Kush krijoi makinën e enkriptimit Enigma. Si u thyen kodet e enkriptimit të Gjermanisë së Hitlerit

Enigma ishte teorikisht dhe praktikisht një makinë shumë e besueshme për kohën e saj. Gjermanët u besuan plotësisht aftësive të saj. Ky ishte pikërisht gabimi i tyre fatal.
Specialistët dhe shkencëtarët nga Franca, SHBA, Polonia dhe Anglia e kanë marrë seriozisht çështjen e thyerjes së kodit të makinës së enkriptimit. Një punë e rëndësishme në këtë drejtim u krye, në veçanti, nga kriptologë në Poloni dhe Angli. Vetë projekti i thyerjes së kodit u kodua me emrin ULTRA.

Matematikanët polakë, të konsideruar ndër më të mirët në botë në atë kohë, e pranuan rëndësinë e Enigmës si bazë e teknologjisë gjermane të kriptimit edhe para shpërthimit të Luftës së Dytë Botërore. Për këtë arsye, në vitin 1928, në Poloni u krijua një njësi speciale e ushtrisë, e cila merrej vetëm me deshifrimin e mesazheve të transmetuara duke përdorur Enigma.
Për katër vjet nuk u arrit asnjë rezultat i vetëm pozitiv. Dukej se mesazhet e koduara nuk mund të deshifroheshin. Vetëm në vitin 1932, matematikani Marian Rejewski dhe bashkëpunëtorët e tij arritën të thyenin mesazhin e parë Enigma.
Parimi i funksionimit të makinës supozoi se para përdorimit të tij, kriptografi zgjidhte një pozicionim fillestar të caktuar të boshteve. Transmetimi i çdo mesazhi të ri nënkuptonte nevojën e detyrueshme për një pozicionim të ri të grupit të boshteve. Me kalimin e kohës, kriptografët gjermanë u bënë aq dembelë saqë përdorën pozicionimin e vendosur fillimisht të boshteve për një ditë të tërë. Kjo rezultoi në çdo mesazh të ri atë ditë duke filluar me të njëjtat gjashtë shkronjat e para. Kjo u vu re nga Rejewski, i cili shqyrtoi çdo mesazh të përgjuar nga gjermanët. Ai kishte një kuptim të shkëlqyeshëm të strukturës së makinës, pasi ajo mund të blihej lirshëm menjëherë pasi ishte shtruar, dhe ai e kuptoi menjëherë lidhjen midis të njëjtave shkronja dhe pozicionimin fillestar të boshteve. Pasi e studiuan problemin edhe më tërësisht, polakët më në fund ishin në gjendje të deshifronin transmetimet gjermane.
Në vitin 1938, gjermanët pajisën Enigma me dy boshte të tjera zëvendësuese. Si rezultat i kësaj, sistemi i makinës u bë dukshëm më i ndërlikuar dhe polakët filluan përsëri të "bredhin në errësirë".
Në korrik 1939, një grup kriptologësh anglezë dhe francezë u bashkuan me polakët për të gjetur së bashku një mënyrë për të zgjidhur problemin.

Anglia
Në fillim, britanikët e nënvlerësuan rëndësinë e Enigma. Sigurisht, kishte departamente speciale në ushtri, por deshifrimi u krye ekskluzivisht duke përdorur libra kodesh. Përveç kësaj, për shkak të financimit të pakët, këto departamente u zhvilluan shumë ngadalë dhe udhëheqja e tyre nuk mund të tërhiqte specialistë civilë në punën e tyre, ndërkohë që në Marinën detare kishte mungesë të njëkohshme specialistësh të kësaj fushe. Në kohën kur Anglia kuptoi rëndësinë e problemit, ishte tashmë tepër vonë. "Enigma", e cila ishte e disponueshme falas në kohët e paraluftës, ishte e njohur për britanikët, ashtu siç ata përgjonin vazhdimisht komunikimet gjermane, megjithatë, britanikët nuk ishin në gjendje të arrinin atë që polakët kishin arritur shumë kohë më parë.
Në vitin 1938, një shef i departamentit të Betchley Park i quajtur Dillwyn Knox mori pjesë në një konferencë me polakët. Fillimisht, ai ishte pesimist për arritjet e polakëve, megjithatë, tashmë në korrik 1939, britanikët morën dokumentacionin e duhur për Enigma nga Polonia dhe mund të fillonin të punonin.

Gabim gjerman
Sado paradoksale të duket, vetë gjermanët dhanë një kontribut të rëndësishëm në zgjidhjen e problemit të thyerjes së Enigmës.
Raportet e motit të shkëmbyera midis nëndetëseve gjermane u transmetuan si në formë të koduar ashtu edhe në tekst të qartë, gjë që lehtësoi ndjeshëm punën e kodeve angleze dhe polake bazuar në një krahasim të mesazheve me tekst të koduar dhe të qartë.
Në një kohë, një rast u bë i njohur kur një kriptograf gjerman "nga mërzia" shtypi të njëjtin çelës shkronjash. Duhet theksuar këtu se një veçori e Engima ishte pamundësia për të zëvendësuar një shkronjë të caktuar me të njëjtën shkronjë, domethënë, makina nuk mund të enkriptonte "A" si "A" ose "B" si "B". Kjo do të thotë, kur i njëjti tast shkronjash shtypej për një kohë të gjatë, makina prodhoi një zinxhir të gjatë shkronjash të ndryshme që përmbanin çdo shkronjë përveç asaj të shtypur, e cila u regjistrua menjëherë nga kundërshtarët në Betchley Park. Këto të dhëna doli të ishin shumë të dobishme për ekspertët në përcaktimin e pozicionimit të rotorëve. Për më tepër, siç u përmend tashmë, disa kriptografë gjermanë ndonjëherë punonin për ditë të tëra në një mjedis bazë të makinës pa ndryshuar pozicionet e boshteve.
Gabimi tjetër i ushtarëve gjermanë ishte se pothuajse në çdo mesazh kishte fjalët "Vaterland" ("atdheu") dhe "Kaisereich" ("Rajhu perandorak"), të cilat, nga ana tjetër, u përdorën menjëherë nga ekspertët e " folësit amtare”, pastaj ka folës gjermanë amtare që filtronin mesazhe të koduara duke përdorur këto fjalë. Si rezultat, ata ishin në gjendje të përcaktonin shpejt kodin që po përdorej.

Gjermanët që përdorën Enigma ishin mjaft të sigurt se ishte e pamundur të deshifroheshin mesazhet e transmetuara nga makina duke përdorur metoda konvencionale. Në një kohë, një besim i tillë ishte i justifikuar. Sidoqoftë, gjermanët nuk e morën parasysh që kur deshifroni manualisht, mund të përdoret edhe metoda e deshifrimit dixhital të makinës. Në përgjithësi, makina doli të ishte një mjet jashtëzakonisht i besueshëm për transmetimin e mesazheve të koduara. Gabimi i gjermanëve u shpreh në besimin e tyre të verbër në nivelin e lartë të besueshmërisë së enkriptimit Enigma.

Pas përfundimit të Luftës së Dytë Botërore, Enigma vazhdoi të përdoret në mënyrë aktive. Ai u shit në Lindjen e Mesme dhe Afrikë dhe u përdor në përgjithësi deri në vitin 1975. Tani praktikisht nuk ka mbetur asnjë kopje funksionale e Enigma dhe nëse gjendet një, atëherë ata që duan ta blejnë atë duhet të jenë të përgatitur të shpenzojnë shumë para. . Pra, në prill 2006, një nga makinat e fundit u shit për 55,050 dollarë amerikanë.

Enigma

Makinë enkriptimi ushtarak gjerman Enigma me tre rotor (versioni me etiketa).

Enigma u përdor për qëllime komerciale, si dhe në shërbime ushtarake dhe qeveritare në shumë vende të botës, por ajo u përdor më gjerësisht në Gjermaninë naziste gjatë Luftës së Dytë Botërore - domethënë Enigma e Wehrmacht (Enigma e Wehrmacht) - modeli ushtarak gjerman - është më shpesh objekt debati.

Kjo makinë fitoi famë sepse kriptanalistët e Koalicionit Anti-Hitler (më saktë, Britania e Madhe) ishin në gjendje të deshifronin një numër të madh mesazhesh të koduara me ndihmën e saj. Posaçërisht për këto qëllime u krijua një makinë e koduar Turing Bombe, e cila i dha ndihmë të konsiderueshme koalicionit Anti-Hitler (më saktë, Britanisë së Madhe) në luftë. Të gjitha informacionet e marra nga kriptanaliza me ndihmën e saj u koduan me emrin ULTRA.

