Разработка семейства шифровальных машин «Энигма» стартовала сразу после Первой мировой, еще в 1918 году. С помощью «Энигмы» сообщения шифровали войска Германии и ее союзники, при помощи M-209 — армия США. Возможно, для вас это будет новостью, но Алан Тьюринг был не первым, кто расшифровал «Энигму» методом механического перебора. В Третьем рейхе считали, что «Энигму» невозможно взломать, поскольку она предполагала 2×10 в 145-й степени вариантов кодирования. Главный недостаток «Энигмы» — в коде шифруемая буква не могла оставаться самой собой, она обязательно менялась.
Тьюринг против Гитлера, или Как гики два раза хакнули немецкие «Энигмы»
Криптоанализ «Энигмы» — взлом немецкой шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны силами британских спецслужб. Что: команда из Кембриджа решила воссоздать польское устройство, которое изобрели с целью расшифровки шифротекста немецкой Энигмы — циклометр. Считается, что расшифровка кода Энигмы британскими криптографами сократила сроки войны примерно на 2 года и сберегла много миллионов жизней.
Тьюринг против Гитлера, или Как гики два раза хакнули немецкие «Энигмы»
Энигма представляла собой как бы динамический шифр цезаря. Что: команда из Кембриджа решила воссоздать польское устройство, которое изобрели с целью расшифровки шифротекста немецкой Энигмы — циклометр. Совместно с Дилли Ноксом он занимался криптоанализом «Энигмы». Главный недостаток «Энигмы» — в коде шифруемая буква не могла оставаться самой собой, она обязательно менялась.
Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия)
Именно эта слабость стала ключом для взлома алгоритма и реконструкции хитроумного механизма. Несмотря на это, до сих пор осталось одно нерасшифрованное сообщение. Оно датируется 1 мая 1945 года на фото. Шифротекст: Порядковый номер сообщения: P1030680 U534. Работала машина просто: шифры настройки менялись роторами слева вверху.
Три ротора в 26 позициях и дополнительная панель с десятью парами букв давали почти 159 квинтиллионов комбинаций настроек. После этого сообщение кодировалось автоматически: оператор нажимает клавишу оригинального сообщения на печатной машинке — а сверху высвечивается буква шифротекста. Именно таким образом было зашифровано сообщение, приведённое в начале статьи. Первая «Энигма» была изготовлена в 1923 году Model А.
И это ему удалось. Он стал рассматривать цепочки букв следующего вида[6]: В примере полной таблицы выше таких цепочек оказалось 4: 2.
Коммутационная панель передней части шифровальной машины «Энигма». Комплекс из 210 таких машин позволял англичанам расшифровывать до 3 тыс. При некоторой схожести с немецкими образцами были у русской машины и существенные отличия, улучшившие ее работу. Например, коммутатор, в который вставлялась специальная перфокарта. Она задавала схему работы машины и менялась раз в сутки. Такой инженерный ход упрощал настройку устройства. Кроме того, в отличие от «Энигмы» «Фиалка» могла передавать не только буквы, но также цифры и знаки.
Еще одно важное отличие — операторам не нужно было записывать полученный текст, он печатался на специальной ленте в виде букв или перфорации. Машина имела десять шифровальных роторов, вращавшихся при каждом нажатии на клавишу. Диски, как и в «Энигме», производили замену одного символа на другой, но по сравнению с немецкой машиной их было больше и вращались они в разные стороны. Позже стали применять трехсоставные роторы, изменение положения элементов в которых улучшало криптографические свойства «Фиалки». Благодаря уникальному рефлектору, выполненному по транзисторной схеме, любая буква в советской шифровальной машине могла быть зашифрована через саму себя.
Главное шифровальное подразделение Великобритании расположилось в особняке Блетчли-парк в городе Милтон Кейнс в 80 км от Лондона. Команда состояла из шахматистов, лингвистов и математиков, среди которых выделялся молодой профессор из Кембриджа — Алан Тьюринг. Он был одним из немногих криптоаналитиков Блетчли-парка, который не знал немецкого, хотя это было обязательным требованием.
