą, kuri 1024 metais pradėjo gaminti įrangą, kuri sulaukė komercinės sėkmės. Keletą jų mašinų importavo Vokietijos firma Lorenz, sumontavo pašto skyriuose ir gavo licenciją jas gaminti Vokietijoje. Nuo 1929 metų Vokietijoje panaikintas pašto monopolis, privatūs asmenys turi prieigą prie telegrafo kanalų. 1931 m. įvedus tarptautinius telegrafo kanalų standartus, buvo galima organizuoti telegrafo ryšius su visu pasauliu. Tuos pačius prietaisus nuo 1927 metų pradėjo gaminti „Siemens“ ir „Halske“.

Pirmą kartą 27 metų amerikiečiui Gilbertui Vernamui, ATT darbuotojui, pavyko sujungti telegrafą su šifravimo aparatu. 1918 metais jis kreipėsi dėl patento, kuriame empiriškai panaudojo Būlio algebrą (apie kurią, beje, jis neturėjo supratimo ir kurią tuomet tyrinėjo keli matematikai visame pasaulyje).
Didelį indėlį į kriptologiją įnešė amerikiečių karininkas Williamas Friedmanas, kuris amerikiečių šifravimo mašinas padarė praktiškai nesulaužomas.

Kai Vokietijoje pasirodė „Siemens“ ir „Halske“ telegrafo aparatai, jomis susidomėjo Vokietijos laivynas. Tačiau jo vadovybė vis dar susidarė įspūdis, kad britai per Pirmąjį pasaulinį karą sulaužė vokiečių kodus ir perskaitė jų žinutes. Todėl jie pareikalavo, kad telegrafo aparatas būtų prijungtas prie šifravimo mašinos. Tada tai buvo visiškai nauja idėja, nes Vokietijoje šifravimas buvo atliekamas rankiniu būdu ir tik tada buvo perduodami šifruoti tekstai.

JAV šį reikalavimą atitiko „Vernam“ įrenginiai. Vokietijoje šio darbo ėmėsi Siemens ir Halske. Jie pateikė savo pirmąjį atvirą patentą šia tema 1930 m. liepos mėn. Iki 1932 m buvo sukurtas veikiantis aparatas, kuris iš pradžių buvo laisvai parduodamas, tačiau nuo 1934 m. buvo įslaptinta. Nuo 1936 m šie įrenginiai pradėti naudoti aviacijoje, o nuo 1941 m. - ir sausumos pajėgos. Nuo 1942 m pradėjo automatinį radijo pranešimų šifravimą.

Vokiečiai ir toliau tobulino įvairius šifravimo mašinų modelius, tačiau į pirmąją vietą iškėlė mechaninės dalies tobulinimą, mėgėjiškai remdamasi kriptologija, gamybinės firmos profesionalių kriptologų konsultacijoms nesiėmė. Didelę reikšmę visoms šioms problemoms turėjo amerikiečių matematiko Claude'o Shannono darbai, kurie buvo gerai skaitomi nuo 1942 m. dirbo „Bell Labs“ ir ten vykdė slaptus matematinius tyrimus. Dar prieš karą jis garsėjo tuo, kad telefonijoje įrodė Bulio algebros ir relinių jungčių analogiją. Būtent jis atrado „bitą“ kaip informacijos vienetą. Po karo, 1948 m Shannonas parašė savo pagrindinį veikalą „Matematinė ryšių teorija“. Po to jis tapo matematikos profesoriumi universitete.

Šenonas pirmasis ėmėsi svarstyti matematinį kriptologijos modelį ir sukūrė šifruotų tekstų analizę informaciniais-teoriniais metodais. Pagrindinis jo teorijos klausimas: „Kiek informacijos yra užšifruotame tekste, palyginti su aiškiu tekstu? 1949 m. jis išleido knygą „Slaptų sistemų komunikacijų teorija“, kurioje atsakė į šį klausimą. Ten atlikta analizė buvo pirmoji ir vienintelė, kiekybiškai įvertinusi šifravimo metodo patikimumą. Analizė po karo parodė, kad nei vokiečių, nei japonų šifravimo aparatai nebuvo nepalaužiami. Be to, yra ir kitų informacijos šaltinių (pavyzdžiui, žvalgybos), kurie labai supaprastina iššifravimo užduotį.

