Криптоанализ системы шифрования Enigma позволил западным союзникам в мировой войне II для чтения значительного количества кодированных по Морзе радиосвязи Силы. Криптоанализ Энигмы. Мало кто знает, но троим польским криптологам удалось разгадать код "Энигмы" еще до войны. Всё это значительно затруднило будущий криптоанализ Энигмы. С началом войны и падением Польши исследователи успели передать свои успехи французам, которые попытались развить.
Код энигма кто расшифровал. Криптоанализ «Энигмы
| Шифр Энигмы презентация | Чтобы осложнить криптоанализ, сообщения делали не длиннее 250 символов; более многословные разбивали на части, для каждой из которых использовался свой ключ. |
| Совершенно секретно: история шифровальных устройств | 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. |
Криптофронт Второй Мировой Войны, часть 2
Создание криптоаналитической машины «Бомба», которая и позволила поставить взлом сообщений «Энигмы» на поток, стало результатом сочетания не только колоссальной научной. Создание криптоаналитической машины «Бомба», которая и позволила поставить взлом сообщений «Энигмы» на поток, стало результатом сочетания не только колоссальной научной. Разработка семейства шифровальных машин «Энигма» стартовала сразу после Первой мировой, еще в 1918 году.
Криптоанализ «Энигмы»
Надо сказать, что в то время специалисты «Бюро шифров» были на высоком счету как квалифицированные криптологи. Так, криптоаналитик «BS-4» капитан Jan Kowalewski в 1923-м был приглашён японцами для чтения лекций и работы в своей криптослужбе, по результатам чего был удостоен высшей награды Японии: Ордена Восходящего Солнца. После его возвращения в Польшу к нему при-езжали японские студенты для обучения. Вместе с ними приезжал Ризобар Ито, который в будущем стал выдающимся криптологом и разработчиком шифров в Японии. Свои криптоаналитические способности он проявил при «вскрытии» шифра «Playfair», применявшегося в ту пору на британских коммуникациях. В 1931-м полякам неожиданно помогли французы, с которыми решил сотрудничать работник немецкого военного шифроргана нем. Chiffrier-stelle der Reichswehr Hans-Thilo Schmidt 1888-1943 продавать им секретную документацию. Одним из документов было пособие по техэксплуатации машины «Enigma», поэтому немец неоднократно встречался с сотрудниками 2-го бюро Генштаба военной разведки Франции. Он контактировал с немцем Rodolphe Lemoine и начальником военной разведки французом Gustave Bertrand.
Шифровальная машина «Энигма» Предатель принёс эксплуатационный документ по применению машины «Enigma» и пообещал узнать первоначальные положения ключей в шифраторе. Тут агенты французской разведки осознали, какой ценный источник секретных данных по-пался в их руки и какую реальную пользу он может принести. Полученная информация сразу была передана французским криптологам. Она дала возможность понять, как зашифровать текст машиной «Enigma», но не прочитать немецкий шифротекст. Эта проблема расстроила Gustave Bertrand и заставила провести консультации с британскими криптоаналитиками. А в то время польские криптоаналитики уже проявили себя в работе по расшифровке машины «Enigma», поэтому британцы посоветовали французам передать все данные полякам. Эти данные французской военной разведки оказались своевременными и полезными. Её изучение дало возможность полякам сделать заключение о том, что вермахт адаптировал под свои цели коммерческую версию машины.
Но оно также подтвердило и то, что полученное пособие не позволяет прочитать шифропереписку. Поэтому поляки попросили французов получить через предателя первоначальные положения ключей в шифраторе.
Правительство поддержало этот законопроект, подготовленный по личной инициативе пэром от либерал-демократов лордом Шарки, сделав это после дебатов, в которых участвовала пэр, работавшая в Блетчли-парке там в годы Второй мировой войны размещалась правительственная школа кодов и шифров — прим. Леди Трампингтон заявила пэрам: «Тот корпус, где я работала, занимался военно-морскими шифрами Германии. Мне лишь раз довелось готовить документ для Алана Тюринга, и поэтому я не могу утверждать, что знала его. Однако я уверена в том, что если бы не его работа, мы проиграли бы войну из-за голода». Также по теме: Повторит ли борьба с гомофобией ошибки борьбы с расизмом?