Довольно забавно, что для расшифровки «Энигмы» по ошибке был приглашён и биолог, изучающий криптогамы — группу бесцветковых растений. Так как британцы уже имели точную копию «Энигмы», работа по дешифровке поступающих сообщений сводилась к подбору расположения роторов и иных настроек шифратора. Установка роторов являлась сложной задачей, так как их расположение менялось ежедневно. Английские криптоаналитики работают над дешифровкой перехваченных немецких сообщений. Блетчли-парк, 1943 год Предпосылкой к созданию принципиально новой методики криптоанализа являлась стоимость дальнейшего усовершенствования польской разработки: для полного перебора каждого сообщения требовалось несколько десятков машин. К тому же польский метод был основан на уязвимости в процессе шифрования, которую немцы устранили в 1940 году. Будучи одним из главных теоретиков Блетчли-парка, Алан Тьюринг разработал новый метод, который основывался на переборе последовательностей символов. В этом ему помогли, как ни странно, сами немцы.
Дело в том, что немецкие шифры часто содержали одинаковые стереотипные словосочетания — например, приветствия, различные ругательства и числа. А слово «Eins» с нем. Большое внимание британцы уделили и немецким ежедневным метеорологическим сводкам, которые отправлялись в определённый час. На основе вводных данных Тьюринг вместе с коллегами разработал специальный метод криптоанализа, так называемый «Eins-алгоритм». Работу по перебору букв алфавита облегчил и недостаток рефлектора. Была уничтожена по приказу Уинстона Черчилля и восстановлена любителями спустя 60 лет. Имея на руках собранные схемы и чертежи, они потратили на это 10 лет В августе 1940 года команда криптоаналитиков Блетчли-парка построила собственную «криптологическую бомбу». Теперь вместо перебора целого сообщения достаточно было узнать небольшой фрагмент.
Машина сверяла известные фрагменты текста с положением роторов, после чего из множества комбинаций оставляла несколько логических продолжений искомых фрагментов. С помощью «бомбы Тьюринга» удалось довести темп криптоанализа немецких шифров до нескольких тысяч сообщений в день. Немецкое командование до конца войны не подозревало о взломе «Энигмы» и не меняло систему шифрования. Для получения известных фрагментов текста британцы использовали хитрость — атаку на основе подобранного открытого текста. Англичане провоцировали немцев использовать определённые слова — в данном случае координаты. Они демонстративно минировали определённую акваторию и ожидали немецкие сообщения о минных заграждениях. Аналитики же, сверяя свои координаты с зашифрованными, получали искомые символы для дальнейшей расшифровки. Связист с трёхроторным шифратором «Энигма», субмарина U-124, март 1941 года Весной 1942 года Блетчли-парку удалось расшифровать армейскую «Энигму».
А после того, как англичане захватили подлодку U-110 вместе с секретной документацией, были взломаны шифры немецких подводных лодок и кораблей — атлантический «Тритон», средиземноморские коды «Медуза» и «Зюйд» и код для надводных кораблей «Нептун».
Как взломали "Энигму"?
Но в руках нацистов она оказалась оружием массового поражения. При помощи этого устройства немецкие войска контролировали половину Атлантики и планировали военные операции буквально под носом у союзников. Данные о действиях вермахта были надежно защищены: "Энигма" заменяла буквы в словах по определенному алгоритму. Вариантов настройки шифра было больше ста триллионов. Каждый день в полночь их меняли на новые. И это создавало чрезвычайные сложности", — рассказывает кандидат исторических наук Николай Лобанов.
Мало кто знает, но троим польским криптологам удалось разгадать код "Энигмы" еще до войны. Ученые заполучили шесть экземпляров немецких устройств и сконструировали из них машину для дешифровки. Но уже к в началу 1940-х она оказалась бесполезной. Они добавили дополнительные диски и коммуникационную панель, которая позволяла шифровать буквы попарно", — уточняет кандидат исторических наук Анастасия Ашаева. Это в десять раз усложнило процесс расшифровки.