Anglijos padėtis privertė ją keistis ilgais šifruotais tekstais su JAV, būtent dėl didelio ilgio buvo įmanoma juos iššifruoti. Specialiame Didžiosios Britanijos slaptosios tarnybos M 16 skyriuje buvo sukurtas metodas, padidinantis pranešimo slaptumo laipsnį - ROCKEX. Į amerikietišką Užsienio reikalų ministerijos šifravimo metodą įsilaužė vokiečių specialistai ir atitinkami pranešimai buvo iššifruoti. Apie tai sužinojusios JAV 1944 m. netobulą sistemą pakeitė patikimesne. Maždaug tuo pačiu metu Vokietijos vermachtas, karinis jūrų laivynas ir užsienio reikalų ministerija taip pat pakeitė šifravimo technologiją į naujai sukurtą. Sovietiniai šifravimo metodai taip pat buvo nepakankamai patikimi, todėl į juos įsilaužė Amerikos tarnybos ir buvo identifikuota daug sovietų žvalgybos pareigūnų, kurie šnipinėjo amerikiečių atominę bombą (operacija „Venona“ – laužymas).

Įsilaužimas.
Dabar pakalbėkime apie britų vokiškų šifravimo mašinų įsilaužimą, tai yra mašininį atspėjimą, kaip jose šifruojami tekstai. . Šis kūrinys gavo anglišką pavadinimą ULTRA. Ne mašininio iššifravimo metodai buvo per daug sudėtingi ir karo sąlygomis nepriimtini. Kaip buvo įrengtos angliškos iššifravimo mašinos, be kurių sąjungininkai nebūtų galėję įgyti pranašumo prieš vokiečių kriptografus? Kokios informacijos ir tekstinės medžiagos jiems prireikė? O ar čia buvo vokiečių klaida, ir jei taip, kodėl taip atsitiko?

Pirma, moksliniai ir techniniai pagrindai.
Pirmiausia buvo atliktas preliminarus mokslinis darbas, nes pirmiausia reikėjo kriptologiškai ir matematiškai išanalizuoti algoritmus. Tai buvo įmanoma, nes šifrus plačiai naudojo vokiečių Vermachtas. Tokiai analizei reikėjo ne tik šifruotų tekstų, gautų pasiklausant, bet ir šnipinėjimo ar vagystės būdu gautų paprastų tekstų. Be to, reikėjo skirtingų tekstų, užšifruotų vienodai. Kartu buvo atlikta lingvistinė kariuomenės ir diplomatų kalbos analizė. Su ilgais tekstais tapo įmanoma matematiškai nustatyti algoritmą net nepažįstamai šifravimo mašinai. Tada buvo galima rekonstruoti automobilį.

Šiam darbui britai subūrė maždaug 10 000 žmonių, įskaitant matematikus, inžinierius, kalbininkus, vertėjus, karinius ekspertus ir kitus darbuotojus, kurie rūšiavo duomenis, tikrino ir archyvavo bei prižiūrėjo mašinas. Ši asociacija vadinosi BP (Bletchley Park – Bletchley Park), ją asmeniškai kontroliavo Churchillis. Gauta informacija pasirodė esąs galingas ginklas sąjungininkų rankose.

Kaip britai užvaldė Vermachto mįslę? Lenkija pirmoji iššifravo vokiškus kodus. Po Pirmojo pasaulinio karo jai nuolat gresia karinis pavojus iš abiejų kaimynų – Vokietijos ir SSRS, kurios svajojo atgauti prarastas ir Lenkijai perduotas žemes. Kad nesusidurtų su netikėtumais, lenkai radijo pranešimus įrašinėjo ir juos iššifruodavo. Juos labai sunerimo tai, kad po įvedimo 1926 m. Vokietijos laivyne „Enigma C“, taip pat po jo įvedimo į sausumos pajėgas 1928 m. liepos mėn. jie negalėjo iššifruoti šio įrenginio užšifruotų pranešimų.