Тюринг взламывал немецкие шифры при помощи своей машины «Бомба», которая помогла дешифровщикам расшифровывать немецкие коды шифратора «Энигма». Ахмад назвал Тюринга «одним из отцов, если не главным отцом кибернетики».
Например, перед выходом очередного полярного конвоя проводилось демонстративное минирование определённого участка моря. Если противник докладывал результаты разминирования с указанием заранее известных координат, это давало искомую подсказку. Тьюринг Одним из основных теоретиков Блетчли-парка был Алан Тьюринг. После изучения польских материалов Тьюринг пришёл к выводу, что использовать прежний подход с полным перебором сообщений уже не получится. Во-первых, это потребует создания более 30 машин польского типа, что во много раз превышало годовой бюджет «Station X», во-вторых, можно было ожидать, что Германия может исправить конструктивный недостаток, на котором основывался польский метод.
Поэтому он разработал собственный метод, основанный на переборе последовательностей символов исходного текста. Вскоре немцы добавили в конструкцию Энигмы коммутирующее устройство, существенно расширив этим количество вариантов кода. Возникшую для англичан задачу решил Гордон Уэлчман , предложив конструкцию «диагональной доски». В результате этой работы в августе 1940 года была построена криптоаналитическая машина Bombe [Прим. Со временем в Блетчли-Парке было установлено более 200 машин [1] , что позволило довести темп расшифровки до двух-трёх тысяч сообщений в день [9] [Прим. Хотя Bombe претерпевала некоторые изменения в деталях, её общий вид оставался прежним: шкаф весом около тонны, передняя панель два на три метра и 36 групп роторов на ней, по три в каждой. Впоследствии, когда часть работ была перенесена в США, вместе с технологиями была направлена и часть сотрудниц [1].
В таких случаях криптоаналитики из Блетчли-парка оказывались бессильными, и для дальнейшей работы срочно требовалось найти описание изменений или хотя бы новые экземпляры инструкций и машин «Энигма» [1]. В 1940 году морской флот Германии внёс некоторые изменения в машину. Лишь после захвата 9 мая 1941 года подводной лодки U-110 вместе с несколькими новыми экземплярами машины, британские криптоаналитики смогли разобраться в изменениях [1].
Но их аппарат дешифровал только сообщения сухопутных и воздушных войск. Учёный же сумел прочесть сообщения и военно-морского флота. Выходит, Тьюрингу удалось взломать не один код, а два.
«Энигма» была легендарной шифровальной машиной. Ее взлом спас тысячи жизней
Что: команда из Кембриджа решила воссоздать польское устройство, которое изобрели с целью расшифровки шифротекста немецкой Энигмы — циклометр. 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. Another paper that builds on Jim Gillogly's paper is Applying Statistical Language Recognition Techniques in the Ciphertext only Cryptanalysis of Enigma by Heidi Williams. Чтобы осложнить криптоанализ, сообщения делали не длиннее 250 символов; более многословные разбивали на части, для каждой из которых использовался свой ключ.
Ученые раскрыли секрет работы шифровальной машины «Энигма»
В принципе, такой подход в криптоанализе тоже может быть продуктивен: придётся проверить в 26 раз больше вариантов, только и всего? Благодаря влиянию, оказанному на ход войны, взлом Энигмы стал, возможно, самым ярким моментом в многовековой истории криптоанализа. Создание криптоаналитической машины «Бомба», которая и позволила поставить взлом сообщений «Энигмы» на поток, стало результатом сочетания не только колоссальной научной. Благодаря влиянию, оказанному на ход войны, взлом Энигмы стал, возможно, самым ярким моментом в многовековой истории криптоанализа.