Përkundër faktit se nga pikëpamja e kriptografisë moderne, shifra Enigma ishte e dobët, në praktikë vetëm një kombinim i këtij faktori me të tjerët (si gabimet e operatorit, të metat procedurale, teksti i njohur i mesazhit (për shembull, kur transmetohen raportet e motit), kapja e kopjeve të Enigma dhe kodeve të enkriptimit) libra) u lejuan kodthyesve të zgjidhnin shifrat e Enigmës dhe të lexonin mesazhe. Besohet gjithashtu se ky ishte një nga shifrat më të fuqishme të Luftës së Dytë Botërore. Dhe vetëm kapja nga britanikët e një Enigme të paprekur nga një nëndetëse dhe një bombardues (që është thelbësisht e rëndësishme, këto fakte mbetën të panjohura për gjermanët), duke marrë parasysh nivelin më të lartë shkencor dhe të lartë teknologjik të Britanisë së Madhe, e lejoi atë (pasi punë intensive dhe e gjatë në këtë drejtim) për të krijuar një kundër- Enigmë. Rëndësia dhe veçantia e këtij suksesi u kuptua mirë nga udhëheqja britanike - duke e lënë suksesin e tyre "pas shtatë vulave", duke e mbajtur të fshehtë deri në fund edhe nga partnerët në koalicionin Anti-Hitler.

Është vlerësuar se janë prodhuar rreth 100,000 kopje të makinerive të shifrimit Enigma.

Përshkrimi

Rotorët

Rotorët janë zemra e Enigma. Secili rotor ishte një disk me diametër afërsisht 10 cm, i bërë nga eboniti ose bakeliti, me kontakte kunjash të ngarkuara me susta në njërën anë të rotorit, të rregulluar në një model rrethor. Në anën tjetër kishte një numër përkatës të kontakteve të sheshta elektrike. Kontaktet e kunjit dhe të lopës korrespondonin me shkronjat në alfabet (zakonisht 26 shkronjat A deri në Z). Gjatë kontaktit, kontaktet e rotorëve ngjitur mbyllën një qark elektrik. Brenda rotorit, çdo kontakt pin ishte i lidhur me një nga ato të sheshta. Rendi i lidhjes mund të jetë i ndryshëm.

Tre rotorë dhe një bosht në të cilin janë ngjitur.

Rotori vetë prodhoi një lloj enkriptimi shumë të thjeshtë: shifrën elementare të zëvendësimit. Për shembull, kontakti që përfaqëson shkronjën E mund të lidhet me kontaktin e shkronjës T në anën tjetër të rotorit. Por kur përdorni disa rotorë në kombinim (zakonisht tre ose katër), për shkak të lëvizjes së tyre të vazhdueshme, merret një shifër më e besueshme.

Rotori i çmontuar			Tre rotorë të lidhur në seri
	unazë me dhëmbëza Pika e shënimit për kontaktin "A" unazë alfabeti kontakte të konservuara instalime elektrike pin kontaktet levë susta për rregullimin e unazës mëngë unaza e gishtit rrotë me arpion

Modelet Military Enigma u prodhuan me numër të ndryshëm të rotorëve. Modeli i parë përmbante vetëm tre. Më 15 dhjetor 1938, ishin pesë të tillë, por vetëm tre prej tyre u përdorën në makinë në të njëjtën kohë. Këta lloje të rotorëve shënoheshin me numra romakë I deri në V dhe secili kishte një pikë të vetme të vendosur në vende të ndryshme në unazën e alfabetit. Modelet e marinës gjithmonë përmbanin më shumë rotorë se të tjerët: gjashtë, shtatë ose tetë. Këta rotorë shtesë u numëruan VI, VII dhe VIII, të gjithë me instalime elektrike të ndryshme. Të gjitha ato përmbanin dy pika pranë shkronjave "N" dhe "A", të cilat siguronin rrotullime më të shpeshta të rotorëve.

Një model Enigma detar me katër rotor, M4 kishte një rotor shtesë, megjithëse ishte i njëjtë me atë me tre rotor për shkak të një reflektori më të hollë. Kishte dy lloje të këtij rotori: Beta dhe Gamma. Ai nuk lëvizi gjatë procesit të kriptimit, por mund të vendosej manualisht në cilindo nga 26 pozicionet e ndryshme.

Lëvizja e shkallëzuar e rotorit

Lëvizja hap pas hapi e rotorëve Enigma. Të tre qentë (të treguar me ngjyrë të gjelbër) lëvizin njëkohësisht. Për rotorin e parë (1), rrota (e kuqe) është gjithmonë e kyçur dhe ajo kthehet me çdo shtypje tasti. Në këtë rast, prerja në rotorin e parë lejon që puthi të fusë rotorin e dytë (2), i cili do të rrotullohet herën tjetër që të shtypet tasti. Rotori i tretë (3) nuk është i kyçur, pasi putra e rotorit të tretë nuk ka rënë në prerjen e të dytit, putra thjesht do të rrëshqasë përgjatë sipërfaqes së diskut.

Secili rotor ishte i bashkangjitur në një ingranazh me 26 dhëmbë (një arpion) dhe një grup putrash ngjisnin dhëmbët e ingranazheve. Qentë lëvizën përpara njëkohësisht me shtypjen e një tasti në makinë. Nëse qeni kapte një dhëmb ingranazhi, rotori kthehej një hap.

Në modelin ushtarak të Enigma, çdo rotor ishte ngjitur në një unazë të rregullueshme me pika. Pesë rotorët bazë (I-V) kishin secili nga një prerje, ndërsa modeli detar (VI-VIII) kishte dy. Në një pikë të caktuar, prerja do të binte përballë putrës, duke e lejuar atë të fuste arpin e rotorit të ardhshëm herën tjetër që të shtypej çelësi. Kur qeni nuk ra në prerje, ai thjesht rrëshqiti përgjatë sipërfaqes së unazës pa e kapur ingranazhin. Në sistemin me një nivel, rotori i dytë lëvizi përpara një pozicion në të njëjtën kohë që i pari bëri 26 hapa Po kështu, rotori i tretë përparoi një hap në të njëjtën kohë kur i dyti bëri 26 hapa. Një tipar i veçantë i makinës ishte se rotori i dytë gjithashtu kthehej nëse kthehej i treti. Kjo do të thotë se rotori i dytë mund të rrotullohet dy herë me dy shtypje të njëpasnjëshme të tastit - të ashtuquajturat "lëvizje me dy hapa" - duke rezultuar në një periudhë më të shkurtër.

Lëvizja me dy hapa dallon funksionimin e rotorëve nga një odometër normal. Hapi i dyfishtë u zbatua si më poshtë: rotori i parë u kthye, duke e detyruar të dytin të kthejë gjithashtu një hap. Dhe, nëse rotori i dytë lëvizte në pozicionin e dëshiruar, atëherë putra e tretë angazhoi ingranazhin e tretë. Në hapin tjetër, ky qen shtyu ingranazhin dhe e avancoi atë, dhe gjithashtu avancoi rotorin e dytë.

Me tre disqe dhe vetëm një nivel në diskun e parë dhe të dytë, makina kishte një periudhë prej 26x25x26 = 16,900, në mënyrë tipike, mesazhet nuk ishin më shumë se disa qindra karaktere, dhe për këtë arsye nuk ekzistonte rreziku i përsëritjes së pozicionit të rotorëve. kur shkruani një mesazh të vetëm.

Në modelet detare me katër rotor, nuk u bënë ndryshime në mekanizëm. Kishte vetëm tre putra, që do të thotë se rotori i katërt nuk lëvizi kurrë, por mund të vendosej manualisht në një nga 26 pozicionet.

Kur shtypej çelësi, rotorët rrotulloheshin derisa qarku elektrik u mbyll.

Rotoret enigma ne gjendje te montuar. Tre rotorë të lëvizshëm vendosen midis dy pjesëve të fiksuara: unazës hyrëse dhe reflektorit (etiketuar "B" në të majtë).

Rrota hyrëse

Reflektori

Me përjashtim të modeleve të hershme A dhe B, rotori i fundit u pasua nga reflektor(gjermanisht) Umkehrwalze), një veçori e patentuar që dallonte familjen Enigma nga makinat e tjera rrotulluese të zhvilluara në atë kohë. Reflektori lidhi kontaktet e rotorit të fundit në çifte, duke kaluar rrymën përmes rotorëve në drejtim të kundërt, por përgjatë një rruge tjetër. Prania e një reflektori siguroi që transformimi i kryer nga Enigma të ishte një involucion, domethënë, deshifrimi ishte i njëjtë me enkriptimin. Megjithatë, prania e një reflektori e bën të pamundur enkriptimin e çdo shkronje përmes vetvetes. Kjo ishte një e metë serioze konceptuale, e cila më vonë erdhi në ndihmë për shkelësit e kodeve.

Në modelin komercial Enigma C, reflektori mund të vendosej në dy pozicione të ndryshme, dhe në modelin D, në 26 pozicione të mundshme, por ishte i palëvizshëm gjatë procesit të kriptimit. Në modelin Abwehr, reflektori lëvizte gjatë enkriptimit, si disqet e tjerë.

Në modelet ushtarake dhe të aviacionit të Enigma, reflektori ishte instaluar, por nuk u rrotullua. Ajo ekzistonte në katër varietete. Varieteti i parë u shënua me shkronjën A. E tjetra, Umkehrwalze B, u lirua më 1 nëntor 1937. Së treti, Umkehrwalze C, u shfaq në vitin 1941. e katërta, Umkehrwalze D, i prezantuar për herë të parë më 2 janar 1944, i lejoi operatorit Enigma të kontrollonte cilësimet e ndërrimit brenda reflektorit.

