Криптоанализ Энигмы.
От манускриптов до шифровальных машин: история криптографии
Криптоанализ шифра Вернама легко возможен в том случае, если при шифровании мы выбрали ключ с повторяющимися символами. Turing returned to Bletchley in March 1943, where he continued his work in cryptanalysis. 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.
Учёные Кембриджа решили снова взломать Энигму
Главный недостаток «Энигмы» — в коде шифруемая буква не могла оставаться самой собой, она обязательно менялась. Важную роль сыграли криптографы, которые осуществили криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма». В Третьем рейхе считали, что «Энигму» невозможно взломать, поскольку она предполагала 2×10 в 145-й степени вариантов кодирования. 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.
Откройте свой Мир!
Google Sites.
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.
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.
Немного позже поляки построили «Бомбу» — устройство, с помощью которого можно было пройти все 17 576 позиций роторов от ААА до ZZZ примерно за два часа. Шести «Бомб» с разными комбинациями роторов было достаточно, чтобы раскрыть за это время любую загадку «Энигмы». Схема польской «Бомбы» Изображение: Wikimedia Commons Метод Тьюринга 15 декабря 1939 года появилась новая проблема: число роторов в «Энигме» увеличили с трёх до пяти. Соответственно, количество возможных комбинаций возросло с шести до ста двадцати. Впрочем, и самих «Бомб» к тому времени уже не существовало: после немецкого вторжения 1 сентября 1939 года работники Бюро шифров были вынуждены уничтожить все свои разработки и бежать из Варшавы. Центр борьбы с «Энигмой» переместился в Блетчли-парк, Великобритания. Руководителем проекта стал ветеран военной разведки Алистер Деннистон. К подбору кадров он подошёл нестандартно, привлекая в первую очередь людей с высоким интеллектом, независимо от профессии. В его штате были лингвисты и шахматисты, чемпионы по решению кроссвордов, египтологи и даже палеонтологи. Но ключевую роль сыграли, естественно, математики — и в первую очередь, гениальный Алан Тьюринг, работавший там с самого начала. Алан Тьюринг бежит марафонскую дистанцию в 1946 году Фото: Science Photo Library К тому времени Тьюринг был уже именитым специалистом по информатике и вычислительной технике — достаточно вспомнить предложенную им машину Тьюринга, которую можно считать математической моделью компьютера общего назначения. Первую сконструированную им «Бомбу» запустили в Блетчли 18 марта 1940 года. С её помощью разгадали код люфтваффе, а чуть позже — кригсмарине. Тьюринг понял, что текущая методика расшифровки — тупиковая: она требовала всё больших затрат труда и времени, а противник быстро исправлял свои ошибки и увеличивал число комбинаций. Тогда Тьюринг предложил более эффективный способ: поиск буквенных последовательностей на основе подобранного открытого текста. Идея была в следующем: ежедневно разгадывать небольшой отрывок из сообщения и механическим перебором 26 символов латиницы находить точное место этого отрывка в зашифрованном тексте. Первый шаг был сравнительно простым: несмотря на сложности шифров и параноидальную секретность, немецкие военные всё же общались между собой довольно стереотипными фразами. Второй шаг был сложнее, но и тут Тьюринг выкрутился — он предложил осуществить его на основании ещё одной известной к тому времени уязвимости «Энигмы»: машинка могла заменить букву на любую другую букву, но только не на саму себя. Всё получалось на редкость изящно. Смещаем шифр дальше — и так до тех пор, пока не получим полностью не совпадающий вариант: Итак, половина дела сделана: мы знаем, что R расшифровывается как W на первой позиции, и так далее: А вот то же самое, только в виде диаграммы: Расшифровка «Энигмы» Изображение: Wikimedia Commons Теперь оставалось реализовать всё в железе. Для каждой возможной настройки ротора «Бомба» Тьюринга производила ряд логических предположений, определяла противоречие, сбрасывала набор параметров и переходила к следующему.