2023-10-20.Линейный криптоанализ
Ниже описаны блоки данных Энигмы и способы их получения. Создание криптоаналитической машины «Бомба», которая и позволила поставить взлом сообщений «Энигмы» на поток, стало результатом сочетания не только колоссальной научной. Криптоанализ системы шифрования Enigma позволил западным союзникам в мировой войне II для чтения значительного количества кодированных по Морзе радиосвязи Силы Оси. Основную лепту в достижения польского периода криптоанализа Энигмы внесли, как и в 1919-21 годах, три математика-криптографа.
Победа и "Энигма"
И готовились к ней заранее. Через пять лет Шербиус и Риттер вошли в совет директоров корпорации Chiffriermaschinen AG, которая выпустила улучшенную версию машины под брендом Enigma A и стала интенсивно продвигать её на все возможные рынки. А через три года, 15 июля 1928-го, в немецкой армии внедрили чисто военную разработку Enigma G. Так началось её триумфальное шествие по всем фронтам и родам войск. С учётом различных модификаций было выпущено около 100 000 экземпляров «Энигмы». Даже после окончания войны страны-победители продавали трофейные немецкие «Энигмы» в растущие армии третьего мира. Эти машинки по-прежнему считались надёжными и применялись чуть ли не до конца ХХ века. Что неудивительно: «Энигма» при всей внешней простоте и удобстве эксплуатации обладала какой-то чудовищной по тем временам вариативностью комбинаций и долго казалась недоступной для расшифровки.
Электрика, механика и никакого мошенства По сути, любая «Энигма» была комбинацией механических и электрических систем. Механическая часть состояла из клавиатуры, набора роторов, расположенных вдоль вала, и ступенчатого механизма, приводящего в движение один или несколько роторов при нажатии клавиш. Электрическая схема соединяла клавиатуру, коммутационную панель, лампочки и, с помощью скользящих контактов, роторы. Общий для всех моделей принцип работы приведён на упрощённой диаграмме снизу на самом деле механизм состоял из 26 лампочек, клавиш, разъёмов и электрических схем внутри роторов. Схема «Энигмы» Иллюстрация: Wikimedia Commons Ток от источника питания 1 через переключатель на клавиатуре 2 поступал в разъём коммутационной панели 3, где происходила перекоммутация между клавиатурой и неподвижным входным колесом 4. Далее через схему соединений трёх в армейской модели или четырёх в морской роторов 5 ток входил в рефлектор 6, откуда возвращался обратно через роторы и входное колесо, но уже по другому пути следите за красной стрелочкой. Потом он шёл через разъём S, соединённый с разъёмом D, через другой переключатель 9, и зажигалась лампочка.
Так буква «А» превращалась в букву «D». Слово из трёх букв Чтобы расшифровать закодированное таким образом сообщение, «Энигмы» отправителя и получателя нужно было настроить одинаково. Иными словами, требовалось обеспечить полную идентичность следующих параметров: порядок расстановки роторов; их начальные позиции; соединения коммутационной панели. Перечисленные настройки так называемые дневные ключи шифрования оговаривались заранее и записывались в специальных кодовых книгах. При этом, даже если разведчикам удавалось узнать хранимые в секрете дневные ключи что само по себе было практически невозможно , шифр всё равно оставался нечитаемым. А если вдруг в ваших руках оказались бы все настройки, оно сократилось бы до 76 бит, или 1023.
