Криптоанализ системы шифрования Enigma позволил западным союзникам в мировой войне II для чтения значительного количества кодированных по Морзе радиосвязи Силы Оси. Turing returned to Bletchley in March 1943, where he continued his work in cryptanalysis.
В Кембридже воссоздали «Циклометр Реевского», при помощи которого была взломана «Энигма»
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. 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.
Исходное положение роторов составлено из списков, действующих в течение 24 часов. Следовательно, все индикаторы дня, поскольку все они количественно определены из одной и той же настройки роторов, взаимно «по глубине». Обычно два сообщения никогда не используют один и тот же флаг, но может случиться так, что в течение одного сообщения положение роторов станет идентичным начальному положению роторов другого сообщения. Выдержки из двух сообщений, которые таким образом перекрываются, затем оказываются «углубленными». Принцип банбуризма прост, он напоминает атаку по признаку совпадения. Если две фазы написаны одна над другой, считается, сколько раз одна буква в одном сообщении совпадает с соответствующей буквой в другом; совпадений будет больше, чем если бы предложения были просто случайными сериями букв. В случайной последовательности ожидаемая частота повторения одной буквы составляет 1 из 26. В сообщениях Naval Enigma частота составляет 1 из 17. Если оба сообщения являются подробными, то совпадения происходят точно так же, как в обычном тексте. Однако, если сообщения не были подробными, то два зашифрованных текста сравниваются, как если бы они были случайными, их частота повторения составляет примерно 1 из 26. Это позволяет дешифратору принимать два сообщения, индикаторы которых различаются только их третьей буквой и слайдом. Два сообщения легче сравнить, если их расшифровать на полосах перфорированного картона шириной 25 см и длиной в несколько метров, в зависимости от длины сообщения. В верхней части столбца карты отверстие представляет собой букву A в этой позиции, другое отверстие в основании представляет букву Z. Две карты накладываются поверх световой панели. Когда свет проходит, происходит повторение. Метод упрощает обнаружение и подсчет повторов. Отпечатанные в Банбери карты криптоаналитики называют «банбурией», а процедуру - «банбуризмом». Детские кроватки В речи английских школьников шпаргалки - это те коммерчески доступные переводы, которые помогают облегчить утомительную работу с версиями и темами.
Сложность задачи усугублялась тем, что установки роторов менялись ежедневно, поэтому службы дешифровки работали круглосуточно в три смены [Прим. Конструкция «Энигмы» при правильном использовании обеспечивала практически полную секретность [Прим. На практике, однако, со стороны немецких пользователей «Энигмы» зачастую допускались небрежные действия, дававшие подсказки британским аналитикам такие подсказки на сленге английских студентов назывались cribs. Именно на использовании и систематизации таких погрешностей и был основан метод дешифровки. Подсказками служили любые часто повторяющиеся тексты, такие как приветствия, цифры кодировались по произношению: «один», «два» и т. Все подсказки заносились в картотеку Index вместе с контекстом: почерком радиста, местом и временем передачи и т. При отсутствии необходимого количества подсказок, особенно накануне крупных операций, проводились специальные мероприятия по их получению. Этот приём получил кодовое название « садоводство » англ. 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.
В начале Второй мировой войны разведка перехватила закодированные послания нацистов, но разгадать их никто не мог. 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".
От манускриптов до шифровальных машин: история криптографии
С помощью «Энигмы» сообщения шифровали войска Германии и ее союзники, при помощи M-209 — армия США. Всё это значительно затруднило будущий криптоанализ Энигмы. С началом войны и падением Польши исследователи успели передать свои успехи французам, которые попытались развить. Попытки «взломать» «Энигму» не предавались гласности до конца 1970-х.
SEC оштрафовала стартап Enigma на $500 000 за проведение незарегистрированного ICO
- «Бомба» Алана Тьюринга, или как взломали шифромашину «Энигма» [1] - Конференция
- Кто такой Алан Тьюринг
- Как Тьюринг помог победить во Второй мировой войне / Skillbox Media
- Telegram: Contact @seregablogtg
- Энигма сегодня
Совершенно секретно: история шифровальных устройств
В то же время и эти меры не всегда срабатывали, тогда немцы меняли варианты настройки Enigma, после чего работа по расшифровке начиналась заново. В «Игре в имитацию» затронута и тема взаимоотношений британских и советских криптографов. Официальный Лондон действительно был не уверен в компетенции специалистов из Советского Союза, однако по личному распоряжению Уинстона Черчилля 24 июля 1941 года в Москву стали передавать материалы с грифом Ultra. Правда, для исключения возможности раскрытия не только источника информации, но и того, что в Москве узнают о существовании Блетчли—парка, все материалы маскировались под агентурные данные. Однако в СССР узнали о работе над дешифровкой Enigma еще в 1939 году, а спустя три года на службу в Государственную школу кодов и шифров поступил советский шпион Джон Кэрнкросс, который регулярно отправлял в Москву всю необходимую информацию. Многие задаются вопросами, почему же СССР не расшифровал радиоперехваты немецкой «Загадки», хотя советские войска захватили два таких устройства еще в 1941 году, а в Сталинградской битве в распоряжении Москвы оказалось еще три аппарата. По мнению историков, сказалось отсутствие в СССР современной на тот момент электронной техники.
