Криптоанализ «Энигмы» — криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны силами польских и британских спецслужб. Во многом именно поляки первыми поняли важность привлечения специалистов-математиков для криптоанализа вражеских шифров. Уже во времена Второй Мировой основные усилия по криптоанализу «Энигмы» взял на себя британский центр разведки «Станция Икс» или «Блетчли-парк». Первым вариантом «Энигмы» считается разработка инженера-электрика и доктора технических наук Артура Шербиуса.
Криптологическая бомба
- Машина энигма во времена второй мировой войны
- Криптоанализ «Энигмы» — Что такое Криптоанализ «Энигмы»
- Криптоанализ «Энигмы» — большая энциклопедия. Что такое Криптоанализ «Энигмы»
- Ученые раскрыли секрет работы шифровальной машины «Энигма»
- Криптоанализ Enigma
- Учёные Кембриджа решили снова взломать Энигму — Журнал «Код» программирование без снобизма
Криптоанализ Enigma
Крипто-преобразование записывают такой формулой. Как лучше эту коллизию разрулить, я пока не знаю, будем пока просто это держать в памяти, как нерешённую задачу. Букве соответствует вектор, записанный в столбик. То же самое — в каждом столбце.
Сделали они это мастерски, нацисты даже не заподозрили самого факта польских работ по дешифровке. С этого момента началась совместная франко-польская работа по проблематике немецких кодов — до апреля 1940 года удалось прочитать 15 тыс.
Когда пришла очередь Франции стать частью Третьего рейха, работы закономерно пришлось свернуть, но вот так тщательно, по-польски, замести следы не удалось, что и позволило гестапо в итоге выйти на след Ганса-Тило Шмидта. Наиболее удачно распорядились польским наследством англичане, организовав на своей территории масштабную операцию «Ультра», собрав в местечке Блетчли-Парк в графстве Бэкингемшир своих лучших лингвистов, криптографов и математиков. Отличительной стороной «Ультра» стал уникальный режим секретности, которым британцы окружили Блетчли-Парк. Бывший руководитель службы безопасности Великобритании Ф. Уинтерботэм по этому поводу как-то сказал: «Я указал, что потребуются очень строгие правила, регламентирующие число людей, которые могут знать о существовании такой информации, и особые правила для тех, кто получает информацию: запрет предпринимать какие-то ни было действия, которые могут вызвать подозрение у противника, либо подтвердить его опасения, что союзному командованию были известны его планы… В известных условиях может оказаться соблазнительным нанести удар, который выдаст тайну…» И англичане далеко шагнули в реализации своей «ультрасекретности».
Первое лицо Великобритании сэр Уинстон Черчилль, получая информацию из Блетчли-Парка, не всегда мог делиться ею даже с членами кабинета министров. Фактически Черчилль позволял пользоваться материалами дешифровки только начальнику армейской разведки и главе Intelligence Service. Даже появление самого названия «Ультра» до сих пор покрыто мраком — есть лишь версии, по одной из которых англичанам просто показалось недостаточно классических грифов «секретно» и «совершенно секретно». В начале работы программы информационный поток из «мозгового центра» был невелик и обеспечивать его неразглашение было сравнительно просто. Но когда спецы в Блетчли-Парке заработали во всю мощь, справляться с режимом секретности стало сложнее — неизбежно кто-то бы проболтался, и немцы, нашпиговавшие остров своими агентами, могли заподозрить неладное.
В связи с этим получатель любой информации по «Ультре» не мог её никому передавать или, упаси боже, копировать. Все действия, связанные с программой, должны быть оформлены в виде боевых приказов или решений без ссылок на расшифрованные радиограммы. Так, по задумке британцев, можно было отвести подозрения немцев о источнике разведданных. Непосредственные действия на полях сражений Второй мировой войны, основанные на расшифрованных немецких радиограммах, должны предварительно маскироваться. И действия на море не были исключением.