Tada Lenkijos generalinio štabo BS4 skyrius pasiūlė vokiečiams mašininį šifravimą, juolab kad ankstyvosios komercinės „Enigma“ versijos jiems buvo žinomos. Lenkijos žvalgyba patvirtino, kad Vermachte nuo 1930 metų birželio 1 d. Naudojama Enigma 1. Lenkijos kariniams ekspertams nepavyko iššifruoti vokiečių pranešimų. Net ir gavus Enigmos dokumentus per savo agentus, jiems nepavyko pasisekti. Jie padarė išvadą, kad trūksta mokslinių žinių. Tada jie nurodė trims matematikams, iš kurių vienas studijavo Getingene, sukurti analizės sistemą. Visi trys papildomai mokėsi Poznanės universitete ir laisvai kalbėjo vokiškai. Jiems pavyko atgaminti Enigma įrenginį ir sukurti jo kopiją Varšuvoje. Atkreipiame dėmesį į išskirtinius vieno iš jų, lenkų matematiko M. Reevskio (1905 - 1980), pasiekimus. Nors Vermachtas nuolat tobulino savo pranešimų šifravimą, lenkų specialistai tai galėjo padaryti iki 1939 metų sausio 1 dienos. juos iššifruoti. Po to lenkai pradėjo bendradarbiauti su sąjungininkais, kuriems anksčiau nieko nepranešė. Toks bendradarbiavimas, atsižvelgiant į akivaizdų karinį pavojų, jau buvo tikslingas. 1939 metų liepos 25 d jie britų ir prancūzų atstovams suteikė visą jiems žinomą informaciją. Tų pačių metų rugpjūčio 16 dieną lenkiška „dovana“ pasiekė Angliją, su ja pradėjo dirbti anglų ekspertai iš naujai sukurto VR iššifravimo centro.

Britų kriptologų po Pirmojo pasaulinio karo sumažėjo, jie liko tik po Užsienio reikalų ministerijos stogu. Karo Ispanijoje metu vokiečiai naudojo Enigma D, o tarnyboje pasilikę britų kriptologai, vadovaujami iškilaus filologo Alfredo Dillwyno (1885–1943), toliau dirbo iššifruodami vokiškus pranešimus. Tačiau vien matematinių metodų nepakako. Iki to laiko, 1938 m. Tarp anglų kalbos kursų, skirtų kriptografams rengti, lankytojas buvo ir matematikas iš Kembridžo Alanas Turingas. Jis dalyvavo atakose prieš Enigma 1. Jis sukūrė analizės modelį, žinomą kaip „Turingo mašina“, kuris leido teigti, kad iššifravimo algoritmas būtinai egzistuoja, beliko tik jį atidaryti!

Turingas buvo įtrauktas į BP kaip šauktinis. Iki 1940 metų gegužės 1 d. jis padarė rimtą pažangą: pasinaudojo tuo, kad kiekvieną dieną 6 valandą ryto Vokietijos orų tarnyba perduodavo šifruotą orų prognozę. Akivaizdu, kad jame būtinai buvo žodis „oras“ (šlapesnis), o griežtos vokiečių kalbos gramatikos taisyklės nulėmė tikslią jo vietą sakinyje. Tai leido jam galiausiai rasti Enigmos sulaužymo problemos sprendimą, ir jis sukūrė tam elektromechaninį įrenginį. Idėja jam kilo 1940-ųjų pradžioje, o tų pačių metų gegužę, padedant inžinierių grupei, toks įrenginys buvo sukurtas. Iššifravimo užduotį palengvino tai, kad vokiškų radijo pranešimų kalba buvo paprasta, dažnai kartojosi posakiai ir atskiri žodžiai. Vokiečių karininkai neišmanė kriptologijos pagrindų, laikė tai nereikšminga.

Didžiosios Britanijos kariuomenė, o ypač Čerčilis asmeniškai, reikalavo nuolatinio dėmesio žinučių dekodavimui. Nuo 1940 metų vasaros britai iššifravo visas žinutes, užšifruotas Enigma. Nepaisant to, britų specialistai nuolat tobulino iššifravimo techniką. Iki karo pabaigos britų dekoderiai turėjo 211 iššifravimo įrenginių, veikiančių visą parą. Juos aptarnavo 265 mechanikai, tarnyboje dalyvavo 1675 moterys. Šių mašinų kūrėjų darbas buvo įvertintas po daugelio metų, kai vieną iš jų buvo bandoma atkurti: tuo metu trūkus reikiamo personalo, garsiosios mašinos atkūrimo darbai tęsėsi keletą metų ir liko nebaigti!