Усовершенствованный алгоритм "Энигмы" польским специалистам оказался уже не по зубам. За дело взялись британские спецслужбы. В особняке Блетчли-Парк в графстве Бакингемшир там располагалось главное шифровальное подразделение Великобритании — Правительственная школа кодов и шифров собрали 10 тысяч лингвистов, математиков, шахматистов и чемпионов по решению кроссвордов. С утра до ночи они ломали головы над разгадкой немецких посланий. Он сконструировал собственный компьютер для разгадки "Энигмы".
Ученый предположил, что в каждом зашифрованном сообщении есть подсказки — повторяющиеся из раза в раз приветствия, координаты, прогнозы погоды.
Шифротекст: Порядковый номер сообщения: P1030680 U534. Работала машина просто: шифры настройки менялись роторами слева вверху. Три ротора в 26 позициях и дополнительная панель с десятью парами букв давали почти 159 квинтиллионов комбинаций настроек. После этого сообщение кодировалось автоматически: оператор нажимает клавишу оригинального сообщения на печатной машинке — а сверху высвечивается буква шифротекста. Именно таким образом было зашифровано сообщение, приведённое в начале статьи. Первая «Энигма» была изготовлена в 1923 году Model А. Саму шифровальную машину изобрёл немецкий инженер Артур Шербиус вскоре после Первой мировой. Он запатентовал механизм и начал продавать продукт на коммерческом рынке.
Первым крупным покупателем стал Международный почтовый союз с отделениями во всех уголках мира.
Обратите внимание, что если нажать клавишу D, то сигнал пойдет по той же самой цепи, преобразовывая D в B. Таким образом наличие рефлектора делало процессы шифрования и дешифрования идентичными. Еще одно свойство Энигмы, связанное с рефлектором, заключается в невозможности шифрования какой-либо буквы в саму себя. Это свойство сыграло очень важную роль при взломе Энигмы. Получившееся устройство уже очень похоже на настоящую Энигму. С одной незначительной оговоркой. Стойкость подобной машины упирается в секретность внутренней коммутации роторов. Если устройство роторов будет раскрыто, то взлом сводится к подбору их начальных позиций.
При этом сами роторы тоже могут располагаться в произвольном порядке, что увеличивает сложность в 3! Этого явно не достаточно для того, чтобы обеспечить высокий уровень безопасности. Поэтому Энигма было оснащена еще одним дополнительным инструментом: коммутационной панелью. Соединяя на коммутационной панели буквы попарно можно было добавить еще один дополнительный шаг к шифрованию. К примеру, предположим что на коммутационной панели буква B соединена с буквой A. Теперь при нажатии на A сперва происходит подстановка A-B, и на вход первого ротора подается буква B. Аналогичным образом происходит расшифровка сообщения. После чего коммутационная панель преобразует B в A.
Каждый ротор имел 26 сечений, что соответствовало отдельной буквы алфавита, а также 26 контактов для взаимодействия с соседними роторами. Как только оператор нажимал на нужную букву, замыкалась электрическая цепь и появлялся зашифрованный символ.
За замыкание цепи отвечали рефлекторы. У машины было 159 квинтиллионов 158,962,555,217,826,360,000 различных комбинаций символов и цифр. То есть одно и то же сообщение немцы могли шифровать по-разному. Ко «взлому» немецкого шифровального устройства Тьюринг приступил в 1939 году [5]. До начала работы у британского математика были некоторые сведения о немецкой машине, которые он получил от польских коллег. В 1932 году ранние версии «Энигмы» успешно «взломали» польские дешифровщики [6]. С помощью математической теории и методов обратной разработки поляки смогли создать специальное устройство для расшифровки закодированных сообщений, получившее название «криптологическая бомба». Устройство поляков преуспело благодаря дефекту немецкого шифрования, который дважды шифровал первые три буквы в начале каждого сообщения, что позволило взломщикам кода искать необходимые шаблоны. После этого случая немецкие инженеры усложнили «Энигму» и в 1938 году выпустили обновленную версию, для «взлома» которой требовалось создать более сложные механизмы [6]. К августу 1940 года Тьюринг совместно со своим коллегой Гордоном Уэлчманом сконструировал «Бомбу» — машину, которая умела дешифровывать немецкие сообщения.