Шифр Энигмы презентация
Возможно, для вас это будет новостью, но Алан Тьюринг был не первым, кто расшифровал «Энигму» методом механического перебора. Криптоанализ «Энигмы» — статья из Интернет-энциклопедии для Атака Реевского на «Энигму» является одним из по-истине величайших достижений криптоанализа. Эти сообщения были зашифрованы с применением четырехроторной машины Enigma. Криптоанализ «Энигмы». А после модернизации «Энигмы» (немцы в 1937 заменили рефлекторы на своих машинах, а для ВМФ стали применять четыре ротора), процент дешифрованных сообщений еще понизился.
Уэлчман, Гордон: биография
Правительство в курсе требований о помиловании Тюринга, учитывая его огромные достижения, и оно с большой симпатией относится к таким заявлениям… Поэтому правительство считает, что парламент должен иметь полную свободу действий в своей реакции на данный законопроект, действуя в соответствии со своей совестью и волей». 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».
Большой объем идентичным образом зашифрованной информации дает криптоаналитику больше шансов отыскать этот ключ. Так, например, возвращаясь к простым шифрам, взломать одноалфавитный шифр с помощью частотного анализа гораздо легче, если имеется несколько страниц зашифрованного текста, а не лишь пара предложений. Поэтому, в качестве дополнительной меры предосторожности, немцы сделали хитроумный ход: они использовали установки ключа текущего дня для передачи нового разового ключа для каждого сообщения. Для разовых ключей установки на штепсельной коммутационной панели и расположение шифраторов будут теми же, что и для ключа текущего дня; отличие состоит только в ориентации шифраторов. Поскольку новой ориентации шифраторов в шифровальной книге нет, отправитель должен сообщить о ней получателю. Вначале отправитель настраивает свою машину в соответствии с установленным ключом текущего дня, в котором указана и ориентация шифраторов, допустим, QSW. Затем для разового ключа он устанавливает новую, произвольно выбранную ориентацию шифраторов, скажем, PGH. Далее отправитель зашифровывает PGH в соответствии с ключом текущего дня.
Разовый ключ вводится в «Энигму» дважды — для обеспечения двойного контроля получателем. Обратите внимание, что два PGH зашифровываются по-разному первое как KIV, а второе как BJE ; это происходит из-за того, что шифраторы «Энигмы» поворачиваются после зашифровывания каждой буквы и меняют способ шифрования. После этого отправитель меняет ориентацию шифраторов на своей машине на PGH и зашифровывает основную часть сообщения с этим разовым ключом. У получателя машина первоначально установлена в соответствии с ключом текущего дня — QCW. В результате получатель узнает, что он должен установить свои шифраторы в положение PGH, — это и есть разовый ключ, — и сможет после этого расшифровать основной текст сообщения. Это эквивалентно тому, как отправитель и получатель договариваются об основном ключе шифрования. Только вместо использования этого единственного основного ключа шифрования для зашифровывания всех сообщений его применяют для зашифровывания нового ключа, а само сообщение зашифровывают этим новым ключом. Если бы немцы не ввели разовые ключи, тогда тысячи сообщений, содержащих миллионы букв, передавались бы зашифрованными одним и тем же ключом текущего дня.
Если же ключ текущего дня используется только для передачи разовых ключей, то им зашифровывается небольшой кусочек текста. Допустим, в течение дня пересылается 1000 разовых ключей, тогда ключом текущего дня зашифровывается всего-навсего 6000 букв. И поскольку каждый разовый ключ выбирается случайным образом и используется для зашифровывания только одного сообщения, то с его помощью зашифровывается только текст незначительного объема, — лишь нескольких сотен знаков. На первый взгляд система выглядит неуязвимой, но польских криптоаналитиков это не обескуражило. Они были готовы проверить каждую тропку, чтобы отыскать слабое место у шифровальной машины «Энигма» и в использовании ключей текущего дня и разовых ключей. В противоборстве с «Энигмой» главными теперь стали криптоаналитики нового типа. Веками считалось, что наилучшими криптоаналитиками являются знатоки структуры языка, но появление «Энигмы» заставило поляков изменить свою политику подбора кадров. Бюро организовало курс по криптографии и пригласило двадцать математиков; каждый из них поклялся хранить тайну.