Tada Dühringo sukurta iššifravimo įrenginių kūrimo instrukcija buvo uždrausta iki 1996 m... Tarp iššifravimo priemonių buvo ir „priverstinės“ informacijos pateikimo būdas: pavyzdžiui, britų lėktuvai sunaikino Calle uosto prieplauką, žinodami. kad apie tai sektų žinutė iš vokiečių tarnybų su britams iš anksto žinomu rinkiniu! Be to, Vokietijos tarnybos daugybę kartų perdavė šį pranešimą, kiekvieną kartą užkoduodami skirtingais šifrais, bet žodis į žodį ...

Galiausiai Anglijai svarbiausias frontas buvo povandeninis karas, kuriame vokiečiai panaudojo naują Enigma M3 modifikaciją. Anglų laivynas sugebėjo pašalinti tokią mašiną iš vokiečių povandeninio laivo, kurį jie užėmė. 1942 m. vasario 1 d. Vokietijos karinis jūrų laivynas perėjo prie M4 modelio. Tačiau kai kuriuose vokiškuose pranešimuose, užšifruotuose senuoju būdu, buvo klaidingai pateikta informacija apie šios naujos mašinos dizaino ypatybes. Tai labai palengvino Turingo komandos užduotį. Jau 1942 m. gruodžio mėn. „Enigma M4“ buvo nulaužtas. 1942 m. gruodžio 13 d. Britanijos Admiralitetas gavo tikslius duomenis apie 12 vokiečių povandeninių laivų buvimo vietą Atlanto vandenyne ...

Pasak Turingo, norint paspartinti iššifravimą, reikėjo pereiti prie elektronikos naudojimo, nes elektromechaniniai reliniai įrenginiai šios procedūros neatliko pakankamai greitai. 1942 m. lapkričio 7 d. Turingas išvyko į JAV, kur kartu su Bell Laboratories komanda sukūrė aparatą itin slaptoms Churchillio ir Roosevelto deryboms. Tuo pačiu metu, jam vadovaujant, buvo patobulintos amerikietiškos iššifravimo mašinos, todėl „Enigma M4“ buvo visiškai sugedęs ir suteikė britams bei amerikiečiams išsamią žvalgybos informaciją iki karo pabaigos. Tik 1944 m. lapkritį vokiečių vadovybei kilo abejonių dėl jų šifravimo technologijos patikimumo, tačiau tai nepriėmė jokių priemonių ...

(Vertėjo pastaba: Kadangi nuo 1943 m. sovietų žvalgybos pareigūnas Kim Philby vadovavo britų kontržvalgybai, visa informacija buvo nedelsiant išsiųsta į SSRS! Dalis šios informacijos Sovietų Sąjungai buvo perduota tiek oficialiai per Didžiosios Britanijos biurą Maskvoje, tiek pusiau oficialiai per Aleksandrą Rado, Sovietų Sąjungos gyventoją Šveicarijoje.)

Chiffriermaschinen und Entzifferungsgeräte
im Zweiten Weltkrieg:
Technikgeschichte und informatikhistorische Aspekte
Von der Philosophischen Fakultät der Technischen Universität Chemnitz genehmigte
Disertacija
zur Erlangung des academischen Grades Doctor philosophiae (Dr. phil.)
von Dipl.-Ing.Michael Pröse

Remiantis disertacijos „Šifravimo mašinos ir įrenginiai iššifravimui Antrojo pasaulinio karo metais“ medžiaga, apginta Chemnico universitete (Vokietija) 2004 m.

Visi specialistai vieningai sutarė, kad skaityti neįmanoma.
Admirolas Kurtas Fricke'as, karinio jūrų laivyno vadas

Enigma yra sukamoji šifravimo mašina, kurią Antrojo pasaulinio karo metais naudojo nacistinė Vokietija. Dėl įtakos karo eigai „Enigma“ įsilaužimas, be abejo, buvo šimtmečius trukusios kriptoanalizės istorijos akcentas. Šioje temoje norėčiau pakalbėti apie Bletchley parke naudojamą įsilaužimo būdą, taip pat aprašyti patį mašinos įrenginį.