На счету сотрудников отдела было не очень много, по понятным причинам — отдел работал на разведку и контрразведку, - афишируемых побед. Например, раскрытие уже в двадцатых годах дипломатических кодов ряда стран. Был создан и свой шифр - знаменитый «русский код», который, как говорят, расшифровать не удалось никому. Немецкая шифровальная машинка была названа "Загадкой" не для красного словца. История шифрования уходит корнями в глубь веков — один из самых известных шифров называется шифром Цезаря. Потом предпринимались попытки механизации процесса шифрования и дешифрования: до нас дошел диск Альберти, созданный в 60-х годах XV века Леоном Баттиста Альберти, автором "Трактата о шифрах" — одной из первых книг об искусстве шифровки и дешифровки.
Но от аналогичных устройств, взятых на вооружение другими странами, она отличалась относительной простотой и массовостью использования: применить ее можно было практически везде — и в полевых условиях, и на подводной лодке. История Enigma берет начало в 1917 году — тогда голландец Хьюго Коч получил на нее патент. С другой стороны режиссер фильма Джонатан Мостов заявил, что его лента "представляет собой художественное произведение". В фильме Майкла Аптеда "Энигма", вышедшего в 2001 году, рассказывается история математика Тома Джерико, которому предстоит всего за четыре дня разгадать обновленный код немецкой шифровальной машинки. И группа математиков — Мариан Реевский, Генрих Зыгальский и Ежи Рожицкий, — изучая вышедшие из употребления немецкие шифры, установили, что так называемый дневной код, который меняли каждый день, состоял из настроек коммутационной панели, порядка установки роторов, положений колец и начальных установок ротора. Также польское "Бюро шифров", созданное специально для "борьбы" с Enigma, имело в своем распоряжении несколько экземпляров работающей машинки, а также электромеханическую машинку Bomba, состоявшую из шести спаренных немецких устройств, которая помогала в работе с кодами.
Именно она впоследствии стала прототипом для Bombe — изобретения Алана Тьюринга. Свои наработки польская сторона сумела передать британским спецслужбам, которые и организовали дальнейшую работу по взлому "загадки". Кстати, впервые британцы заинтересовали Enigma еще в середине 20-х годов, однако, быстро отказались от идеи расшифровать код, видимо, посчитав, что сделать это невозможно. Однако с началом Второй мировой войны ситуация изменилась: во многом благодаря загадочной машинке Германия контролировала половину Атлантики, топила европейские конвои с продуктами и боеприпасами. Сэр Элистер Деннисон, начальник Государственной школы кодов и шифров, которая располагалась в огромном замке Блетчли-парк в 50 милях от Лондона, задумал и провел секретную операцию Ultra, обратившись к талантливым выпускникам Кембриджа и Оксфорда, среди которых был и известный криптограф и математик Алан Тьюринг. Работе Тьюринга над взломом кодов машинки Enigma посвящен вышедший в 2014 году фильм "Игра в имитацию".
Еще в 1936 году Тьюринг разработал абстрактную вычислительную "машину Тьюринга", которая может считаться моделью компьютера — устройства, способного решить любую задачу, представленную в виде программы — последовательности действий. Помимо группы Тьюринга, в Блетчли-парке трудились 12 тысяч сотрудников. Например, шифр "Тритон" успешно действовал около года, и даже когда "парни из Блетчли" раскрыли его, это не принесло желаемого результата, так как с момента перехвата шифровки до передачи информации британских морякам проходило слишком много времени. В "Игре в имитацию" затронута и тема взаимоотношений британских и советских криптографов. Правда, для исключения возможности раскрытия не только источника информации, но и того, что в Москве узнают о существовании Блетчли-парка, все материалы маскировались под агентурные данные. Многие задаются вопросами, почему же СССР не расшифровал радиоперехваты немецкой "Загадки", хотя советские войска захватили два таких устройства еще в 1941 году, а в Сталинградской битве в распоряжении Москвы оказалось еще три аппарата.