Например, осенью 1942 года ВМС Великобритании систематически отправляли на дно немецкие конвои, доставлявшие горючее «лису пустыни» Роммелю в его африканский корпус. Атаки были спланированы на основе разведданных из Блетчли-Парка, но бить «в лоб» морякам было запрещено — перед каждым боевым выходом кораблей и самолетов в небо отправлялся крылатый разведчик. У несчастных нацистов должно было создаваться впечатление, что потопили их все-таки после обнаружения с воздуха. Но вот один из немецких конвоев был уничтожен в условиях полного тумана, и сослаться британцам на воздушную разведку было бы наивно. Пришлось ставить целое театральное представление, по сценарию которого шеф Intelligence Service Стюарт Мензис послал радиошифровку некому мифическому агенту в Неаполе, который якобы и «слил» немецкий конвой.
Конечно, текст зашифровали очень примитивно — немцы в итоге легко повелись на такую уловку, списав потерю кораблей на предателя. Существует даже версия, что из-за такого фокуса нацисты сняли всё руководство неаполитанского порта, из которого конвои и оправлялись на погибель. Немецкий линкор "Шарнхорст" был потоплен на основе данных перехвата "Энигмы", но это тщательно скрывалось. С помощью радиоперехватов «Энигмы» британцы выудили очень ценную информацию о местоположении линкора «Шарнхорст». Его отправили на дно, но во всех источниках виновником обнаружения немецкого корабля был назначен случайный английский катер.
Уинстон Черчилль, похоже, больше всех болел сохранением секретности «Ультры» и требовал, чтобы никто из получателей информации о программе не имел права по собственной воле подвергать себя опасности пленения. Многие старшие офицеры, связанные с Блетчли-Парком, вообще не могли принимать участие в боевых действиях. В то же время аналитикам из министерства обороны пришлось ввести в курс дела персонал станций радиоперехвата, которых было множество. Военные справедливо посчитали, что если спецы будут работать «вслепую», то в конце концов кто-то проболтается о постоянно растущем объеме перехваченных сообщений. Кроме того, содержание перехватов до сотрудников станций также не доходило: они вообще считали, что шифровки «Энигмы» не поддаются расшифровке.
Это также могло вызвать ненужную суету. Поэтому радистов оповестили о чрезвычайно важности программы «Ультра», добавили жалование и напомнили о преданности королевской семье. Британский Ковентри — самая известная жертва беспрецедентной секретности "Ультры". Однако порой за режим секретности приходилось платить кровью гражданского населения Великобритании. При этом немцы потеряли всего-навсего один!
Гитлер был настолько рад такому успеху люфтваффе, что пообещал «ковентризировать» остальную Британию. Обычный эпизод мировой бойни? Но в Блетчли-Парке заранее знали о готовящемся авианалете и вовремя предупредили руководство, но Уинстон Черчилль посчитал, что для сохранения режима «Ультры» авиазаводом и гражданским населением можно пожертвовать. Чуть позже Рузвельт, посвященный в тайну, сказал: «Война заставляет нас все чаще действовать как бог. Спасение самолета британскими спецслужбами могло раскрыть успехи "Ультры".
Менее известен трагический случай со всемирно известным актером Лесли Говардом, который по совместительству служил в британской разведке.
А еще Кернкросс неважно видел. Зрение резко ухудшилось, когда во время войны он по совету советского резидента приступил к работе в шифровальном центре британской разведки в Блетчли. Его, простолюдина, никак не связанного с разведкой английской , вообще брать туда были не должны.
Но Кернкросс, в отличие от сограждан-англосаксов, прекрасно говорил по-французски, по-немецки, объяснялся по-итальянски и по-испански, читал на шведском, а к концу войны даже на русском. В шифровальном центре на него навалили столько работы. Кому ее доверить, как не этому полиглоту. Он видел все хуже и хуже.
Неудивительно: ведь старательнейший сотрудник успевал обработать столько шифровок. Самые ценные тут же попадали в руки советских друзей. Плюс ко всему он и слышал плохо. Эти его физические недостатки замечали английские коллеги по службе и советские друзья.