rotacinės mašinos

Pirmą kartą rotacinės šifravimo mašinos buvo pradėtos naudoti XX amžiaus pradžioje. Pagrindinis tokių įrenginių komponentas yra diskas (dar žinomas kaip rotorius), turintis 26 elektrinius kontaktus abiejose disko pusėse. Kiekvienas kontaktas atitiko anglų abėcėlės raidę. Kairiosios ir dešiniosios pusės kontaktų sujungimas įgyvendino paprastą pakeitimo šifrą. Kai diskas sukasi, kontaktai pasislinko, todėl pasikeitė kiekvienos raidės pakaitalas. Viename diske buvo 26 skirtingi pakaitalai. Tai reiškia, kad šifruojant tą patį simbolį, gauta seka pradeda kartotis po 26 žingsnių.
Norint padidinti sekos periodą, galima naudoti kelis nuosekliai sujungtus rotorius. Kai vienas iš diskų visiškai apsisuka, kitas diskas pasislenka viena padėtimi. Tai padidina sekos ilgį iki 26n, kur n yra nuosekliai sujungtų rotorių skaičius.
Kaip pavyzdį apsvarstykite šį supaprastintos rotacinės mašinos vaizdą:

Pateikta mašina susideda iš klaviatūros (simboliui įvesti), trijų diskų, indikatoriaus (kriptotekstui rodyti) ir realizuoja 4 simbolių šifravimą: A, B, C, D. Pradinėje padėtyje pirmasis diskas įgyvendina pakeitimą: A-C; B-A; C-B; D-D. Antrojo ir trečiojo disko permutacijos yra A-B; B-C; C-A; D-D ir A-A; B-C; C-B; D-D atitinkamai.
Klaviatūroje paspaudus raidę B, uždaroma elektros grandinė, priklausomai nuo esamos rotorių padėties, o indikatoriaus lemputė užsidega. Aukščiau pateiktame pavyzdyje raidė B bus užšifruota C. Po to pirmasis rotorius pasislinks viena padėtimi ir mašinos nustatymai atrodys taip:

Mįslė

Enigma yra populiariausias šifravimo sukamųjų mašinų pasaulio atstovas. Antrojo pasaulinio karo metais jį naudojo vokiečių kariuomenė ir buvo laikomas praktiškai nesulaužomas.
Enigma šifravimo procedūra įgyvendinama kaip aukščiau pateiktame pavyzdyje, išskyrus kai kuriuos papildomus palietimus.
Pirma, rotorių skaičius įvairiose „Enigma“ versijose gali būti skirtingas. Labiausiai paplitęs buvo trijų rotorių Enigma, tačiau buvo naudojamas ir keturių diskų variantas.
Antra, aukščiau aprašytas demonstracinės rotacinės mašinos iššifravimo procesas skiriasi nuo šifravimo proceso. Kiekvieną kartą, norėdami iššifruoti, turėsite pakeisti kairįjį ir dešinįjį rotorių vietomis, o tai gali būti nelabai patogu. Norėdami išspręsti šią problemą, prie Enigma buvo pridėtas kitas diskas, kuris buvo vadinamas reflektoriumi. Atšvaite visi kontaktai buvo sujungti poromis, taip realizuojant pasikartojantį signalo praėjimą per rotorius, bet kitu maršrutu. Skirtingai nuo kitų rotorių, atšvaitas visada buvo fiksuotoje padėtyje ir nesisuko.

Pridėkime reflektorių, kuris įgyvendina pakeitimą (A-B; C-D) į mūsų demonstracinio šifravimo aparatą. Paspaudus B klavišą, signalas praeina pro rotorius ir patenka į reflektorių per kontaktą C. Čia signalas "atspindi" ir grįžta atgal, praeina pro rotorius atvirkštine tvarka ir kitu keliu. Dėl to raidė B išvestyje paverčiama D.
Atkreipkite dėmesį, kad jei paspausite D klavišą, signalas vyks ta pačia grandine, paversdamas D į B. Taigi, dėl reflektoriaus buvimo šifravimo ir iššifravimo procesai tapo identiški.
Kita Enigma savybė, susijusi su reflektoriumi, yra neįmanoma užšifruoti bet kokios raidės į save. Ši savybė suvaidino labai svarbų vaidmenį laužant mįslę.