Patch panel

Patch panel në pjesën e përparme të makinës. Mund të përdoren deri në 13 lidhje. Ka dy palë shkronja të ndërruara në foto (S-O dhe J-A).

Patch panel(gjermanisht) Steckerbrett) lejon operatorin të ndryshojë lidhjet e telit. Ai u shfaq për herë të parë në versionet e ushtrisë gjermane në 1930 dhe u përdor shpejt me sukses edhe në versionet detare. Patch paneli dha një kontribut të madh në sofistikimin e enkriptimit të makinës, madje më shumë se futja e një rotori shtesë. Enigma pa një panel patch mund të trajtohet pothuajse me dorë, por pas shtimit të një paneli patch, krisurat u detyruan të ndërtonin makina speciale.

Një kabllo e vendosur në panelin patch lidhte shkronjat në çifte, për shembull E dhe Q mund të çiftoheshin. Efekti ishte riorganizimi i këtyre shkronjave para dhe pasi sinjali kalonte nëpër rotorë. Për shembull, kur operatori shtypte E, sinjali u dërgua në Q, dhe vetëm atëherë në rotorin e hyrjes. Disa çifte të tilla (deri në 13) mund të përdoren njëkohësisht.

Çdo shkronjë në panelin patch kishte dy vende. Futja e një spine shkëputi folenë e sipërme (nga tastiera) dhe folenë e poshtme (drejt rotorit të hyrjes) të asaj shkronje. Spina në skajin tjetër të kabllit u fut në prizat e shkronjës tjetër, duke ndërruar kështu lidhjet e dy shkronjave.

Aksesorë

Një tipar i dobishëm i përdorur në M4 Enigma ishte i ashtuquajturi "Schreibmax", një pajisje e vogël printimi që mund të printonte të gjitha 26 shkronjat në një copë të vogël letre. Në këtë drejtim, nuk kishte nevojë për një operator shtesë për të monitoruar llambat dhe për të shkruar shkronjat. Pajisja e printimit ishte instaluar në krye të Enigma dhe ishte e lidhur me një panel llambash. Për të instaluar pajisjen e printimit, ishte e nevojshme të hiqni kapakët e llambave dhe të gjitha llambat. Përveç kësaj, kjo risi rriti sigurinë: tani oficeri i sinjalit nuk duhej të shihte tekstin e pakriptuar. Pajisja e printimit ishte instaluar në kabinën e komandantit të nëndetëses dhe oficeri i komunikimit futi vetëm tekst të koduar pa pasur akses në informacionin e klasifikuar.

Një tjetër aksesor ishte një panel i veçantë në distancë me llamba. Në versionin me një panel shtesë, trupi prej druri i Enigma ishte më i gjerë. Kishte një model paneli me llamba që mund të lidheshin më pas, por kjo kërkonte, si në rastin e pajisjes printuese Schreibmax, zëvendësimin e panelit të fabrikës me llamba. Paneli i largët lejoi një person të lexonte tekstin e deshifruar pa ndërhyrjen e operatorit. Në vitin 1944, Forcat Ajrore prezantoi një ndërprerës shtesë të panelit patch të quajtur "Uhr" (ora). Ishte një kuti e vogël që përmbante një çelës 40 pozicionesh. Ai zëvendësoi prizat standarde. Pas lidhjes së prizave, siç përcaktohet në listën e kodeve për çdo ditë, operatori mund të ndryshojë çelësin në një nga 40 pozicionet. Çdo pozicion rezultoi në një kombinim të ndryshëm të instalimeve elektrike të prizës. Shumica e këtyre lidhjeve me priza, ndryshe nga prizat standarde, ishin të paçiftuara.

Përshkrimi matematikor

Transformimi i Enigmës për secilën shkronjë mund të përcaktohet matematikisht si rezultat i permutacioneve. Konsideroni një model ushtarak me tre rotor. Le të supozojmë se P tregon panelin patch, U tregon reflektorin dhe L, M, R tregojnë respektivisht veprimet e rotorit të majtë, të mesëm dhe të djathtë. Atëherë kriptimi E mund të shprehet si:

Pas çdo shtypjeje tasti, rotori lëviz, duke ndryshuar transformimin. Për shembull, nëse rotori i djathtë R rrotullohet në pozicionet i, ndodh një transformim, ku ρ është një ndërrim ciklik që shkon nga A në B, nga B në C, e kështu me radhë. Në të njëjtën mënyrë, rotori i mesëm dhe i majtë mund të shënohet me rrotullimet j dhe k të M dhe L. Funksioni i enkriptimit në këtë rast mund të shfaqet si më poshtë:

Procedurat për përdorimin e Enigma

Në forcat e armatosura gjermane, pajisjet e komunikimit u ndanë në rrjete të ndryshme, secila me cilësimet e veta të kodimit për makinat Enigma. Në qendrën angleze për thyerjen e kodeve Bletchley Park. Bletchley Park ) këto rrjete komunikimi quheshin çelësa dhe iu dhanë emra të koduar si Red, Chaffinch ose Shark. Çdo njësie që vepron në rrjet iu caktuan cilësime të reja për një periudhë të re kohore. Në mënyrë që mesazhi të kodohet dhe deshifrohet saktë, makinat e dërguesit dhe të marrësit duhet të konfigurohen në të njëjtën mënyrë, veçanërisht zgjedhja e rotorëve, pozicionet fillestare të rotorëve dhe lidhjet e panelit patch duhet të jenë identike. Këto cilësime u ranë dakord paraprakisht dhe u regjistruan në libra të veçantë kodesh.

Gjendja fillestare e çelësit të enkriptimit Enigma përfshin parametrat e mëposhtëm:

• Vendosja e rotorit: zgjedhja dhe vendosja e rotorit.
• Pozicionet fillestare të rotorit: të zgjedhura nga operatori, të ndryshme për çdo mesazh.
• Cilësimi i unazës: Pozicioni i unazës së alfabetit që përputhet me modelin e rotorit.
• Cilësimet e prizës: Lidhni lidhjet në panelin e korrigjimit.

Enigma ishte projektuar në mënyrë që siguria të ruhej edhe në rastet kur spiuni i dinte dizajnet e rotorit, megjithëse në praktikë cilësimet mbaheshin sekret. Me një qark të panjohur, numri i përgjithshëm i konfigurimeve të mundshme mund të jetë në rendin e 10,114 (rreth 380 bit me një diagram të njohur instalime elektrike dhe cilësime të tjera operacionale, kjo shifër bie në 10,23 (76 bit). Përdoruesit e Enigma ishin të sigurt në sigurinë e saj për shkak të numrit të madh të opsioneve të mundshme. Ishte joreale të filloni të zgjidhni një konfigurim të mundshëm.

Treguesit

Shumica e çelësave mbaheshin vetëm për një periudhë të caktuar kohe, zakonisht një ditë. Megjithatë, për çdo mesazh të ri, u specifikuan pozicione të reja fillestare të rotorëve. Kjo për faktin se nëse numri i mesazheve të dërguara me cilësime identike është i madh, atëherë një kriptanalist që ka studiuar tërësisht disa mesazhe mund të zgjedhë një shifër për mesazhet duke përdorur analizën e frekuencës. Një ide e ngjashme përdoret në parimin e "vektorit të inicializimit" në enkriptimin modern. Këto pozicione fillestare u dërguan së bashku me kriptogramin, përpara tekstit të shifruar. Ky parim u quajt "procedura tregues". Dhe ishte pikërisht dobësia e procedurave të tilla treguese që çoi në rastet e para të suksesshme të thyerjes së kodit Enigma.

Disa nga procedurat e hershme të treguesve u përdorën nga kriptanalistë polakë për të thyer kodet. Procedura përfshinte që operatori të konfiguronte makinën sipas një liste cilësimesh që përmbanin pozicionet kryesore fillestare të rotorëve. Le të themi se fjala kyçe kryesore është AOH. Operatori i rrotulloi rotorët me dorë derisa fjala AOH të lexohej në dritaret e rotorit. Pas kësaj, operatori zgjodhi çelësin e tij për mesazhin e ri. Le të themi se operatori zgjodhi fjalën EIN. Kjo fjalë u bë fjalë kyçe për këtë mesazh. Më pas, operatori futi fjalën EIN në makinë edhe një herë për të shmangur gabimet gjatë transmetimit. Si rezultat, pas futjes së fjalës EIN dy herë, kriptogrami shfaqi fjalën XHTLOA, e cila i parapriu trupit të mesazhit kryesor. Dhe së fundi, operatori përsëri ktheu rotorët në përputhje me çelësin e zgjedhur, në këtë shembull EIN, dhe më pas futi tekstin kryesor të mesazhit.

Pas marrjes së këtij mesazhi të koduar, i gjithë operacioni u krye në rend të kundërt. Operatori marrës futi cilësimet fillestare në makinë (fjala kyçe AOH) dhe futi gjashtë shkronjat e para të mesazhit të marrë (XHTLOA). Në shembullin e mësipërm, u shfaq fjala EINEIN, domethënë operatori marrës e kuptoi që fjala kyçe ishte EIN. Pas kësaj, ai vendosi rotorët në pozicionin EIN dhe futi pjesën tjetër të mesazhit të koduar, duke marrë tekst të qartë të deshifruar si dalje.