На счету сотрудников отдела было много не очень, по понятным причинам - отдел работал на разведку и контрразведку, — афишируемых побед. Был создан и свой шифр — знаменитый "русский код", который, как говорят, расшифровать не удалось никому. Почти в любое время года английская деревня выглядит одинаково: зеленые луга, коровы, средневекового вида домики и широкое небо - иногда серое, иногда - ослепительно-голубое. Оно как раз переходило от первого режима к более редкому второму, когда пригородная электричка мчала меня до станции Блетчли. Сложно представить, что в окружении этих живописных холмов закладывались основы компьютерной науки и криптографии. Впрочем, предстоящая прогулка по интереснейшему музею развеяла все возможные сомнения.
Такое живописное место, конечно, было выбрано англичанами не случайно: неприметные бараки с зелеными крышами, расположенные в глухой деревне, - это как раз то, что было нужно, чтобы спрятать сверхсекретный военный объект, где непрерывно трудились над взломом шифров стран «оси». Пусть со стороны Блетчли-парк и не впечатляет, но та работа, которую здесь выполняли, помогла переломить ход войны. Криптохатки В военные времена в Блетчли-парк въезжали через главные ворота, предъявляя охране пропуск, а теперь покупают билетик на проходной. Я задержался там еще чуть-чуть, чтобы посмотреть на прилегающий магазин сувениров и временную экспозицию, посвященную технологиям разведки Первой мировой кстати, тоже интереснейшая тема. Но главное ждало впереди. Собственно Блетчли-парк - это около двадцати длинных одноэтажных построек, которые на английском называют hut, а на русский обычно переводят как «домик».
Я про себя называл их «хатками», совмещая одно с другим. Помимо них, есть особняк он же Mansion , где работало командование и принимались высокие гости, а также несколько вспомогательных построек: бывшие конюшни, гараж, жилые дома для персонала. Те самые домики Усадьба во всей красе Внутри усадьба выглядит побогаче, чем хатки У каждого домика - свой номер, причем номера эти имеют историческое значение , вы обязательно встретите их в любом рассказе о Блетчли-парке. В шестой, к примеру, поступали перехваченные сообщения, в восьмом занимались криптоанализом там и работал Алан Тьюринг , в одиннадцатом стояли вычислительные машины - «бомбы». Четвертый домик позже выделили под работу над вариантом «Энигмы», который использовался на флоте, седьмой - под японскую вариацию на тему «Энигмы» и другие шифры, в пятом анализировали передачи, перехваченные в Италии, Испании и Португалии, а также шифровки немецкой полиции. Ну и так далее.
Посещать домики можно в любом порядке. Обстановка в большинстве из них очень похожая: старая мебель, старые вещи, истрепанные тетради, плакаты и карты времен Второй мировой. Все это, конечно, не лежало здесь восемьдесят лет: домики сначала переходили от одной государственной организации к другой, потом были заброшены, и только в 2014 году реставраторы скрупулезно восстановили их, спася от сноса и превратив в музей. К этому, как принято в Англии, подошли не только тщательно, но и с выдумкой: во многих комнатах из спрятанных динамиков раздаются голоса актеров и звуки, которые создают впечатление, будто вокруг кипит работа. Заходишь и слышишь стук пишущей машинки, чьи-то шаги и радио вдалеке, а затем «подслушиваешь» чей-то оживленный разговор о недавно перехваченной шифровке. Но настоящая диковинка - это проекции.
Например, вот этот мужчина, который как бы сидит за столом, поприветствовал меня и вкратце рассказал о местных порядках. Во многих комнатах царит полумрак - чтобы лучше были видны проекции Интереснее всего, конечно, было посмотреть на рабочий стол Алана Тьюринга. Его кабинет находится в восьмом домике и выглядит очень скромно. Примерно так выглядел стол Алана Тьюринга Ну а на само творение Тьюринга - машину для расшифровки «Энигмы» - можно взглянуть в доме номер 11 - там же, где в свое время была собрана самая первая модель «бомбы». Криптологическая бомба Возможно, для вас это будет новостью, но Алан Тьюринг был не первым, кто расшифровал «Энигму» методом механического перебора. Его работе предшествует исследование польского криптографа Мариана Реевского.
Кстати, именно он назвал машину для расшифровки «бомбой». Польская «бомба» была значительно проще. Обратите внимание на роторы сверху Почему «бомба»? Есть несколько разных версий. Например, по одной так якобы назывался любимый Реевским и коллегами сорт мороженого, который продавали в кафе неподалеку от бюро шифрования польского генштаба, и они позаимствовали это название. Куда более простое объяснение - в том, что в польском языке слово «бомба» может использоваться для восклицания вроде «эврика!