Gautas įrenginys jau labai panašus į tikrąjį Enigmą. Su viena nedidele įspėjimu. Tokios mašinos stabilumas priklauso nuo vidinio rotorių perjungimo slaptumo. Jei atskleidžiamas rotorių įtaisas, įsilaužimas sumažinamas iki jų pradinės padėties pasirinkimo.
Kadangi kiekvienas rotorius gali būti vienoje iš 26 padėčių, trims rotoriams gauname 26 3 =17476 variantus. Tuo pačiu metu patys rotoriai taip pat gali būti išdėstyti bet kokia tvarka, o tai padidina sudėtingumą 3! kartą. Tie. tokios mašinos raktų erdvė bus 6*17576=105456. Akivaizdu, kad to nepakanka aukštam saugumo lygiui užtikrinti. Todėl Enigma buvo aprūpinta dar vienu papildomu įrankiu: pataisų skydelis. Sujungus raides poromis pataisų skydelyje, būtų galima pridėti dar vieną papildomą šifravimo veiksmą.

Pavyzdžiui, tarkime, kad pataisų skydelyje raidė B yra sujungta su raide A. Dabar, kai paspaudžiate A, pirmiausia įvyksta A-B pakeitimas, o raidė B įvedama į pirmojo rotoriaus įvestį.
Laiškas iššifruojamas tokiu pačiu būdu. Kai paspausite D mygtuką, rotoriai ir reflektorius atlieka D-D-D-D-C-B-A-B konversiją. Tada kištukinė plokštė paverčia B į A.

Mįslės patvarumo analizė

Tikroji Enigma nuo demonstracinės mašinos aprašytosios skyrėsi tik vienu būdu. Būtent, rotorių įrenginyje. Mūsų pavyzdyje rotorius keičia savo padėtį tik tada, kai ankstesnis diskas baigia visą apsisukimą. Tikrojoje Enigmoje kiekvienas diskas turėjo specialią įpjovą, kuri tam tikroje padėtyje paėmė kitą rotorių ir perkėlė jį į vieną padėtį.
Kiekvieno rotoriaus įpjovos vietą galima reguliuoti naudojant specialius išorinius žiedus. Pradinė žiedų padėtis neturėjo įtakos rotorių perjungimui ir vienos raidės šifravimo rezultatui, todėl skaičiuojant Enigma raktų erdvę į žiedus neatsižvelgiama.
Taigi, pagrindinis Enigma modelis turėjo 3 skirtingus rotorius, sunumeruotus romėniškais skaitmenimis I, II, III ir įgyvendinančius šiuos pakeitimus:
Įrašas = ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
I = EKMFLGDQVZNTOWYHXUSPAIBRCJ
II = AJDKSIRUXBLHWTMCQGZNPYFVOE
III = BDFHJLCPRTXVZNYEIWGAKMUSQO
Šifruojant rotoriai gali būti išdėstyti bet kokia seka, kuri trims rotoriams suteikia 6 skirtingas kombinacijas.
Be to, kiekvienas rotorius gali būti sumontuotas vienoje iš 26 galimų pradinių padėčių. Tie. pradinė rotorių padėtis turi tik
6*26 3 =105456 deriniai.
Visų galimų jungčių skaičius pataisų skydelyje apskaičiuojamas pagal formulę n! /((n-2m)! m! 2 m), kur n – abėcėlės raidžių skaičius, m – sujungtų porų skaičius.
26 anglų abėcėlės raidėms ir 10 porų tai yra 150738274937250=2 47 skirtingos kombinacijos.
Taigi pagrindinė „Enigma“ versija su trimis rotoriais turėjo tvirtą klavišų erdvę net pagal šiuolaikinius standartus:
150738274937250*105456=15,896,255,521,782,636,000≈2 64 .
Toks didžiulis variantų skaičius įkvėpė apgaulingą nepažeidžiamumo jausmą.

Enigma kriptoanalizė

Didelė raktų erdvė suteikia Enigma šifrui gana rimtą atsparumo atakoms prieš žinomą šifruotą tekstą.
Visiškas 2 64 parinkčių išvardijimas net ir šiuolaikiniuose kompiuteriuose nėra lengva užduotis.
Tačiau viskas pasikeičia, jei taikote ataką su žinomu paprastu tekstu. Tokiam atvejui yra labai išradingas metodas, leidžiantis nepaisyti kištukinės plokštės nustatymų ieškant klavišų kombinacijos, o tai sumažina „Enigma“ klavišų erdvę iki 105 456 kombinacijų ir padaro visą šifrą mirtinai pažeidžiamą.