Устройство позволило странам антигитлеровской коалиции реагировать на секретные данные нацистов всего через пару часов после перехвата сообщений. По мнению историков , это помогло спасти сотни тысяч жизней и осуществить успешную высадку войск союзников в Нормандии в 1944 году. Например, биограф математика Джек Копеланд считает , что никакого самоубийства не было. После изучения результатов вскрытия Копеланд пришел к выводу, что это был несчастный случай. Смерть, по мнению биографа, наступила от вдыхания паров синильной кислоты, выделявшихся аппаратом для гальванического золочения, в котором используется цианид калия. Такой аппарат стоял в одной из комнат дома Тьюринга. Мать ученого также считала, что его смерть была случайной. По ее мнению, Тьюринг умер из-за небрежного хранения химикатов [8]. Извинения и оправдание В августе 2009 года программист Джон Грэм-Камминг создал петицию, призывающую британское правительство принести извинения за преследование Тьюринга за гомосексуализм. Петиция собрала более 30 000 подписей, что побудило премьер-министра Гордона Брауна выступить с публичным обращением.
Чиновник от имени британского правительства извинился за «ужасное обращение с Аланом Тьюрингом»: «С Аланом и многими тысячами других мужчин-геев, осужденных по гомофобным законам, обошлись ужасно. А миллионы тех, кто не был осужден, годами жили в постоянном страхе, они боялись, что за ними могут прийти в любое время.
В Кембридже воссоздали «Циклометр Реевского», при помощи которого была взломана «Энигма»
| Криптоанализ - это наука изучения шифров | В конце 1920-х «Энигма» получила известность в мире как шифровальная машина, способная обеспечить сохранность коммерческих и военных тайн. |
| 4 Взлом «Энигмы» | Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия). пару формул через калькулятор SEIKO и вуАля! "Большая сеть" взломана. |
| Совершенно секретно: история шифровальных устройств | Важную роль сыграли криптографы, которые осуществили криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма». |
| Шифр Энигмы презентация | Криптоанализ морской «Энигмы» был еще больше затруднен благодаря внимательной работе операторов, которые не посылали стереотипных сообщений, лишая тем самым Блечли крибов. |
| Нерасшифрованное сообщение «Энигмы» / Хабр | Ниже описаны блоки данных Энигмы и способы их получения. |
Взлом кода Энигмы
Криптоанализ «Энигмы» — статья из Интернет-энциклопедии для Создание криптоаналитической машины «Бомба», которая и позволила поставить взлом сообщений «Энигмы» на поток, стало результатом сочетания не только колоссальной научной. Совместно с Дилли Ноксом он занимался криптоанализом «Энигмы». Ниже описаны блоки данных Энигмы и способы их получения.
Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия)
Уже во времена Второй Мировой основные усилия по криптоанализу «Энигмы» взял на себя британский центр разведки «Станция Икс» или «Блетчли-парк». Шифры «Энигмы» считались самыми стойкими для взлома, так как количество ее комбинаций достигало 15 квадриллионов. Вклад Тьюринга в работы по криптографическому анализу алгоритма, реализованного в "Энигме", основывался на более раннем криптоанализе предыдущих версий шифровальной. Всё это значительно затруднило будущий криптоанализ Энигмы. С началом войны и падением Польши исследователи успели передать свои успехи французам, которые попытались развить. Когда говорят о взломе Энигмы обычно вспоминают вклад британцев и работу Блетчли-парк.
Криптоанализ - это наука изучения шифров
Google Sites.
В качестве примера рассмотрим следующее изображение упрощенной роторной машины: Приведенная машина состоит из клавиатуры для ввода символа , трех дисков, индикатора для отображения криптотекста и реализует шифрование 4 символов: A, B, C, D. При нажатии буквы B на клавиатуре замыкается электрическая цепь, зависящая от текущего положения роторов, и на индикаторе загорается лампочка. В приведенном выше примере буква B будет зашифрована в C.