Ну и совсем простой вариант: машина тикала подобно бомбе. Незадолго до захвата Польши Германией польские инженеры передали англичанам все наработки, связанные с декодированием немецких шифров, в том числе чертежи «бомбы», а также работающий экземпляр «Энигмы» - не немецкой, а польского клона, который они успели разработать до вторжения. Остальные наработки поляков были уничтожены, чтобы разведка Гитлера ничего не заподозрила. Проблема заключалась в том, что польский вариант «бомбы» был рассчитан только на машину «Энигма I» с тремя фиксированными роторами. Еще до начала войны немцы ввели в эксплуатацию усовершенствованные варианты «Энигмы», где роторы заменялись каждый день. Это сделало польский вариант полностью непригодным.
Если вы смотрели «Игру в имитацию», то уже неплохо знакомы с обстановкой в Блетчли-парке. Однако режиссер не удержался и сделал несколько отступлений от реальных исторических событий. В частности, Тьюринг не создавал прототип «бомбы» собственноручно и никогда не называл ее «Кристофером». Популярный английский актер Криптокод Подбирач в роли Алана Тьюринга На основе польской машины и теоретических работ Алана Тьюринга инженеры British Tabulating Machine Company создали те «бомбы», которые поставлялись в Блетчли-парк и на другие секретные объекты. К концу войны машин было уже 210, однако с окончанием военных действий все «бомбы» уничтожили по приказу Уинстона Черчилля. Зачем британским властям понадобилось уничтожать такой прекрасный дата-центр?
Дело в том, что «бомба» не является универсальным компьютером - она предназначена исключительно для декодирования сообщений, зашифрованных «Энигмой». Как только нужда в этом отпала, машины тоже стали ненужными, а их компоненты можно было распродать. 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. С военных времен сохранилось только две «бомбы» - они были переданы в GCHQ, Центр правительственной связи Великобритании считай, современный аналог Блетчли-парка. 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»? Дело в том, что в ее основе лежала совершенно не секретная разработка. Первый патент на нее был подан в 1919 году и описывал машину для банков и финансовых организаций, которая позволяла обмениваться шифрованными сообщениями.
Она продавалась на открытом рынке, и британская разведка успела приобрести несколько экземпляров. По их же примеру, кстати, была сделана и британская шифровальная машина Typex, в которой описанный выше недостаток исправлен. Самая первая модель Typex. Целых пять роторов! У стандартной «Энигмы» было три ротора, но всего можно было выбрать из пяти вариантов и установить каждый из них в любое гнездо. Именно это и отражено во втором столбце - номера роторов в том порядке, в котором их предполагается ставить в машину.
Таким образом, уже на этом этапе можно было получить шестьдесят вариантов настроек. Рядом с каждым ротором расположено кольцо с буквами алфавита в некоторых вариантах машины - соответствующие им числа.
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. Затем шифр вскрыли, а следом и конструкцию роторов аппарата. На самом деле криптоанализ «Энигмы» представлял сложную работу, в которой помогали и английские математики во главе с Аланом Тьюрингом.
Но в то время и этих способов было достаточно, а на их основе изобрели новые», — рассказывает заместитель генерального директора по науке Концерна «Автоматика» Госкорпорации Ростех, специалист в области информационной безопасности Евгений Жданов. Средние века В средневековье люди продолжили использовать моноалфавитные шифры, хотя в некоторых странах изобретали и другие способы криптографии.
Но если раньше шифровали в основном военные послания, то теперь засекречивать сообщения стали дипломаты, купцы и простые граждане. Впервые эта технология появилась в арабских странах. Ее развитие привело к появлению полиалфавитных шифров — это тот же самый шифр простой замены, но на основе нескольких алфавитов, и шифров — замены букв по определенным правилам», — отмечает Евгений Жданов. Манускрипт аль-Кинди, IX век. С VIII столетия нашей эры криптография быстрее развивается в арабских странах.
Одни из первых трудов, в которых говорится о дешифровке моноалфавитных и полиалфавитных шифров написаны арабскими учеными. Важный труд того времени — «Манускрипт о дешифровке криптографических сообщений» ученого аль-Кинди. Именно он первым упомянул о частотном анализе шифров. В древнерусской литературе использовалось тайнописание, называемое Литорея. Она могла быть простой и мудрой.