Kishte dy të meta në këtë metodë. Së pari, përdorni cilësimet kryesore kryesore. Kjo u ndryshua më pas në atë që operatori zgjodhi pozicionet e tij fillestare për të enkriptuar treguesin dhe dërgoi pozicionet fillestare të pakriptuara. Problemi i dytë ishte përsëritshmëria e fjalës treguese të zgjedhur nga operatori i kodit, që ishte një defekt i rëndësishëm sigurie. Çelësi i mesazhit u kodua dy herë, duke rezultuar në një ngjashmëri të natyrshme midis karaktereve të parë dhe të katërt, të dytë dhe të pestë, të tretë dhe të gjashtë. Kjo e metë lejoi kodthyesit polakë të thyenin kodin Enigma që në vitin 1932. Megjithatë, duke filluar nga viti 1940, gjermanët ndryshuan procedurat për të përmirësuar sigurinë.

• "GREEN" është një klon japonez Enigma, një makinë pak e përdorur që përmban katër rotorë të vendosur vertikalisht.

• Në Shtetet e Bashkuara, kriptanalisti William Friedman shpiku M-325, një makinë shifrore e ngjashme me Enigma në operacionet logjike, edhe pse e ndryshme në dizajn.

• Makina unike rrotulluese u shpik në vitin 2002 nga kriptanalistja holandeze Tatjana van Vark.

Enigma sot

Përpjekjet për të “hakuar” Enigma nuk u bënë publike deri në fund

Në këtë komunitet, gjeta shumë artikuj rreth makinës së famshme të enkriptimit Enigma, por asnjëri prej tyre nuk përshkruan një algoritëm të detajuar për funksionimin e saj. Me siguri shumë do të thonë se kjo nuk ka nevojë të reklamohet, por shpresoj se do të jetë e dobishme që dikush të dijë për të. Ku filloi gjithçka? Gjatë Luftës së Parë Botërore, shifra e Playfair ishte shumë e popullarizuar. Thelbi i tij ishte se shkronjat e alfabetit latin shkruheshin në një katror 5x5, pas së cilës shkronjat e alfabetit origjinal u ndanë në çifte. Më pas, duke përdorur katrorin si çelës, këto bigrame u zëvendësuan me të tjerë sipas një algoritmi të caktuar. Avantazhi i këtij shifra ishte se ai nuk kërkonte pajisje shtesë dhe, si rregull, në kohën kur mesazhi u deshifrua, ai tashmë kishte humbur rëndësinë e tij. Një tjetër metodë e shkrimit të fshehtë ishte shifra Jefferson.

Kjo pajisje përbëhej nga një numër i caktuar disqesh të lidhur në një aks të vetëm (zakonisht kishte 36 disqe). Secila prej tyre ishte e ndarë në 26 pjesë, secila prej të cilave përfaqësonte një shkronjë. Shkronjat në disqe u renditën në mënyrë të rastësishme. Operatori, duke rrotulluar disqet, shtypi mesazhin e dëshiruar dhe më pas rishkruan një rresht tjetër. Personi që ka marrë këtë mesazh duhet të ketë pasur saktësisht të njëjtën pajisje me të njëjtën renditje letrash. Të dyja metodat ishin relativisht të mira për ato kohë, por duke qenë se njerëzimi kishte hyrë tashmë në shekullin e 20-të, lindi nevoja për të mekanizuar procesin e kriptimit. Në vitin 1920, shpikësi holandez Alexander Koch shpiku makinën e parë të shifrimit rrotullues. Më pas, shpikësit gjermanë morën një patentë për të, e përmirësuan dhe e futën në prodhim me emrin "Enigma" (nga greqishtja - mister). Kështu, kjo makinë u ble nga shumë kompani që donin ta mbanin të fshehtë korrespondencën e tyre. Ky ishte i gjithë gjeniu i Enigma - të gjithë e njihnin algoritmin e kriptimit, por askush nuk mund të gjente çelësin e duhur, pasi numri i kombinimeve të mundshme tejkaloi 15 kuadrilion. Nëse doni të dini se si u plas Enigma, ju këshilloj të lexoni librin e Simon Singh "The Code Book". Duke përmbledhur të gjitha sa më sipër, dua të them se shifra Enigma ishte një lloj përzierje e shifrës së Xhefersonit dhe asaj të Cezarit.

Pra, le të fillojmë të studiojmë algoritmin. Kjo faqe ka një simulator shumë të mirë që tregon të gjithë procesin në tërësi në një formë të aksesueshme dhe vizuale. Le të shohim parimin e funksionimit të Enigma me tre rotorë. Ai kishte tre ndarje për të akomoduar tre rotorë dhe një ndarje shtesë për të akomoduar një reflektor. Gjithsej tetë rotorë dhe katër reflektorë u prodhuan gjatë Luftës së Dytë Botërore, por vetëm aq sa ishte projektuar makina mund të përdoreshin në të njëjtën kohë. Çdo rotor kishte 26 seksione, të cilat korrespondonin me një shkronjë të veçantë të alfabetit, si dhe 26 kontakte për ndërveprim me rotorët fqinjë. Sapo operatori klikoi në shkronjën e dëshiruar, qarku elektrik mbyllej, duke rezultuar në shfaqjen e një letre të koduar. Qarku u mbyll për shkak të reflektorit.

Figura tregon një ilustrim të shtypjes së tastit "A" të ndjekur nga dekodimi në shkronjën "G". Pas futjes së një letre, rotori më i djathtë lëvizi përpara, duke ndryshuar kështu çelësin. Pra, si u zëvendësua një shkronjë nga një tjetër? Siç thashë, tetë rotorë të ndryshëm u zhvilluan për Enigma. Brenda secilit prej tyre u instaluan 26 lidhje të ndryshme komutuese. Specifikimet e detajuara për secilën prej tyre janë paraqitur. Për shembull, nëse shkronja "N" është marrë në hyrjen e rotorit të parë, atëherë dalja duhet të jetë vetëm "W" dhe asnjë shkronjë tjetër më shumë. Nëse kjo shkronjë do të ishte në rotorin e dytë, ajo tashmë do të shndërrohej në "T", etj. Kjo do të thotë, çdo rotor kryente një detyrë të përcaktuar qartë në aspektin e komunikimit. Çfarë roli luajtën unazat? Merrni parasysh shembullin e mëposhtëm. Le të instalojmë rotorët III, II dhe I, dhe rendi i unazave është "C", "U" dhe "Q".

Shtypni tastin "A". Rotori më i djathtë do të kthehet përpara një hap, domethënë shkronja "Q" do të kthehet në "R". Rotori në mes do të kthehet gjithashtu përpara në një formë "V", por unë do të flas për këtë pak më vonë. Pra, shkronja jonë "A" fillon udhëtimin e saj nga ndarja e parë në të cilën është instaluar rotori I dhe në të cilin shkronja "R" është shfaqur tashmë. Tashmë para se të shkojë në rotorin e parë, shkronja pëson transformimin e saj të parë, përkatësisht: shtimi me shkronjën "R" moduli 26. Në fakt, ky është një shifër e Cezarit. Nëse numërojmë të gjitha shkronjat nga 0 në 25, atëherë shkronja "A" do të jetë vetëm zero. Kjo do të thotë që rezultati i shtimit do të jetë shkronja "R". Më tej, ju dhe unë e dimë që në ndarjen e parë ka një rotor I, dhe dizajni i tij siguron që shkronja "R" të kthehet gjithmonë në "U". Tani vjen ndarja e dytë me rotor II. Përsëri, përpara se të godiste rotorin e dytë, tani shkronja "U" ndryshon sipas një algoritmi paksa të ndryshëm: i shtohet dallimi vlerat e rotorit pasues dhe atij të mëparshëm. Më lejoni të shpjegoj. Në rotorin e dytë, shkronja "V" na pret, dhe në atë të mëparshme, "R", ndryshimi i tyre është i barabartë me katër shkronja, dhe ato i shtohen shkronjës "U". Prandaj, rotori i dytë merr shkronjën "Y". Më tej, sipas tabelës, gjejmë se në rotorin e dytë shkronja "Y" korrespondon me "O". Tjetra, ne shikojmë përsëri ndryshimin midis shkronjave "C" dhe "V" - është e barabartë me shtatë. Pra, ne e zhvendosim shkronjën "O" me shtatë pozicione dhe marrim "V". Në rotorin III, "V" bëhet "M". Para se të shkojmë te reflektori, shkronja "C" zbritet nga shkronja jonë, duke e shndërruar atë në shkronjën "K". Më pas vjen reflektimi. Nëse vini re, në çdo rotor formohen grupe të mëdha ciklike, p.sh.: (A – E – L – T – P – H – Q – X – R – U), dhe në reflektor ato ndahen në çifte: (A - Y) (B - R) (C - U), etj. Kjo është bërë në mënyrë që të mund të deshifrohet më vonë. Le të supozojmë se është instaluar reflektori B, në të cilin "K" zëvendësohet me "N" (dhe anasjelltas). Gjysma e rrugës ka përfunduar. Tani shtojmë përsëri vlerën e shkronjës "C", duke marrë kështu shkronjën "P". Këtu, përkundrazi, në rreshtin e rotorit të tretë gjejmë "P" dhe shikojmë se cila shkronjë do të shfaqet nëse shtypim. Kjo është shkronja "H". Konvertimi në rotorin e tretë ka përfunduar. Tani ndryshimi i shkronjave "C" dhe "V" zbritet nga kjo shkronjë, domethënë shtatë. Marrim shkronjën "A". Në rotorin e dytë kthehet në vetvete, kështu që e lëmë të pandryshuar. Tjetra, ne zbresim ndryshimin midis shkronjave "V" dhe "R", domethënë katër, dhe marrim shkronjën "W". Në rotorin e parë, transformimi i tij i kundërt shfaqet si shkronja "N". E tëra që mbetet është të zbresim shkronjën "R" prej saj dhe marrim shkronjën e dëshiruar "W". Siç mund ta shihni, algoritmi i funksionimit të makinës doli të mos ishte aq i ndërlikuar sa dukej. Për të përmirësuar shifrën, gjermanët prezantuan një tabelë që lejonte shkëmbimin e shkronjave në çifte. Nëse lidhim shkronjat "Q" dhe "W", atëherë kur futim të njëjtin "A" do të merrnim "Q", pasi në fakt duhet të jetë një "W", por ajo zëvendësohet me shkronjën "Q" . Këtu është diagrami i bashkangjitur i operacionit.