При личной встрече с агентом к нему тактично подходили "под верное" ухо. Впоследствии разведка даже выделяла деньги на лечение. Помогало, честно говоря, неважно. С возрастом оглох на одно ухо.
Зато Кернкросс преуспел в написании информационных сводок. Как и Филби, был тут великолепен: составляя для отправки шифровкой в Центр резюме какого-то доклада или важного сообщения , умел сделать донесение кратким, сжатым, доступным для понимания Москвы. Лаконичность Кернкросса экономила время, сложностей с переводом его сообщений не возникало. И это было очень важно.
Ведь Джон передал в годы войны тысячи страниц секретнейших бумаг, некоторые из которых и сегодня не рассекречены. Он не отличался открытостью и друзей имел немного. Замкнутый по натуре, Кернкросс всегда с трудом, в отличие от Филби, входил в новую компанию. Круг его общения был им же сознательно ограничен.
Все это не вяжется с привычным обликом агента, источника, разведчика, который просто обязан быстро находить общий язык со всеми. Но Кернкросс, надеюсь, это понятно, и отдаленно не походил на типичного представителя второй древнейшей профессии. Был он исключительно скрытным. Даже о членстве Кернкросса в компартии догадывались немногие.
Как известно, в советской разведке принадлежность к коммунистическим организациям афишировать запрещалось. И Кернкросс, не подозревая в молодости об уготованном ему поприще разведчика, делал все правильно, словно по наитию скрывая свои убеждения. К тому же Джон дисциплинированно подчинился указанию советских товарищей: все внимание сосредотачивал именно на тех материалах, что нужны были сейчас, сегодня. Подчиняясь требованиям разведки, отошел, к разочарованию хорошо его знавших соратников, от коммунистической партии.
Не поддерживал отношений и с бывшими знакомцами по левым митингам и прочим сходкам. От него нечего было ожидать каких-то эксцентричных выходок. Он мало пил - тоже редкость, и, что высоко ценимо, совсем не болтал. Его надежность потрясала.
Надо ли было заниматься перевоспитанием ценного агента? Излишние нотации, нравоучения могли обидеть или, еще страшнее, оттолкнуть. Кернкросса принимали таким, какой он есть. Его роль в атомной разведке понятна.
Вторая веха: добыча бесценных сведений, что помогли выиграть танковое сражение на Курской дуге. Это Кернкросс еще в 1942-м передал попавшие к англичанам технические характеристики нового немецкого танка "Тигр". Смысл заключался в том, что стала известна толщина его брони, которую конструкторы из Германии не без оснований считали непробиваемой для советской артиллерии. К счастью, благодаря вовремя полученным данным у советских оружейников хватило сил и знаний для быстрого изготовления новых, гораздо более мощных, чем прежде, снарядов.
Ким Филби 25 лет провел в Москве. Он был счастлив с женой Руфиной. Фото: Из архива "Тигров" уничтожали с размахом, который вгонял фашистов в панику. К тому же Джон уведомил резидентуру о том, что немецкое командование полностью ознакомлено с дислокацией советских войск на Курской дуге.
В результате нашему руководству удалось в последние перед битвой под Прохоровкой дни произвести их скрытую переброску, что явилось полной неожиданностью для немцев. Один из безымянных, но авторитетнейших рассказчиков в больших чинах говорил мне о коробочках с орденами, хранящихся в личных и навечно засекреченных делах некоторых наших помощников. Можно смело предположить, что такой есть и в папке Кернкросса. Как раз за Курскую дугу он и был награжден орденом Красного Знамени.
Награду еще во время войны доставили в Англию. Резидент встретился с Кернкроссом, зачитал Указ о награде, вручил ее Джону. Тот был благодарен и тронут. Однако согласно неписаным или писаным правилам орден тут же был возвращен резиденту, вложен в коробочку и снова проделал неблизкий путь - теперь от Лондона до Москвы, где и суждено было боевой награде навсегда осесть в недоступном хранилище.