Простая напоминала тарабарскую грамоту, мудрая — шифр простой замены некоторых букв точками, палками, кругами, которые означали разряд числа», — говорит эксперт. Пример использования простой литореи с алфавитом русского языка. Историкам известно о нескольких способах засекретить послания, которые использовали в Византии. В основном, это были простые приемы: скоропись, замена алфавита, неправильное написание букв, лигатурное письмо. Встречались и усложненные, которые назвали цифровой тайнописью: когда буквам присваивали числовое значение и шифровали текст с помощью арифметических действий: числа раскладывали на слагаемые, прибавляли и вычитали.
Новые и более сложные методы шифрования появлялись редко — старых было вполне достаточно. Тем не менее, Средневековье внесло свой вклад в науку о криптографии», — резюмирует Евгений Жданов. Эпоха Возрождения 1400—1700-е годы дали криптографии намного больше, чем Средние века. В эпоху Возрождения люди сосредоточились на изобретении шифров, а не шифровальных инструментов. Хотя именно этот инструмент и дал начало новому периоду в криптографии.
Диск Альберти, 1466 год. Шифровальный диск итальянского ученого Леона Альберти состоял из двух частей: внешней, которая двигаться не могла, и внутренней, которая двигалась. Диски делились на 24 клетки, в них были разные символы в разной последовательности. Для шифрования, нужно было вращать внутренний диск через несколько слов. С каждым поворотом образовывалась новая комбинация — в своей книге «Основы современной криптографии» историки С.
Баричев, В. Гончаров и Р. Серов говорят о том, что Альберти первым выдвинул идею двойного шифрования. Схематическое изображение шифровального диска Альберти.
В эпоху Возрождения шифровальное мастерство выходит на новый уровень: выпускаются научные труды по криптографии, появляются шифры с многоалфавитной заменой, основанные на принципах комбинаторики. Промышленная революция стала стимулом для появления первых устройств, значительно упрощавших шифровальные процессы. Его автором был Томас Джефферсон, выдающийся политик и философ, один из основателей американского государства. Интересно, что сам изобретатель не был уверен в надежности устройства, хотя позже оно было признано достаточно устойчивым к криптоанализу. Работал шифровальный цилиндр следующим образом. На каждый из 36 дисков, надетых на одну ось и вместе составляющих цилиндр, в случайном порядке нанесены все буквы английского алфавита.
Вдоль выбранной на поверхности цилиндра линии из букв выстраивается нужное сообщение. Затем переписываются буквы на дисках, отстоящие от нашего сообщения на определенное число линий. Это и есть наш шифротекст. А ключом к его расшифровке будет знание того, на сколько мы отступили от оригинального текста, и собственно само устройство — у адресата сообщения оно должно быть идентичным. Усложнить расшифровку можно было сменой порядка дисков. Первые ее образцы, придуманные немецким инженером Артуром Шербиусом, продавались для коммерческого использования уже начиная с 1918 года.
«Энигма» была легендарной шифровальной машиной. Ее взлом спас тысячи жизней
Можно было бы составить каталог таблиц… однако их количество равно 26! Реевский стал пытаться выделить из таблиц некоторые шаблоны или найти некоторые структурные закономерности. И это ему удалось.
Так, при каждом нажатии на клавишу возникал электрический сигнал, который проходил долгий и сложный путь через разные «части» машины: коммутационную панель, шифровальные диски, рефлектор. Внешне это выглядело так: человек нажимал на клавишу «А», диски начинали двигаться, щелкали вращающиеся части машины , и на специальной панели загоралась, например, буква «С». Это означало, что символ «А» преобразован и в зашифрованном виде выглядит как «С». Один человек нажимал на клавиши, другой записывал появляющийся зашифрованный текст, третий передавал их, например, с помощью радиостанции. Принимающий такой текст человек имел такую же «Энигму», с такими же настройками, и расшифровывал сообщение, то есть производил все те же действия, но в обратную сторону. Ведь диски ежедневно переставлялись, контакты коммутационной панели менялись, и такая ежедневная настройка машины делала шифр достаточно надежным. Взломать «Энигму» — задача века Взломать, то есть дешифровать сообщение, зашифрованное «Энигмой», оказалось непростой задачей для криптоаналитиков середины XX века.
Во-первых, нужно было где-то достать такую «Энигму», а они все были с индивидуальными серийными номерами, и доступ к машине имел как правило только один человек в условной воинской части — шифровальщик. Потеря даже одной «Энигмы» было чрезвычайным происшествием огромного масштаба, которое приводило к замене ключей и настроек всех таких машин. Во-вторых, нужно было создать математический алгоритм, а лучше устройство дешифрования, так как вручную пытаться перебрать сотни тысяч вариантов настройки машины было трудновыполнимой задачей.. Как и во многих других случаях, большую роль играл человеческий фактор. Ежедневно в зашифрованном виде передавались одинаковые слова, метеосводки. Некоторые данные утекали с помощью разведки. Да и сама машина имела техническую уязвимость: буква «А» никогда не могла быть зашифрована в букву «А», а это минус одна вероятность, для криптоаналитиков это важно. Польша или Великобритания Еще в начале 1930-х годов польские специалисты получили руководство по эксплуатации «Энигмы», по которому изготовили точную копию машины, а вскоре разработали и метод вычисления ее начальных настроек, то есть ключа. Эти наработки были использованы и усовершенствованы британцами.