В отличие от остальных роторов рефлектор всегда находился в фиксированном положении и не вращался. Добавим рефлектор, реализующий замену A-B; C-D к нашей демонстрационной шифровальной машине. При нажатии на клавишу B сигнал проходит через роторы и поступает в рефлектор через контакт C. Здесь сигнал «отражается» и возвращается обратно, проходя через роторы в обратном порядке и по другому пути. В результате чего буква B на выходе преобразуется в D. Обратите внимание, что если нажать клавишу D, то сигнал пойдет по той же самой цепи, преобразовывая D в B. Таким образом наличие рефлектора делало процессы шифрования и дешифрования идентичными. Еще одно свойство Энигмы, связанное с рефлектором, заключается в невозможности шифрования какой-либо буквы в саму себя. Это свойство сыграло очень важную роль при взломе Энигмы. Получившееся устройство уже очень похоже на настоящую Энигму. С одной незначительной оговоркой. Стойкость подобной машины упирается в секретность внутренней коммутации роторов. Если устройство роторов будет раскрыто, то взлом сводится к подбору их начальных позиций. При этом сами роторы тоже могут располагаться в произвольном порядке, что увеличивает сложность в 3! Этого явно не достаточно для того, чтобы обеспечить высокий уровень безопасности. Поэтому Энигма было оснащена еще одним дополнительным инструментом: коммутационной панелью.
Это свойство сыграло очень важную роль при взломе Энигмы. Получившееся устройство уже очень похоже на настоящую Энигму. С одной незначительной оговоркой. Стойкость подобной машины упирается в секретность внутренней коммутации роторов. Если устройство роторов будет раскрыто, то взлом сводится к подбору их начальных позиций. При этом сами роторы тоже могут располагаться в произвольном порядке, что увеличивает сложность в 3! Этого явно не достаточно для того, чтобы обеспечить высокий уровень безопасности. Поэтому Энигма было оснащена еще одним дополнительным инструментом: коммутационной панелью. Соединяя на коммутационной панели буквы попарно можно было добавить еще один дополнительный шаг к шифрованию. К примеру, предположим что на коммутационной панели буква B соединена с буквой A. Теперь при нажатии на A сперва происходит подстановка A-B, и на вход первого ротора подается буква B. Аналогичным образом происходит расшифровка сообщения. После чего коммутационная панель преобразует B в A. Анализ стойкости Энигмы Реальная Энигма отличалась от описанной демонстрационной машиной только в одном. А именно в устройстве роторов. В нашем примере ротор изменяет свое положение только при совершении полного оборота предыдущим диском. В настоящей Энигме каждый диск имел специальную выемку, которая в определенной позиции подцепляла следующий ротор и сдвигала его на одну позицию.
Саму шифровальную машину изобрёл немецкий инженер Артур Шербиус вскоре после Первой мировой. Он запатентовал механизм и начал продавать продукт на коммерческом рынке. Первым крупным покупателем стал Международный почтовый союз с отделениями во всех уголках мира. Вскоре новинкой заинтересовались и военные. Последняя вышла в феврале 1942-го. Криптоанализ На экскурсии в Блетчли-парк рассказывают историю, что однажды радисты перехватили шифровку, в которой не было букв Z, а поскольку такое было статистически маловероятно, то высказали предположение, что сообщение целиком состоит из таких букв. Так оно и оказалось. Это было дружеская шифрограмма одного скучающего немецкого оператора своему другу, состоящее только из букв Z.
Криптоанализ Enigma
Другими словами, однократная инвестиция в эту область, в итоге, позволит прослушать триллионы зашифрованных соединений". Также исследователи напоминают, что по данным Сноудена, неофициальный бюджет АНБ составляет 11 млрд долларов в год. Агентство определенно могло позволить себе, построить суперкомпьютер за несколько сотен миллионов и, фактически, взломать протокол Диффи-Хеллмана. Это вполне разумная инвестиция. Теоретически, АНБ может прослушивать их все. Пока нет никаких прямых улик, указывающих на то, что АНБ осуществило описанный учеными трюк.
Роторные машины Впервые шифровальные роторные машины начали использоваться в начале 20 века. Основным компонентом таких устройств является диск он же ротор с 26 электрическими контактами на обоих сторонах диска. Каждый контакт соответствовал букве английского алфавита. Соединение контактов левой и правой сторон реализовывало шифр простой замены. При вращении диска контакты смещались, изменяя тем самым подстановку для каждой буквы.