После чего первый ротор сдвинется на одну позицию и настройки машины приобретут следующий вид: Энигма Энигма является наиболее популярным представителем мира шифровальных роторных машин. Она использовалась германскими войсками во время второй мировой войны и считалась практически не взламываемой. Процедура шифрования Энигмы реализована как в приведенном выше примере за исключением некоторых дополнительных штрихов. Во-первых, число роторов в разных версиях Энигмы могло отличаться.
Наиболее распространенной была Энигма с тремя роторами, но использовался так же вариант с четырьмя дисками. Во-вторых, процесс расшифровки демонстрационной роторной машины, описанной выше, отличается от процесса шифрования. Каждый раз для расшифровки придется менять левый и правый ротор местами, что может быть не совсем удобным. Для решения этой проблемы в Энигме был добавлен еще один диск, который назывался рефлектор.
В рефлекторе все контакты были соединены попарно, реализуя тем самым повторное прохождение сигнала через роторы, но уже по другому маршруту. В отличие от остальных роторов рефлектор всегда находился в фиксированном положении и не вращался. Добавим рефлектор, реализующий замену A-B; C-D к нашей демонстрационной шифровальной машине. При нажатии на клавишу B сигнал проходит через роторы и поступает в рефлектор через контакт C.
Здесь сигнал «отражается» и возвращается обратно, проходя через роторы в обратном порядке и по другому пути.
Наиболее распространенной была Энигма с тремя роторами, но использовался так же вариант с четырьмя дисками. Во-вторых, процесс расшифровки демонстрационной роторной машины, описанной выше, отличается от процесса шифрования. Каждый раз для расшифровки придется менять левый и правый ротор местами, что может быть не совсем удобным. Для решения этой проблемы в Энигме был добавлен еще один диск, который назывался рефлектор. В рефлекторе все контакты были соединены попарно, реализуя тем самым повторное прохождение сигнала через роторы, но уже по другому маршруту.
В отличие от остальных роторов рефлектор всегда находился в фиксированном положении и не вращался. Добавим рефлектор, реализующий замену A-B; C-D к нашей демонстрационной шифровальной машине. При нажатии на клавишу B сигнал проходит через роторы и поступает в рефлектор через контакт C. Здесь сигнал «отражается» и возвращается обратно, проходя через роторы в обратном порядке и по другому пути. В результате чего буква B на выходе преобразуется в D. Обратите внимание, что если нажать клавишу D, то сигнал пойдет по той же самой цепи, преобразовывая D в B.
Таким образом наличие рефлектора делало процессы шифрования и дешифрования идентичными. Еще одно свойство свойство Энигмы, связанное с рефлектором, заключается в невозможности шифрования какой-либо буквы в саму себя. Это свойство сыграло очень важную роль при взломе Энигмы. Получившееся устройство уже очень похоже на настоящую Энигму. С одной незначительной оговоркой. Стойкость подобной машины упирается в секретность внутренней коммутации роторов.
В течение нескольких недель после прибытия в Тьюринг написал спецификации к электромеханической машине Bombe, которые помогли со взломом «Энигмы» более эффективно, чем польские разработки. Google Sites.
Взлом кода Энигмы
Основную лепту в достижения польского периода криптоанализа Энигмы внесли, как и в 1919-21 годах, три математика-криптографа. Криптоанализ "Энигмы" позволил западным союзникам во время Второй мировой войны прочитать значительное количество секретных радиопереговоров держав Оси в кодировке. Turing returned to Bletchley in March 1943, where he continued his work in cryptanalysis. Когда говорят о взломе Энигмы обычно вспоминают вклад британцев и работу Блетчли-парк. Dr. George Lasry will present the evolution of modern cryptanalysis of Enigma, including results from his own research, starting with some technical and historical background.
Уэлчман, Гордон: биография
| Криптоанализ «Энигмы» — "Энциклопедия. Что такое Криптоанализ «Энигмы» | Криптоанализ "Энигмы" позволил западным союзникам во время Второй мировой войны прочитать значительное количество секретных радиопереговоров держав Оси в кодировке. |
| Ученые раскрыли секрет работы шифровальной машины «Энигма» | В школе кодов и шифров он возглавлял группу Hut 8, ответственную за криптоанализ сообщений ВМФ Германии и разработал некоторое количество методов взлома немецкого. |