E tëra që mbetet është të flasim për zhvendosjen e rotorëve në lidhje me njëri-tjetrin. Rotori i djathtë gjithmonë kthehej një hap kur shtypej një çelës. Për shembull, për rotorin I ky pozicion është i barabartë me shkronjën "R". Kjo është arsyeja pse në shembullin tonë rotori i dytë u kthye: rotori i parë kaloi nëpër shkronjën "R". Më tej, pasi kishte kaluar nëpër një pozicion të caktuar, rotori i djathtë e vuri të majtën në lëvizje një hap. Në modelet më të avancuara, rotori i majtë rrotullohej dy ose edhe tre herë.

Si përfundim do të them se

Makina gjermane e shifrimit u quajt "Riddle" jo për hir të fjalëve. Ka legjenda që rrethojnë historinë e kapjes dhe dekodimit të përgjimeve të radios, dhe kinemaja kontribuon kryesisht në këtë. Mitet dhe të vërtetat për koduesin gjerman janë në materialin tonë.

Dihet se përgjimi i mesazheve nga armiku mund të kundërshtohet vetëm me mbrojtjen ose enkriptimin e tyre të besueshëm. Historia e kriptimit shkon me shekuj - një nga shifrat më të famshme quhet shifra e Cezarit. Pastaj u bënë përpjekje për të mekanizuar procesin e kriptimit dhe deshifrimit: disku Alberti ka arritur tek ne, i krijuar në vitet 60 të shekullit të 15-të nga Leon Battista Alberti, autori i "Traktatit mbi Shifrat" - një nga librat e parë mbi arti i enkriptimit dhe deshifrimit.

Makina Enigma e përdorur nga Gjermania gjatë Luftës së Dytë Botërore nuk ishte unike. Por ai ndryshonte nga pajisjet e ngjashme të miratuara nga vendet e tjera në thjeshtësinë relative dhe përdorimin e gjerë: mund të përdorej pothuajse kudo - si në terren ashtu edhe në një nëndetëse. Historia e Enigma daton në 1917 - atëherë holandezi Hugo Koch mori një patentë për të. Detyra e saj ishte të zëvendësonte disa shkronja me të tjera duke përdorur rula rrotullues.

Ne e dimë historinë e dekodimit të makinës Enigma kryesisht nga filmat e famshëm të Hollivudit për nëndetëset. Megjithatë, këta filma, sipas historianëve, kanë pak të përbashkëta me realitetin.

Për shembull, filmi i vitit 2000 U-571 tregon historinë e një misioni sekret nga marinarët amerikanë për të kapur një makinë enkriptimi Enigma në bordin e nëndetëses gjermane U-571. Aksioni zhvillohet në vitin 1942 në Atlantikun e Veriut. Pavarësisht se filmi është spektakolar, historia e treguar në të nuk korrespondon aspak me faktet historike. Nëndetësja U-571 ishte në të vërtetë në shërbim me Gjermaninë naziste, por u fundos në 1944, dhe amerikanët arritën të kapnin makinën Enigma vetëm në fund të luftës, dhe kjo nuk luajti një rol serioz në afrimin e Fitores. . Nga rruga, në fund të filmit krijuesit raportojnë fakte historikisht të sakta në lidhje me kapjen e koduesit, por ata u shfaqën me insistimin e konsulentit të filmit, një anglez me origjinë. Nga ana tjetër, regjisori i filmit, Jonathan Mostou, tha se filmi i tij “është një vepër arti”.

Filmat europianë përpiqen të ruajnë saktësinë historike, por në to ka edhe një pjesë të fiksionit artistik. Filmi Enigma i Michael Apted i vitit 2001 tregon historinë e matematikanit Tom Jericho, i cili duhet të zgjidhë kodin e përditësuar të një makinerie shifrore gjermane në vetëm katër ditë. Sigurisht, në jetën reale u desh shumë më shumë për të deshifruar kodet. Në fillim, kjo u bë nga shërbimi kriptologjik polak. Dhe një grup matematikanësh - Marian Rejewski, Henryk Zygalski dhe Jerzy Rozicki - duke studiuar shifra të vjetruara gjermane, zbuluan se i ashtuquajturi kodi i ditës, i cili ndryshohej çdo ditë, përbëhej nga cilësimet e centralit, renditja e instalimit të rotorëve. , pozicionet e unazave dhe cilësimet fillestare të rotorit . Kjo ndodhi në vitin 1939, edhe para kapjes së Polonisë nga Gjermania naziste. Gjithashtu, "Byroja e Shifrave" polake, e krijuar posaçërisht për të "luftuar" Enigma, kishte në dispozicion disa kopje të një makine pune, si dhe një makinë elektromekanike Bomba, e cila përbëhej nga gjashtë pajisje gjermane të çiftuara, të cilat ndihmuan në punën me kodet. Ishte ajo që më vonë u bë prototipi i Bombe, shpikja e Alan Turing.

Pala polake ishte në gjendje t'i transferonte zhvillimet e saj tek shërbimet e inteligjencës britanike, të cilët organizuan punë të mëtejshme për të goditur "genegjëzën". Nga rruga, britanikët u interesuan për herë të parë për Enigma në mesin e viteve 20, megjithatë, ata braktisën shpejt idenë e deshifrimit të kodit, me sa duket duke pasur parasysh se ishte e pamundur ta bënin këtë. Megjithatë, me fillimin e Luftës së Dytë Botërore, situata ndryshoi: kryesisht falë makinës misterioze, Gjermania kontrolloi gjysmën e Atlantikut dhe fundosi autokolonat evropiane me ushqime dhe municione. Në këto kushte, Britania e Madhe dhe vendet e tjera të koalicionit anti-Hitler duhej patjetër të depërtonin në enigmën e Enigmës.

Sir Alistair Dennison, kreu i Shkollës Shtetërore të Kodit dhe Shifrave, e cila ndodhej në kështjellën e madhe Bletchley Park 50 milje larg Londrës, konceptoi dhe kreu operacionin sekret Ultra, duke iu drejtuar të diplomuarve të talentuar të Kembrixhit dhe Oksfordit, mes të cilëve ishte i famshëm. kriptograf dhe matematikan Alan Turing. Puna e Turing për thyerjen e kodeve të makinës Enigma është subjekt i filmit të vitit 2014 The Imitation Game. Në vitin 1936, Turing zhvilloi një "makinë Turing" abstrakte llogaritëse, e cila mund të konsiderohet një model i një kompjuteri - një pajisje e aftë për të zgjidhur çdo problem të paraqitur në formën e një programi - një sekuencë veprimesh. Në shkollën e kodeve dhe shifrave, ai drejtoi grupin Hut 8, përgjegjës për kriptanalizën e komunikimeve të Marinës Gjermane dhe zhvilloi një sërë metodash për thyerjen e enkriptorit gjerman. Përveç grupit të Turing, në Bletchley Park punonin 12 mijë punonjës. Ishte falë punës së tyre të palodhur që kodet Enigma mund të deshifroheshin, por nuk ishte e mundur të thyheshin të gjitha shifrat. Për shembull, shifra Triton funksionoi me sukses për rreth një vit, dhe madje edhe kur "djemtë nga Bletchley" e plasën atë, nuk solli rezultatin e dëshiruar, pasi kaloi shumë kohë nga momenti i kapjes së kriptimit deri në transmetimin e informacionit. për marinarët britanikë.

Puna është se, me urdhër të Winston Churchill, të gjitha materialet e deshifrimit u morën vetëm nga krerët e shërbimeve të inteligjencës dhe Sir Stuart Menzies, i cili drejtonte MI6. Të tilla masa paraprake u morën që gjermanët të mos kuptonin se kodet ishin thyer. Në të njëjtën kohë, këto masa nuk funksionuan gjithmonë, atëherë gjermanët ndryshuan cilësimet Enigma, pas së cilës puna e deshifrimit filloi përsëri.