Один диск обеспечивал 26 различных подстановок. Это означает, что при шифровании одного и того же символа, получаемая в результате последовательность начинает повторяться через 26 шагов. Для увеличения периода последовательности можно использовать несколько роторов, соединенных последовательно. При совершении полного оборота одного из дисков, следующий диск сдвигается на одну позицию. Это увеличивает длину последовательности до 26n, где n — количество соединенных последовательно роторов. 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.
Примерно с 1926 года они стали перехватывать в радиоэфире немецкие сообщения, шифрованные неизвестным ранее способом. Чуть позже, в 1927 или 1929 годах, через таможню из Германии была попытка провезти в немецкое дипломатическое консульство коробку с «Энигмой». Как это произошло и почему немцы не переслали аппарат закрытым дипломатическим каналом? Никто сейчас на это не ответит, но поляки подробно изучили устройство аппарата — этим занимались ребята из радиотехнической фирмы AVA, которая давно работала с польской разведкой. После тщательного знакомства «Энигму» передали ничего не подозревающим немецким дипломатам. Конечно, устройство коммерческой версии шифровальной машины мало чего могло дать польским криптоаналитикам, но начало было положено. Поляки с каждым годом усиливали свою службу по «взлому» немецких кодов — в 1928-1929 годах в Познаньском университете организовали курсы по изучению криптографии для студентов-математиков со знанием немецкого языка. Марианн Ражевский — ведущий криптоаналитик довоенной Польши. Во многом именно поляки первыми поняли важность привлечения специалистов-математиков для криптоанализа вражеских шифров.
Польша вообще в 20-30-х годах была чуть ли не мировым лидером в области криптографии, и специалистов часто приглашали делиться опытом в другие страны. Соблюдая рамки секретности, конечно. Капитан польской армии и спец по кодам Ян Ковалевский ездил с этой целью в Японию, а потом работал с группой студентов из этой страны у себя на родине. И воспитал Ризобара Ито, крупного японского криптографа, вскрывшего английскую шифрсистему Playfair, использовавшуюся в 30-е годы на британских линиях связи. Чуть позже помогать полякам принялись еще одни потенциальные враги Германии — французы. Поляки в 1931 году неожиданно получили важную и своевременную помощь от французских спецслужб: в Германии объявился предатель среди сотрудников Министерства обороны, который вышел на правительство Франции с предложением продать секретные документы. Это был Ганс-Тило Шмидт, и среди его «товара» оказалось руководство по эксплуатации немецкой шифровальной машины «Энигма». В историю разведки Шмидт вошел под кодовыми именами «Asche» или «Source D» и закончил свою жизнь вполне закономерно — в 1943 году в застенках гестапо. Ганс-Тило Шмидт. Источник: wikipedia.
И если бы немцы не оккупировали Францию и не нашли в архивах вражеской разведки свидетельства наличия «крота», то Шмидт так бы и оставался незасвеченным. О важности агента очень красноречиво говорил польский криптоаналитик Мариан Режевский: «Документы Аше были словно манна с небес, и все двери сразу же открылись». Но вернемся в 1931 год, где представители Второго бюро французская разведка агент Рудольф Лемуан и начальник шифровального отдела Гюстав Бертран ударили со Шмидтом по рукам, и сделка на 10 тыс. Рудольф Лемуан. Расстроенные спецы Второго бюро обратились к англичанам, но и они оказались бессильны. Получив соответствующие полномочия, Гюстав Бертран передал информацию польским криптографам, но они лишь сделали вывод о том, что немцы адаптировали коммерческую «Энигму» под армейские нужды. Никакого особого прорыва в расшифровке даже европейские лидеры криптографии, поляки, обеспечить не смогли. В итоге агентура Второго бюро принялась тормошить старого знакомого Ганса-Тило Шмидта, который уже, очевидно, потратил гонорар за сделку. В итоге в мае и сентябре 1932 года Шмидт передал Франции новые ключевые установки по «Энигме». Контакты поляков и французов в сфере расшифровки были очень своеобразными: спецы из Второго бюро не могли самостоятельно разобраться с шифрами и шли на поклон к полякам.