Для взлома «Энигмы» они создали электромеханическое устройство, которое получило название «Бомба». Важную роль в ее создании сыграл знаменитый английский математик Алан Тьюринг. В начале 1940-х работа по взлому «Энигмы» проходила в секретном центре британской разведки Station X, известном впоследствии как Блетчли-парк. Благодаря «Бомбе» весь процесс дешифрования сообщения стал занимать всего 20 минут. А использование нескольких таких машин позволяло обрабатывать тысячи зашифрованных сообщений в день. В ней принимали участие тысячи специалистов: одни занимались радиоперехватом, другие — конструкторы и инженеры — создавали аппаратуру, криптоаналитики разрабатывали алгоритмы взлома и искали уязвимости в системе, операторы расшифровывали сообщения и т. И многие из них даже не подозревали о существовании такой машины как «Энигма», они просто выполняли свою часть работы.
Bombe Всего в Блетчли-Парк было установлено 210 машин Bombe, что позволило ежедневно расшифровывать до 3 тысяч сообщений. Это внесло существенный вклад в военные успехи Британии, особенно в Атлантике. Машина серийно выпускалась вплоть до сентября 1944 года, когда ход войны сделал ненужным увеличение количества машин.
Операция Ультра Расшифровать сообщения противника — это только половина дела, нужно ещё использовать их так, чтобы противник не догадался о расшифровке. О существовании программы было известно лишь небольшому кругу лиц. Сведения передавались адресатам сетью офицеров разведки без указания реального источника данных. Британцам приходилось тщательно рассчитывать и маскировать действия, основанные н расшифрованных данных, чтобы не выдать тайну взлома. Например, когда они узнавали из взломанных сообщений местонахождение кораблей противника, те не подвергались атаке немедленно. Однажды в критический момент операции в Африке немецкие корабли отплыли из Неаполя в Северную Африку.
В своем позднем издании 1996 года он все же добавил главу об операции «Ультра».
Об этом были написаны десятки научных и псевдонаучных книг, было снято несколько документальных и художественных фильмов и сериалов. Достаточно вспомнить нашумевший фильм 2014 года «Игра в имитацию» режиссера Мортена Тильдума с Бенедиктом Камбербэтчем в роли Алана Тьюринга. Благодаря массовой культуре «Энигма» стала самой знаменитой шифровальной машиной в истории, а цена ее различных модификаций постепенно стала сопоставима с ценой элитных спорткаров и сегодня уже приближается к нескольким сотням тысяч долларов. А историки полагают, что это сократило войну на два года и тем самым спасло жизни миллионам людей. Как известно, история не знает сослагательного наклонения, и сегодня никто не сможет сказать, что было бы если бы «Энигму» так и не смогли взломать. Подробнее о том, как британским криптоаналитикам удалось разгадать секрет кода самой известной шифровальной машины времен Второй мировой войны, можно узнать в Музее криптографии, где также представлены оригинал машины и симулятор, с помощью которого можно попробовать самостоятельно зашифровать или расшифровать сообщения. Книги по теме: Frederick Winterbotham.
The Ultra Secret. London: Weidenfeld and Nicolson. Операция «Ультра». MedienAnalysen, 2. Bielefeld: transcript Verlag. The Codebreakers. New York.
На самом деле было известно что первые два слова означают сводку прогноза погоды и от этих двух слов пытались разгадать код, который менялся каждый день. Читать полностью сообщения союзники не могли. К концу войны немцы усовершенствовали энигму доведя количество роторов с 3 до 8 штук, также добавлялся в сообщения ложный текст, который делал взлом бесполезным Сибиряк Интересный момент отметил для себя в статье. После войны закупили предполагаю захватили несколько десятков тысяч шифровальных машин Энигма, которые затем были проданы развивающимся странам. Блестяще - отличный бизнес и все секреты в кавычках им известны! Сергей Собинкин Англичане сами ее создали,далее через поляков впарили ее немцам,потом организовали операцию прикрытия и до сих пор делают вид что так и было. Если бы немцы были чуть умнее они бы легко сделали систему в тыщу раз надежней.