Все они были из познаньского университета. Хотя этот университет и не считался самым лучшим академическим учреждением в Польше, но его преимущество в данном случае заключалось в том, что располагался он на западе страны, на территории, которая до 1918 года была частью Германии. Поэтому-то эти математики свободно говорили по-немецки. Трое из этих двадцати продемонстрировали способность раскрывать шифры и были приглашены на работу в Бюро. Самым способным из них был застенчивый, носящий очки, двадцатитрехлетний Мариан Реевский, который прежде изучал статистику, чтобы в будущем заняться страхованием. Он и в университете был весьма способным студентом, но только в польском Бюро шифров нашел свое истинное призвание. Здесь он проходил обучение, разгадывая обычные шифры, прежде чем перейти к более неприступной задаче «Энигмы». Трудясь в полном одиночестве, он полностью сосредоточился на запутанности машины Шербиуса.
Будучи математиком, он постарался всесторонне проанализировать работу машины, изучая влияние шифраторов и кабелей штепсельной коммутационной панели. Но, как и все в математике, его работа требовала не только вдохновения, но и логического мышления. Как сказал один из военных математиков-криптоаналитиков, творческий дешифровальщик должен «волей-неволей ежедневно общаться с темными духами, чтобы совершить подвиг интеллектуального джиу-джитсу». Реевский разработал стратегию атаки на «Энигму» исходя из того, что повторение является врагом безопасности: повторения приводят к возникновению характерного рисунка — структуры сообщения, и криптоаналитики благоденствуют на структурах. Самым явным повторением при шифровании с использованием «Энигмы» был разовый ключ, который зашифровывался дважды в начале каждого сообщения. Немцы требовали такого повторения, чтобы избежать ошибок вследствие радиопомех или оплошности оператора. Но они не предполагали, что из-за этого возникнет угроза безопасности машины. Каждый день Реевскому передавали новую пачку перехваченных сообщений.
Все они начинались шестью буквами повторяющегося трехбуквенного разового ключа, все были зашифрованы с использованием одного и того же ключа текущего дня.
То же самое — в каждом столбце. Такую матрицу можно получить из единичной 26 на 26, переставив в произвольном порядке столбцы или строки. Небольшое математическое упражнение, не дающее прямой пользы для криптоанализа: Легко посчитать число возможных перестановок 26-ти столбцов , вариантов будет 26!
Единицу отнимаем, потому что нас не интересует тривиальный результат — когда матрица крипто-преобразования — единичная.
Другой причиной, возможно, было предчувствие, что Советский Союз в дальнейшем окажется не лучшим другом Великобритании. Тогда лучше никому не демонстрировать возможность вскрывать ее шифры быстро и автоматически. Говорят, они были демонтированы в шестидесятые годы. Зато в GCHQ милостиво согласились предоставить музею в Блетчли старые чертежи «бомб» — увы, не в лучшем состоянии и не целиком. Тем не менее силами энтузиастов их удалось восстановить, а затем создать и несколько реконструкций. Они-то сейчас и стоят в музее. Занятно, что во время войны на производство первой «бомбы» ушло около двенадцати месяцев, а вот реконструкторы из BCS Computer Conservation Society , начав в 1994 году, трудились около двенадцати лет. Что, конечно, неудивительно, учитывая, что они не располагали никакими ресурсами, кроме своих сбережений и гаражей.