А представители Польши охотно пользовались разведданными чужой страны и всячески уверяли французов в скором решении вопроса. На самом деле Польша очень неохотно делилась результатами работы по направлению «Энигма». Для союзников оставалось тайной, что в этой стране уже построена модель немецкой шифровальной машины для полноценной обкатки приемов дешифровки. Мало того, к 1933 году поляки могли фактически читать шифровки «Энигмы». И здесь снова не обошлось без работы разведки. В 1930-х годам польские спецслужбы обнаружили в юго-восточной Германии завод по производству немецких шифровальных машин. Группа подпольщиков с 1933 года активно включилась в процесс изучения этого секретного завода и результаты оказались весьма ценными для криптоанализа. Но все это разрушилось с приходом 1938 года, когда немцы изменили процедуру использования ключевых установок, введя, в частности, разовые ключевые установки, формирующие уникальные начальные положения дисков, меняющиеся при каждом сеансе связи. С этого года у поляков появились заметные трудности в дешифровке. Проблему нужно было как-то решать, и на фирму AVA приехал Мариан Режевский с твердым намерением сделать «Анти-Энигму», способную «хакнуть» немецкий супершифр.
Устройство получило название «Бомба» и представляло из себя шесть соединенных между собой «Энигм». Принцип был в общих чертах прост: сообщение расшифровывалось с помощью перебора начальных положений дисков. Англо-польские модели машины "Бомба". Источник: fofoi.
Рейнольд Вебер за написание мемуаров в 2000 году. Человек взломавший М-209 — Рейнольд Вебер в 2000 году написал об этом мемуары для внуков. Там он подробно рассказал, как именно шла работа немецких криптоаналитиков.
Как оказалось, они не уступали ни американским, ни британским коллегам. В апреле 1944 года, за 2 месяца до высадки союзников в Нормандии, была начата работа по созданию немецкой электромеханической машины по автоматизированному подбору ключей. Вебера тогда пригласили в компанию Hollerith она впоследствии станет частью IBM. Они согласились построить такую машину для немецкой армии, но только в течении 2х лет. Столько времени у терпящей поражение за поражением немецкой армии не было. И в конце августа 1944 года отдел Рейнольда Вебера собственноручно собрал эту машину и продемонстрировал ее работу на американских шифровках. За 7 часов работы машина подобрала ключ ко всем сообщениям армии США на эти сутки.
Но эффективно использовать ее так и не смогли, было уже слишком поздно. Эта машина даже официального названия не получила. Раз за разом команда Вебера получала приказы на передислокацию. Из-за постоянного отступления войск и смещения фронта, машину даже не успевали развернуть и подключить. А в начале 1945 года ее было приказано уничтожить. На тот момент Вебер уже был один, команда дезертировала. Так первый немецкий компьютер был уничтожен с помощью пилы, кирки, молотка и топора.
И забыт. Итог На криптографическом фронте было не менее горячо, чем на реальном фронте. Использовались все доступные методы шифрования, удачные и не очень. Было создано 4 автоматизированных машины для взлома шифров. Они — предки современных компьютеров: Bombe Великобритания Rattler США И немецкая безымянная машина Германия До их изобретения шифровальщики работали днями и ночами, обеспечивая преимущество своей страны. Также огромную работу проделали агенты всех стран, особенно агенты СССР. Ну а слабейшим звеном как обычно оказались люди.
Операторы совершали ошибки при передаче, криптографы использовали небезопасные алгоритмы, контрразведка не могла вовремя найти шпионов, военные позволяли захватить машины на фронте и многое многое другое. Криптография — дочка математики. Она может быть идеальной, а люди нет. Захвачен, но не взломан — Великобритания Typex. Взлом по воздуху — Великобритания Машина Лоренца взлом без захвата. Очень темная лошадка — Германия Компьютер для взлома М-209. Да быть того не может!
Джонни, они не взломают!