Самый простой способ- использовать по 2 Энигмы с каждой стороны.
Криптоанализ Энигмы. Часть третья: Блетчли-парк. Операция Ультра
Гэнди стал близким другом Тюринга и исполнителем его воли. Шарки заявил: «Как всем должно быть хорошо известно, он был осужден в 1952 году за непристойное поведение, и его приговорили к химической кастрации. Спустя два года Тюринг совершил самоубийство. Правительство знает, что Тюринг был героем и великим человеком.
Оно признает факт жестокого с ним обращения. Видимо, оно осознало, с каким уважением к нему относятся в нашей стране и во всем мире».
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. Саму шифровальную машину изобрёл немецкий инженер Артур Шербиус вскоре после Первой мировой.
В XX веке появились электромеханические роторные шифраторы, такие как знаменитая немецкая Энигма. Это усложнило задачу криптоаналитиков, но не остановило их. Во время Второй мировой войны польским и британским математикам удалось взломать шифры Энигмы с помощью сложных статистических методов и электромеханических устройств вроде бомбы Крико. Огромный вклад в теорию криптоанализа внесли такие выдающиеся ученые, как Алан Тьюринг. Их работы позволили сделать важные открытия в области криптографии и математики. Современные шифры, такие как AES, гораздо сложнее классических шифров и устойчивы к большинству известных атак. Но это не останавливает криптоаналитиков в поисках новых методов взлома с привлечением вычислительной техники и квантовых компьютеров. Таким образом, история криптоанализа неразрывно связана с развитием криптографии. Это постоянное противоборство шифровальщиков и взломщиков двигает обе науки вперед.
Методы криптоанализа Существует множество различных методов криптоанализа, которые позволяют взламывать шифры. Рассмотрим основные из них. Атака по шифротексту Это самый простой вид атаки, когда злоумышленник может проанализировать только зашифрованное сообщение. Чаще всего используется статистический анализ частот символов и их последовательностей. Атака по открытому тексту Более эффективный метод, при котором доступен открытый текст и соответствующий ему шифротекст.
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. 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.
Совершенно секретно: история шифровальных устройств
Мало кто знает, но троим польским криптологам удалось разгадать код "Энигмы" еще до войны. А после модернизации «Энигмы» (немцы в 1937 заменили рефлекторы на своих машинах, а для ВМФ стали применять четыре ротора), процент дешифрованных сообщений еще понизился. Принцип Работы Криптоанализ Энигмы.
Правда и вымысел о Энигме
Разработка семейства шифровальных машин «Энигма» стартовала сразу после Первой мировой, еще в 1918 году. Разгадать код «Энигмы» удалось в британскому ученому Алану Тьюрингу и его команде в 1941 году. Первые данные о работе «Энигмы» западным специалистам по криптографии начал передавать сотрудник бюро шифрования Минобороны Германии Ганс-Тило Шмидт, завербованный. Вскоре немцы добавили в конструкцию Энигмы коммутирующее устройство, существенно расширив этим количество вариантов кода.
Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня?
В конце 1920-х «Энигма» получила известность в мире как шифровальная машина, способная обеспечить сохранность коммерческих и военных тайн. Основную лепту в достижения польского периода криптоанализа Энигмы внесли, как и в 1919-21 годах, три математика-криптографа. В школе кодов и шифров он возглавлял группу Hut 8, ответственную за криптоанализ сообщений ВМФ Германии и разработал некоторое количество методов взлома немецкого. Основную лепту в достижения польского периода криптоанализа Энигмы внесли, как и в 1919-21 годах, три математика-криптографа. Польский математик во многом предрешил исход Второй мировой войны, сумев разгадать секретный нацистский код под названием Энигма.
Криптоанализ Энигмы. Часть третья: Блетчли-парк. Операция Ультра
Чтобы осуществить атаку нужно только знать часть открытого текста и его точное положение. Часто удавалось достаточно точно определить содержание сообщения. Например, прогноз погоды передавался постоянно в одно и то же время. Чтобы определить точное положение известной части текста использовали слабость Энигмы. Дело в том, что из-за устройства рефлектора буква никогда не может быть зашифрована в себя. На первый взгляд это может показаться достоинством, но на самом деле позволяет сильно сократить количество возможных положений криба. Bombe состоит из нескольких Энигм, в которых все буквы соединены друг с другом и вращающихся барабанов, делающих перебор возможных настроек роторов. Когда находились нужные настройки, электрическая цепь замыкалась, и машина останавливалась. Криптоаналитики записывали найденное положение и проверяли его.