The Imitation Game prek gjithashtu temën e marrëdhënieve midis kriptografëve britanikë dhe sovjetikë. Londra zyrtare nuk ishte vërtet e sigurt në kompetencën e specialistëve nga Bashkimi Sovjetik, megjithatë, me urdhër personal të Winston Churchill, më 24 korrik 1941, materialet me vulën Ultra u transferuan në Moskë. Vërtetë, për të përjashtuar mundësinë e zbulimit jo vetëm të burimit të informacionit, por edhe që Moska të mësonte për ekzistencën e Bletchley Park, të gjitha materialet u maskuan si informacione inteligjente. Sidoqoftë, BRSS mësoi për punën për deshifrimin e Enigma në vitin 1939, dhe tre vjet më vonë, spiuni sovjetik John Cairncross hyri në shërbim të Shkollës Shtetërore të Kodeve dhe Shifrave, i cili dërgonte rregullisht të gjithë informacionin e nevojshëm në Moskë.

Shumë njerëz pyesin pse BRSS nuk deshifroi përgjimet e radios të "Riddle" gjermane, megjithëse trupat sovjetike kapën dy pajisje të tilla në vitin 1941, dhe në Betejën e Stalingradit, Moska kishte në dispozicion edhe tre pajisje të tjera. Sipas historianëve, mungesa e pajisjeve moderne elektronike në BRSS në atë kohë pati një ndikim.

Nga rruga, një departament i posaçëm i Cheka, që merrej me kriptim dhe deshifrim, u mblodh në BRSS më 5 maj 1921. Për arsye të dukshme - departamenti punoi për inteligjencën dhe kundërzbulimin - nuk pati shumë fitore të reklamuara në meritë të punonjësve të departamentit. Për shembull, zbulimi i kodeve diplomatike të një numri vendesh tashmë në të njëzetat. Ata krijuan gjithashtu shifrën e tyre - "kodin rus" të famshëm, të cilin, siç thonë ata, askush nuk ishte në gjendje ta deshifronte.

Me ndihmën e tij, ai kishte emrin e koduar " Ultra". U argumentua se kjo arritje ishte një faktor vendimtar në fitoren e Aleatëve.

Përkundër faktit se nga pikëpamja e kriptografisë moderne, shifra Enigma ishte e dobët, në praktikë vetëm një kombinim i këtij faktori me të tjerët (si gabimet e operatorit, të metat procedurale, teksti i njohur i mesazhit (për shembull, kur transmetohen raportet e motit), kapja e kopjeve të Enigma "dhe librave të kodeve) lejoi që shkelësit e kodeve të zgjidhnin shifrat e Enigmës dhe të lexonin mesazhe.

Është vlerësuar se janë prodhuar rreth 100,000 kopje të makinerive të enkriptimit Enigma.

YouTube Enciklopedike

1 / 5

✪ 158,962,555,217,826,360,000 (Enigma) - Numberphile në Rusisht

✪ Makinë enkriptimi Enigma (shembull tutorial)

✪ Gabim në kodin Enigma - Numberphile në Rusisht

✪ Hack Enigma. Shifra sekrete

✪ Makina sekrete e enkriptimit të Rajhut të Tretë "Enigma" u shit në Rumani

Titra

Përshkrimi

Ashtu si makinat e tjera rrotulluese, Enigma përbëhej nga një kombinim i nënsistemeve mekanike dhe elektrike. Pjesa mekanike përfshinte një tastierë, një grup disqe rrotullues - rotorë - që ndodheshin përgjatë boshtit dhe ngjitur me të, dhe një mekanizëm hapi që lëvizte një ose më shumë rotorë me çdo shtypje tasti. Pjesa elektrike, nga ana tjetër, përbëhej nga një qark elektrik që lidh tastierën, panelin patch, llambat dhe rotorët (kontaktet rrëshqitëse u përdorën për të lidhur rotorët).

Mekanizmi specifik i funksionimit mund të ishte i ndryshëm, por parimi i përgjithshëm ishte ky: me çdo shtypje të një tasti, rotori më i djathtë lëviz në një pozicion, dhe në kushte të caktuara, rrotulluesit e tjerë gjithashtu zhvendosen. Lëvizja e rotorëve çon në transformime të ndryshme kriptografike me çdo goditje pasuese në tastierë.

Ekziston një diagram në të majtë për të shpjeguar parimin e punës së makinës. Diagrami është thjeshtuar: në fakt, mekanizmi përbëhej nga 26 drita, çelësa, lidhës dhe qarqe elektrike brenda rotorëve. Rryma rrjedh nga (shpesh një bateri) (1) përmes një çelësi (2) në një panel patch (3). Paneli i arnimit bëri të mundur rilidhjen e lidhjeve midis tastierës (2) dhe rrotës së hyrjes fikse (4). Më pas, rryma kaloi përmes lidhësit (3), të papërdorur në këtë shembull, rrotës hyrëse (4) dhe qarkut të lidhjes së tre rotorëve (në modelin ushtarak) ose katër (në modelin detar) (5) dhe hyri në reflektor (6). Reflektori e ktheu rrymën mbrapsht përmes rotorëve dhe rrotës së hyrjes, por përgjatë një rruge tjetër, më pas përmes lidhësit "S" të lidhur me lidhësin "D", përmes një çelësi tjetër (9) dhe llamba u ndez.

Kështu, ndryshimi i vazhdueshëm në qarkun elektrik nëpër të cilin kalonte rryma për shkak të rrotullimit të rotorëve bëri të mundur zbatimin e një kodi zëvendësues me shumë alfabetikë, i cili i dha shifras një stabilitet të lartë për atë kohë.

Rotorët

Rotorët janë zemra e Enigma. Çdo rotor ishte një disk me diametër afërsisht 10 cm, i bërë prej ebonit ose bakelit, me kontakte kunjash të ngarkuara me susta në anën e djathtë të rotorit, të rregulluar në një rreth. Në anën e majtë kishte një numër përkatës të kontakteve elektrike të sheshta. Kontaktet e kunjit dhe të lopës korrespondonin me shkronjat në alfabet (zakonisht 26 shkronjat A deri në Z). Gjatë kontaktit, kontaktet e rotorëve ngjitur mbyllën një qark elektrik. Brenda rotorit, çdo kontakt pin ishte i lidhur me një nga ato të sheshta. Rendi i lidhjes ishte i ndryshëm për secilin rotor.

Rotori vetë prodhoi një lloj enkriptimi shumë të thjeshtë: një shifër zëvendësimi rudimentar. Për shembull, kontakti që përfaqëson shkronjën E mund të lidhet me kontaktin e shkronjës T në anën tjetër të rotorit. Por kur përdorni disa rotorë në një tufë (zakonisht tre ose katër), për shkak të lëvizjes së tyre të vazhdueshme, merret një shifër më e besueshme.

Modelet Military Enigma u prodhuan me numër të ndryshëm të rotorëve. Modeli i parë përmbante vetëm tre. Modelet e mëvonshme kishin një zgjedhje nga pesë (1934), shtatë (1938) ose tetë (1939) rotorë. Rotorët u shënuan me numra romakë I, ..., VIII. Deri në vitin 1938, ushtria gjermane përdori vetëm tre nga pesë rotorët në dispozicion.

Modeli detar me katër rotorë i Enigma, " Kriegsmarine M4"kishte një rotor shtesë, megjithëse ishte i njëjtë me atë me tre rotor, për shkak të një reflektori më të hollë. Kishte dy lloje të këtij rotori: "Beta" dhe "Gamma". Ai nuk lëvizi gjatë procesit të kriptimit, por mund të vendosej manualisht në cilindo nga 26 pozicionet e ndryshme.

Lëvizja e shkallëzuar e rotorit

Secili rotor ishte i bashkangjitur në një ingranazh me 26 dhëmbë (një arpion) dhe një grup putrash ngjisnin dhëmbët e ingranazheve. Qentë lëvizën përpara njëkohësisht me shtypjen e një tasti në makinë. Nëse qeni kapte një dhëmb ingranazhi, rotori kthehej një hap.

Në versionin ushtarak të Enigma, çdo rotor ishte ngjitur në një unazë të rregullueshme me pika. Pesë rotorët bazë (I-V) kishin secili nga një prerje, ndërsa modeli detar (VI-VIII) kishte dy. Në një pikë të caktuar, prerja do të binte përballë putrës, duke e lejuar atë të fuste arpin e rotorit të ardhshëm herën tjetër që të shtypej çelësi. Kur qeni nuk ra në prerje, ai thjesht rrëshqiti përgjatë sipërfaqes së unazës pa e kapur ingranazhin. Në një sistem me një nivel, rotori i dytë lëvizi përpara një pozicion në të njëjtën kohë që i pari bëri 26 hapa. Po kështu, rotori i tretë përparoi një hap në të njëjtën kohë kur i dyti bëri 26 hapa. Një tipar i veçantë i makinës ishte se rotori i dytë gjithashtu kthehej nëse kthehej i treti. Kjo do të thotë që rotori i dytë mund të rrotullohet dy herë me dy shtypje të njëpasnjëshme të tastit - të quajtur "lëvizje me dy hapa" - duke rezultuar në një periudhë rrotullimi më të shkurtër.