Как работала «Энигма» Итак, «бомбы» использовались для расшифровки сообщений, которые получались на выходе после шифрования «Энигмой». Но как именно она это делает? Подробно разбирать ее электромеханическую схему мы, конечно, не будем, но общий принцип работы узнать интересно. По крайней мере, мне было интересно послушать и записать этот рассказ со слов работника музея. Устройство «бомбы» во многом обусловлено устройством самой «Энигмы». Собственно, можно считать, что «бомба» — это несколько десятков «Энигм», составленных вместе таким образом, чтобы перебирать возможные настройки шифровальной машины. Самая простая «Энигма» — трехроторная. Она широко применялась в вермахте, и ее дизайн предполагал, что ей сможет пользоваться обычный солдат, а не математик или инженер. Работает она очень просто: если оператор нажимает, скажем, P, под одной из букв на панели загорится лампочка, например под буквой Q.
Остается только перевести в морзянку и передать. Важный момент: если нажать P еще раз, то очень мал шанс снова получить Q. Потому что каждый раз, когда ты нажимаешь кнопку, ротор сдвигается на одну позицию и меняет конфигурацию электрической схемы. Такой шифр называется полиалфавитным. Посмотрите на три ротора наверху. Если вы, например, вводитие Q на клавиатуре, то Q сначала заменится на Y, потом на S, на N, потом отразится получится K , снова трижды изменится и на выходе будет U. Таким образом, Q будет закодирована как U. Но что, если ввести U? Получится Q!
Значит, шифр симметричный. Это было очень удобно для военных применений: если в двух местах имелись «Энигмы» с одинаковыми настойками, можно было свободно передавать сообщения между ними. У этой схемы, правда, есть большой недостаток: при вводе буквы Q из-за отражения в конце ни при каких условиях нельзя было получить Q. Немецкие инженеры знали об этой особенности, но не придали ей особого значения, а вот британцы нашли возможность эксплуатировать ее. Откуда англичанам было известно о внутренностях «Энигмы»?
Взлом «Энигмы»: история, которую мы не должны были узнать
| Нерасшифрованное сообщение «Энигмы» | Тегиэнигма криптография, шифр энигма на python, прохождение энигма бокс, как расшифровывать коды энигмы в wolfenstein, взломщик 2005 прохождение. |
| Криптоанализ «Энигмы» — Википедия с видео // WIKI 2 | Уже во времена Второй Мировой основные усилия по криптоанализу «Энигмы» взял на себя британский центр разведки «Станция Икс» или «Блетчли-парк». |
| От манускриптов до шифровальных машин: история криптографии | Cryptanalysis of the Enigma. |
| Взлом «Энигмы»: история, которую мы не должны были узнать | Музей криптографии | Дзен | Криптоанализ Энигмы есть расшифровки зашифрованных сообщений машинного кода немецкой Энигма, был фактор успеха союзников во время Второй мировой войны. |
От манускриптов до шифровальных машин: история криптографии
| Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня? - | Эти сообщения были зашифрованы с применением четырехроторной машины Enigma. Криптоанализ «Энигмы». |
| Машина энигма во времена второй мировой войны | Разработчики «Энигмы» исходили из того, что человеку просто не под силу обработать такой объем данных, поэтому Реевский совершил прорыв, создав прообраз устройства для быстрой. |
«Блокчейн» Гитлера: в чем кроется загадка суперкомпьютера нацистов
- Появление «Загадки»
- Появление «Энигмы»
- Последнее искушение Тьюринга. Гения науки погубила любовь к строителю
- Сообщить об опечатке
Методы криптоанализа
- Криптоанализ «Энигмы» — Википедия. Что такое Криптоанализ «Энигмы»
- Нерасшифрованное сообщение «Энигмы»
- Тьюринг против Гитлера, или Как гики два раза хакнули немецкие «Энигмы»
- Криптологическая бомба
- Польский вклад в историю криптографии. От “Чуда на Висле” до взлома Энигмы
- Каким образом «Энигма» шифровала код?