Metodas išnaudoja vadinamųjų „ciklų“ buvimą atviro ir uždaro teksto poroje. Norėdami paaiškinti „ciklo“ sąvoką, apsvarstykite šį atvirą pranešimą P ir atitinkamą kriptotekstą C, užšifruotą Enigma.

P=WETTERVORHERSAGEBISKAYA
C=RWIVTYRESXBFOGKUHQBAISE
Parašykime kiekvieną poros simbolį lentelės pavidalu:

Atkreipkite dėmesį į mįslės atliktus keitimus 14, 15 ir 20 pozicijose. 14 veiksme raidė A užšifruojama į G. Pastaroji, savo ruožtu, šifruojama į K 15 veiksme. Ir tada raidė K 20 žingsnyje užšifruojama į A, taip sujungiant grandinę A-G-K-A. Tokios kilpinės grandinės vadinamos ciklais. Ciklų buvimas leidžia padalyti Enigmos suskaidymo užduotį į du paprastus komponentus: 1) rasti pradinę rotorių padėtį ir 2) rasti kištukinės plokštės jungtis su žinomais rotoriaus nustatymais.

Žinome, kad Enigma šifravimas pereina keletą transformacijų. Pirma, signalas praeina per pataisų skydelį. Konversijos rezultatas pataisų skydelyje patenka į rotorius. Po to signalas patenka į reflektorių ir per rotorius grįžta į pataisų skydelį, kur atliekamas paskutinis pakeitimas. Visos šios operacijos gali būti pavaizduotos matematine formule:
E i = S -1 R -1 TRS, kur
S ir S -1 , - transformacija pataisų skydelyje atitinkamai įėjime ir išėjime;
R ir R -1 - transformacija rotoriuose prie įėjimo ir išėjimo;
T - transformacija ant reflektoriaus.
Praleidę kištukinę lentą, vidinę Enigmos transformaciją išreiškiame P i:
P i \u003d R -1 TR
Dabar šifravimas gali būti parašytas taip:
E i \u003d S -1 P i S

Naudodami formulę perrašysime keitimus iš pavyzdžio 14, 15 ir 20 pozicijų.
S -1 P 14 S(A) = G arba kas yra tas pats P 14 S(A) = S(G).
P 15 S(G) = S(K)
P 20 S(K) = S(A)
Pakeitę S(K) paskutinėje išraiškoje, gauname:
P 20 P 15 P 14 S(A) = S(A) (1) čia S(A) yra raidė, sujungta su A pataisų skydelyje.
Dabar ataka sumažinama iki trivialaus visų galimų rotoriaus nustatymų sąrašo. Kiekvienam rotorių deriniui būtina patikrinti lygybės (1) įvykdymą. Jei lygybė galioja raidei S, tai reiškia, kad buvo rasta teisinga rotorių konfigūracija ir kad raidė A yra sujungta su raide S pataisų skydelyje. Likusių porų paieška baigiasi kriptoteksto iššifravimu laišką ir palygindami rezultatą su žinomu paprastu tekstu.
Pažymėtina, kad esant 1/26 tikimybei, lygybė gali būti įvykdyta net ir neteisingai sumontavus rotorius, todėl norint padidinti algoritmo patikimumą, pageidautina naudoti kelis „ciklus“.
Kitas svarbus dalykas yra susijęs su tuo, kad užpuolikas gali žinoti tik dalį užšifruoto pranešimo. Ir tokiu atveju pirmiausia jam reikės rasti žinomo teksto vietą gautoje kriptogramoje. Žinojimas, kad Enigma niekada nešifruoja laiško į save, labai padeda išspręsti šią problemą. Tie. Norėdami rasti teisingą poslinkį, turite rasti tokią kriptoteksto vietą, kurioje nė viena iš privataus teksto raidžių nepasikartotų atviro pranešimo raide.

P.S.

Labai lėtą, bet gana veikiantį Python atakos įgyvendinimą galima peržiūrėti adresu