Me tre disqe dhe vetëm një pikë në diskun e parë dhe të dytë, makina kishte një periudhë prej 26x25x26 = 16,900. Si rregull, mesazhet nuk ishin më shumë se disa qindra karaktere, dhe për këtë arsye nuk ekzistonte rreziku i përsëritjes së pozicionit të rotorëve kur shkruani një mesazh të vetëm.

Kur shtypej çelësi, rotorët rrotulloheshin derisa qarku elektrik u mbyll.

Rrota hyrëse

Reflektori

Me përjashtim të modeleve të hershme "A" dhe "B", rotori i fundit u pasua nga reflektor(Gjermanisht: Umkehrwalze), një veçori e patentuar që dallonte familjen Enigma nga makinat e tjera rrotulluese të zhvilluara në atë kohë. Reflektori lidhi kontaktet e rotorit të fundit në çifte, duke kaluar rrymën përmes rotorëve në drejtim të kundërt, por përgjatë një rruge tjetër. Prania e një reflektori siguroi që transformimi i kryer nga Enigma të ishte një involucion, domethënë, deshifrimi ishte i njëjtë me enkriptimin. Megjithatë, prania e një reflektori e bën të pamundur enkriptimin e çdo shkronje përmes vetvetes. Kjo ishte një e metë serioze konceptuale, e cila më vonë erdhi në ndihmë për shkelësit e kodeve.

Në modelin komercial Enigma-C, reflektori mund të vendosej në dy pozicione të ndryshme, dhe në modelin D, në 26 pozicione të mundshme, por ishte i palëvizshëm gjatë procesit të kriptimit. Në modelin Abwehr, reflektori lëvizte gjatë enkriptimit, si disqet e tjerë.

Në modelet ushtarake dhe të aviacionit të Enigma, reflektori ishte instaluar, por nuk u rrotullua. Ajo ekzistonte në katër varietete. Varieteti i parë u shënua me shkronjën A. E tjetra, Umkehrwalze B, u lirua më 1 nëntor 1937. Së treti, Umkehrwalze C, u shfaq në vitin 1941. e katërta, Umkehrwalze D, i prezantuar për herë të parë më 2 janar 1944, i lejoi operatorit Enigma të kontrollonte cilësimin e ndërrimit brenda reflektorit.

Patch panel

Patch panel(Gjermanisht: Steckerbrett) lejon operatorin të ndryshojë lidhjet me tela. Ai u shfaq për herë të parë në versionet e ushtrisë gjermane në 1930 dhe u përdor shpejt me sukses edhe në versionet detare. Patch paneli dha një kontribut të madh në sofistikimin e enkriptimit të makinës, madje më shumë se futja e një rotori shtesë. Enigma pa një panel patch mund të trajtohet pothuajse me dorë, por pas shtimit të një paneli patch, krisurat u detyruan të ndërtonin makina speciale.

Një kabllo e vendosur në panelin patch lidhte shkronjat në çifte, për shembull, "E" dhe "Q" mund të lidhen në çifte. Efekti ishte riorganizimi i këtyre shkronjave para dhe pasi sinjali kalonte nëpër rotorë. Për shembull, kur operatori shtypi "E", sinjali u dërgua në "Q", dhe vetëm pas kësaj në rotorin e hyrjes. Në mënyrë tipike, Enigma vinte me gjashtë kabllo.

Çdo shkronjë në panelin patch kishte dy vende. Futja e një spine shkëputi folenë e sipërme (nga tastiera) dhe folenë e poshtme (drejt rotorit të hyrjes) të asaj shkronje. Spina në skajin tjetër të kabllit u fut në prizat e shkronjës tjetër, duke ndërruar kështu lidhjet e këtyre dy shkronjave.

Aksesorë

Një pjesë e dobishme e përdorur në M4 Enigma ishte e ashtuquajtura "Schreibmax", një pajisje e vogël printimi që mund të printonte të gjitha 26 shkronjat në një fletë të vogël letre. Në këtë drejtim, nuk kishte nevojë për një operator shtesë për të monitoruar llambat dhe për të shkruar shkronjat. Pajisja e printimit ishte instaluar në krye të Enigma dhe ishte e lidhur me një panel llambash. Për të instaluar pajisjen e printimit, ishte e nevojshme të hiqni kapakët e llambave dhe të gjitha llambat. Përveç kësaj, kjo risi rriti sigurinë: tani oficeri i sinjalit nuk duhej të shihte tekstin e pakriptuar. Pajisja e printimit ishte instaluar në kabinën e komandantit të nëndetëses dhe oficeri i komunikimit futi vetëm tekst të koduar pa pasur akses në informacionin e klasifikuar.

Një tjetër aksesor ishte një panel i veçantë në distancë me llamba. Në versionin me një panel shtesë, trupi prej druri i Enigmës ishte më i gjerë. Kishte një model të një paneli me llambë që mund të lidhej më pas, por kjo kërkonte, si në rastin e pajisjes printuese Schreibmax, zëvendësimin e panelit të llambës së fabrikës. Paneli i largët lejoi një person të lexonte tekstin e deshifruar pa ndërhyrjen e operatorit.

Në vitin 1944, Forcat Ajrore prezantoi një ndërprerës shtesë të panelit patch të quajtur "Uhr" (ora). Ishte një kuti e vogël që përmbante një çelës 40 pozicionesh. Ai zëvendësoi prizat standarde. Pas lidhjes së prizave, siç përcaktohet në listën e kodeve për çdo ditë, operatori mund të ndryshojë çelësin në një nga 40 pozicionet. Çdo pozicion rezultoi në një kombinim të ndryshëm të instalimeve elektrike të prizës. Shumica e këtyre lidhjeve me priza, ndryshe nga prizat standarde, ishin të paçiftuara.

Përshkrimi matematikor

Transformimi i Enigmës për secilën shkronjë mund të përcaktohet matematikisht si rezultat i permutacioneve. Konsideroni një model ushtarak me tre rotor. Le të supozojmë se "P" tregon panelin patch, "U" tregon reflektorin dhe "L", "M", "R" tregojnë respektivisht veprimet e rotorit të majtë, të mesëm dhe të djathtë. Atëherë kriptimi "E" mund të shprehet si:

Pas çdo shtypjeje tasti, rotori lëviz, duke ndryshuar transformimin. Për shembull, nëse rotori i djathtë "R" rrotullohet përmes pozicioneve i, ndodh një transformim ρ i R ρ − i (\style ekrani \rho ^(i)R\rho ^(-i)), ku ρ është një ndërrim ciklik që shkon nga "A" në "B", nga "B" në "C", e kështu me radhë. Në të njëjtën mënyrë, rotori i mesëm dhe i majtë mund të caktohen si rrotullime j dhe k "M" dhe "L". Funksioni i kriptimit në këtë rast mund të shfaqet si më poshtë:

Procedurat për përdorimin e Enigma

Në forcat e armatosura gjermane, pajisjet e komunikimit u ndanë në rrjete të ndryshme, secila me cilësimet e veta të kodimit për makinat Enigma. Në qendrën angleze për thyerjen e kodeve Bletchley Park. Bletchley Park) këto rrjete komunikimi quheshin çelësa dhe iu dhanë emra të koduar si Red, Chaffinch ose Shark. Çdo njësie që vepron në rrjet iu caktuan cilësime të reja për një periudhë të re kohore. Në mënyrë që mesazhi të kodohet dhe deshifrohet saktë, makinat e dërguesit dhe të marrësit duhet të konfigurohen në të njëjtën mënyrë, veçanërisht zgjedhja e rotorëve, pozicionet fillestare të rotorëve dhe lidhjet e panelit patch duhet të jenë identike. Këto cilësime u ranë dakord paraprakisht dhe u regjistruan në libra të veçantë kodesh.

Gjendja fillestare e çelësit të enkriptimit Enigma përfshin parametrat e mëposhtëm.

• Vendosja e rotorit: zgjedhja dhe vendosja e rotorit.
• Pozicionet fillestare të rotorit: të zgjedhura nga operatori, të ndryshme për çdo mesazh.
• Cilësimi i unazës: Pozicioni i unazës së alfabetit që përputhet me modelin e rotorit.
• Cilësimet e prizës: Lidhni lidhjet në panelin e korrigjimit.

Enigma ishte krijuar për të qëndruar e sigurt edhe kur spiuni i njihte qarqet e rotorit, megjithëse në praktikë cilësimet mbaheshin sekret. Me një qark të panjohur, numri i përgjithshëm i konfigurimeve të mundshme mund të jetë në rendin e 10,114 (rreth 380 bit me një diagram të njohur instalime elektrike dhe cilësime të tjera operacionale, kjo shifër bie në 10,23 (76 bit). Përdoruesit e Enigma ishin të sigurt në sigurinë e saj për shkak të numrit të madh të opsioneve të mundshme. Ishte joreale të filloni të zgjidhni një konfigurim të mundshëm.