Например, прогноз погоды передавался постоянно в одно и то же время. Чтобы определить точное положение известной части текста использовали слабость Энигмы. Дело в том, что из-за устройства рефлектора буква никогда не может быть зашифрована в себя. На первый взгляд это может показаться достоинством, но на самом деле позволяет сильно сократить количество возможных положений криба. Bombe состоит из нескольких Энигм, в которых все буквы соединены друг с другом и вращающихся барабанов, делающих перебор возможных настроек роторов. Когда находились нужные настройки, электрическая цепь замыкалась, и машина останавливалась. Криптоаналитики записывали найденное положение и проверяли его. Если остановка была ложной — поиск продолжался. Первая Bombe была запущена 18 марта 1940 года.
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. Расположение выемки для каждого из роторов можно было регулировать с помощью специальных внешних колец. Начальное положение колец не влияло на коммутацию роторов и на результат шифрования отдельно взятой буквы, поэтому кольца не учитываются при расчете пространства ключей Энигмы. Помимо этого каждый ротор мог быть установлен в одной из 26 возможных стартовых позиций. Количество всех возможных соединений на коммутационной панели вычисляется по формуле n! Такое огромное число вариантов внушало обманчивое чувство неуязвимости. Криптоанализ Энигмы Большое пространство ключей обеспечивает шифру Энигмы достаточно серьезный уровень стойкости к атакам по известному шифртексту. Полный перебор 264 вариантов даже на современных компьютерах дело не простое. Однако все меняется если применить атаку с известным открытым текстом. Для такого случая существует весьма хитроумный метод, позволяющих пренебречь настройками коммутационной панели в процессе поиска ключевой комбинации, что сводит пространство ключей Энигмы всего к 105456 комбинациям и делает весь шифр фатально уязвимым.
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. Я горжусь тем, что те времена прошли и что за последние 12 лет наше правительство добилось многого в том, чтобы сделать жизнь более справедливой и равной для британских ЛГБТ сообществ. Алан стал одной из самых известных жертв гомофобии в Великобритании». В декабре 2011 года члены парламента Джон Лич и Уильям Джонс создали электронную петицию с просьбой к британскому правительству помиловать осужденного за гомосексуализм Тьюринга. Власти Великобритании отказались это сделать, сославшись на то, что «ученый был осужден за преступление, которое в то время считалось уголовно наказуемым». В Палате общин Лич привел доводы, что математик внес неоценимый вклад в победу над фашистской Германией. Лишь в 2012 году они пошли на уступки под давлением известных ученых и общественных деятелей. Авторы письма призывали премьер-министра Дэвида Кэмерона пересмотреть решение по делу Тьюринга. В 2013 году королева Великобритании Елизавета II принесла извинения Алану Тьюрингу посмертно, в 2014 году математика помиловали. В конце 2021 года Национальный банк Англии выпустит купюру номиналом 50 фунтов стерлингов с изображением Алана Тьюринга. На этой купюре разместят одну из цитат ученого и ленту с его датой рождения в виде двоичного кода. Список литературы: 1.
Коды, шифры и языки: тайны, которые удалось разгадать
| Учёные Кембриджа решили снова взломать Энигму — Журнал «Код» программирование без снобизма | В Третьем рейхе считали, что «Энигму» невозможно взломать, поскольку она предполагала 2×10 в 145-й степени вариантов кодирования. |
| Криптоанализ «Энигмы» — Википедия. Что такое Криптоанализ «Энигмы» | Возможно, для вас это будет новостью, но Алан Тьюринг был не первым, кто расшифровал «Энигму» методом механического перебора. |
«Школа для него — пустая трата времени»
- 4 Взлом «Энигмы»
- Криптоанализ
- Криптоанализ «Энигмы» — большая энциклопедия. Что такое Криптоанализ «Энигмы»
- Нерасшифрованное сообщение «Энигмы» / Хабр
- Криптоанализ Enigma -
- Криптоанализ Энигмы. Часть третья: Блетчли-парк. Операция Ультра | Seregablog
Криптоанализ - это наука изучения шифров
Ниже описаны блоки данных Энигмы и способы их получения. В школе кодов и шифров он возглавлял группу Hut 8, ответственную за криптоанализ сообщений ВМФ Германии и разработал некоторое количество методов взлома немецкого. Криптоанализ «Энигмы» — взлом немецкой шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны силами британских спецслужб. В течение нескольких недель после прибытия в Тьюринг написал спецификации к электромеханической машине Bombe, которые помогли со взломом «Энигмы» более. Взломщик кода шифратора «Энигма» Алан Тюринг, покончивший с собой после обвинения в непристойном поведении в соответствии с законом против гомосексуализма, |. Принцип Работы Криптоанализ Энигмы.