Treguesit

Shumica e çelësave mbaheshin vetëm për një periudhë të caktuar kohe, zakonisht një ditë. Megjithatë, për çdo mesazh të ri, u specifikuan pozicione të reja fillestare të rotorëve. Kjo për faktin se nëse numri i mesazheve të dërguara me cilësime identike është i madh, atëherë një kriptanalist që ka studiuar tërësisht disa mesazhe mund të zgjedhë një shifër për mesazhet duke përdorur analizën e frekuencës. Një ide e ngjashme përdoret në parimin e "vektorit të inicializimit" në enkriptimin modern. Këto pozicione fillestare u dërguan së bashku me kriptogramin, përpara tekstit të shifruar. Ky parim u quajt "procedura tregues". Dhe ishte pikërisht dobësia e procedurave të tilla treguese që çoi në rastet e para të suksesshme të thyerjes së kodit Enigma.

Disa nga procedurat e hershme të treguesve u përdorën nga kriptanalistë polakë për të thyer kodet. Procedura përfshinte që operatori të konfiguronte makinën sipas një liste cilësimesh që përmbanin pozicionet kryesore fillestare të rotorëve. Le të themi se fjala kyçe kryesore është AOH. Operatori i rrotulloi rotorët me dorë derisa fjala AOH të lexohej në dritaret e rotorit. Pas kësaj, operatori zgjodhi çelësin e tij për mesazhin e ri. Le të themi se operatori zgjodhi fjalën EIN. Kjo fjalë u bë fjalë kyçe për këtë mesazh. Më pas, operatori futi fjalën EIN në makinë edhe një herë për të shmangur gabimet gjatë transmetimit. Si rezultat, pas futjes së fjalës EIN dy herë, kriptogrami shfaqi fjalën XHTLOA, e cila i parapriu trupit të mesazhit kryesor. Dhe së fundi, operatori përsëri ktheu rotorët në përputhje me çelësin e zgjedhur, në këtë shembull EIN, dhe më pas futi tekstin kryesor të mesazhit.

Pas marrjes së këtij mesazhi të koduar, i gjithë operacioni u krye në rend të kundërt. Operatori marrës futi cilësimet fillestare në makinë (fjala kyçe AOH) dhe futi gjashtë shkronjat e para të mesazhit të marrë (XHTLOA). Në shembullin e mësipërm, u shfaq fjala EINEIN, domethënë operatori marrës e kuptoi që fjala kyçe ishte EIN. Pas kësaj, ai vendosi rotorët në pozicionin EIN dhe futi pjesën tjetër të mesazhit të koduar, duke marrë tekst të qartë të deshifruar si një dalje.

Kishte dy të meta në këtë metodë. Së pari, përdorni cilësimet kryesore kryesore. Kjo u ndryshua më pas në atë që operatori zgjodhi pozicionet e tij fillestare për të enkriptuar treguesin dhe dërgoi pozicionet fillestare të pakriptuara. Problemi i dytë ishte përsëritshmëria e fjalës treguese të zgjedhur nga operatori i kodit, që ishte një defekt i rëndësishëm sigurie. Çelësi i mesazhit u kodua dy herë, duke rezultuar në një ngjashmëri të natyrshme midis karaktereve të parë dhe të katërt, të dytë dhe të pestë, të tretë dhe të gjashtë. Kjo e metë lejoi kodthyesit polakë të thyenin kodin Enigma që në vitin 1932. Megjithatë, duke filluar nga viti 1940, gjermanët ndryshuan procedurat për të përmirësuar sigurinë.

Historia dhe zhvillimi i makinës

Familja e makinave të enkriptimit Enigma ka një numër të madh modelesh dhe variacionesh të dizajnit. Modelet e hershme ishin komerciale, duke filluar nga vitet 1920. Duke filluar nga mesi i viteve 1920, shërbime të ndryshme ushtarake gjermane filluan të përdorin këto automjete, duke bërë shumë nga modifikimet e tyre për të përmirësuar sigurinë. Përveç kësaj, vende të tjera përdorën projektet e Enigma për të krijuar makinat e tyre të shifrimit.

Komercial "Enigma"

Më 23 shkurt 1918, inxhinierit gjerman Arthur Scherbius iu dha një patentë për një makinë shifrore duke përdorur rotorë (kjo makinë është versioni i parë i Enigma), dhe së bashku me Richard Ritter ai themeloi kompaninë Scherbius dhe Ritter ( Scherbius & Ritter). Ata u përpoqën të krijonin marrëdhënie me Marinën Gjermane dhe Ministrinë e Jashtme, por në atë kohë ata nuk ishin të interesuar për makinat e enkriptimit. Më pas, ata regjistruan patenta për kompaninë Gewerkschaft Securitas, e cila më 9 korrik 1923 themeloi korporatën e prodhuesve të makinave shifrore Chiffriermaschinen Aktien-Gesellschaft. Scherbius dhe Ritter ishin në bordin e drejtorëve të kësaj korporate.

Chiffriermaschinen AG filloi të reklamonte një makinë rrotulluese, Model A Enigma, e cila u ekspozua në Kongresin Ndërkombëtar të Unionit Postar në 1923 dhe 1924. Makina ishte e rëndë dhe shumë e madhe dhe i ngjante një shtypshkronjeje. Dimensionet e tij ishin 65x45x35 cm dhe peshonte rreth 50 kg. Pastaj u prezantua modeli "B" i një dizajni të ngjashëm. Dy modelet e para "A" dhe "B" ishin krejtësisht të ndryshme nga versionet e mëvonshme. Ata ishin të madhësive dhe formave të ndryshme. Ata gjithashtu ndryshonin nga pikëpamja e kriptimit - versioneve të hershme u mungonte një reflektor.

Reflektori, një ide e propozuar nga kolegu i Scherbius-it, Willi Korn, u prezantua për herë të parë në Enigma Model C (1926). Reflektori ishte një tipar kryesor i Enigma.

Modeli "C" ishte më i vogël dhe më i lëvizshëm se paraardhësit e tij. Këtij modeli i mungonte një makinë shkrimi për të zëvendësuar operatorin shtesë që monitoronte llamba, prandaj emri alternativ "Glowlamp Enigma" për ta dalluar atë nga modelet "A" dhe "B". Enigma Model C shpejt u vjetërua, duke i lënë vendin Modelit të ri D (1927). Ky version u përdor gjerësisht në Suedi, Holandë, MB, Japoni, Itali, Spanjë, Shtetet e Bashkuara dhe Poloni.

“Enigma” në shërbimin ushtarak

Marina Gjermane ishte e para që përdori makinat Enigma. Modeli, i quajtur "Funkschlüssel C", filloi të zhvillohej në 1925 dhe hyri masivisht në ushtri vitin e ardhshëm. Tastiera dhe paneli i dritës përbëheshin nga 29 shkronja nga A në Z, plus Ä, Ö dhe Ü, të renditura sipas rendit alfabetik, ndryshe nga sistemi QWERTZU. Rotorët kishin 28 kontakte, shkronja X ishte e koduar drejtpërdrejt, jo e koduar. Tre nga pesë rotorët dhe reflektori mund të instalohen në katër pozicione të ndryshme, të përcaktuara α, β, γ dhe δ. Korrigjime të vogla në makinë u bënë në korrik 1933.

Më 15 korrik 1928, Ushtria Gjermane prezantoi modelin e saj Enigma, Enigma G, i modifikuar në qershor 1930 në modelin Enigma I. Enigma I, e njohur gjithashtu si Enigma e Wehrmacht ose Enigma "ushtarake", u përdor gjerësisht nga shërbimet ushtarake gjermane dhe organizata të tjera qeveritare (të tilla si hekurudhat) gjatë Luftës së Dytë Botërore. Një ndryshim domethënës midis modeleve Enigma I dhe modeleve komerciale Enigma ishte patch paneli për zëvendësimin e çifteve të shkronjave, i cili rriti ndjeshëm nivelin e sigurisë së shifrografive. Kishte edhe dallime të tjera: përdorimi i një reflektori të palëvizshëm dhe lëvizja e çarjeve nga trupi i rotorit në unazat e shkronjave lëvizëse. Dimensionet e makinës ishin 28x34x15 cm, peshonte rreth 12 kg.

Kishte gjithashtu Enigma II, një model i madh printimi me tetë rotor. Në vitin 1933, ekspertët polakë të thyerjes së kodeve zbuluan se Enigma II përdorej për komunikime ushtarake të nivelit të lartë, por Gjermania shpejt e ndaloi përdorimin e saj - makina ishte shumë e pabesueshme dhe shpesh bllokohej.

Edhe vende të tjera përdorën Enigma. Marina italiane përdori një version komercial të Enigma të quajtur Navy Cipher D, dhe spanjollët përdorën gjithashtu Enigma komerciale gjatë Luftës Civile. Kodthyesit britanikë kanë arritur të deshifrojnë këto makina, të cilave u mungon një panel patch. Zviceranët përdorën Enigma K, e cila ishte e ngjashme me Enigma D komerciale, për qëllime ushtarake dhe diplomatike. Këto makina u thyen nga një numër i madh i kodeve, duke përfshirë polakët, francezët, britanikët dhe amerikanët. Enigma T (e koduar Tirpitz) u lëshua për Japoninë.

Sipas vlerësimeve të përafërta, u prodhuan rreth 100,000 kopje të makinerive të shifrimit Enigma.