Кернкросс же поменял Блетчли на другой род секретной деятельности. В центральном аппарате СИС он анализировал расшифрованные телеграммы немцев о работе ее разведки в Советском Союзе и на Балканском полуострове. Знал многих немецких агентов и разведчиков по именам и псевдонимам. Надо ли говорить, что "знакомилась" с ними и советская разведка.
Тут Кернкросс попал в свою стихию. Множество материалов, поток информации, четкий анализ, передача документов связнику. В СИС ему было легче, чем в Блетчли-парке. Отработанные коллегами материалы по инструкции должны были бы сжигаться.
Но указание выполнялось далеко не всегда. Да и учета расшифрованных и уничтоженных телеграмм не велось. Так что Джон часто передавал в резидентуру оригиналы, которые можно было и не возвращать обратно. Подчас его коллеги по СИС допускали и другие явные небрежности.
Раз в неделю на своих вечерних дежурствах он просматривал материалы, получаемые другими работниками из самых разных регионов. Так, однажды ему прямо в руки приплыл список английских агентов в балканских странах. В другом случае пришлось дико рисковать. Кернкросс сумел достать ключи от сейфа собственного начальника, и когда тот отсутствовал, знакомился с материалами, которые для глаз рядовых сотрудников вообще не предназначались.
Наверно, вот в такой папке и хранится орден Джона. Фото: Из архива Осенью 1944-го Центр особенно заинтересовали директивы Гиммлера, которые не прошли мимо Кернкросса. Фашисты при отступлении предполагали создавать у себя в Германии и в других освобождаемых союзниками странах крупные подпольные группировки. Во главе - офицеры СС и преданные нацисты.
А для большей достоверности будущие руководители фашистского подполья могли уже в 1944-м для видимости подвергаться арестам, заключаться в тюрьмы и концентрационные лагеря. Гиммлер, Кальтенбруннер и Борман управляли бы всем этим адовым механизмом из своры головорезов, обученных изготовлению и применению химических ядовитых веществ, бомб, взрывчатки и прочих средств саботажа. Но в полной мере наладить нечто вроде партизанской борьбы на собственной территории не получилось. В чем помогло и предупреждение, переданное Кернкроссом.
Ему не хватало гениальности Филби. Но он никогда не был скромным винтиком в отлаженном разведывательном механизме. Извлекал, исчерпывал до дна все ресурсы, до которых добирался с риском и с усилиями раба на галерах. Его невысокое положение чиновника среднего ранга компенсировалось смелостью и усердием.
В разведке он совершил то же, что и в профессиональной карьере. Вопреки всему добирался до нужного результата. Его рисуют бережливым от рождения шотландцем низкого происхождения. Но почему тогда Джон пользовался таким успехом у прекрасного пола?
Среди его подруг жизни и красивая американка, затем игривая англичанка, а потом и верная жена. И если он был настолько скуп, то почему, как и четверо остальных, конечно же, и не подозревая об их отказе, отверг установленную ему товарищем Сталиным в 1945-м пожизненную пенсию в тысячу фунтов стерлингов в год, сумму по тем временам солидную. Между прочим, другим его сотоварищам денег предложили все же чуть-чуть побольше. Даже Советы, возможно, и без всякого умысла капельку сэкономили на своем вернейшем друге.
Последние годы провел во Франции. На склоне лет Кернкросс заявил, что, возможно, придет день, когда люди поймут, почему молодой англичанин, обладающий интеллектом, решился на им совершенное. Из всей "Кембриджской пятерки" один лишь Кернкросс оказался долгожителем. Он скончался в 1995 году, было ему 82.
Очень странный памятник перед входом в Императорский дворец Познани — памятник польским криптографам, дешифровщикам кода Энигма. Стела в виде равносторонне-треугольной призмы, высотой 3,10 метра, покрыта кажущимися случайными последовательностями чисел. На каждой стороне памятника - 21 строка из двенадцати цифр, без какого-либо видимого смысла. В центре каждой грани - буквы, которые складываются в имена.
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 массой около тонны, передняя панель два на три метра и 36 групп роторов на ней, по три в каждой. Использование машины требовало специальных навыков и сильно зависело от квалификации обслуживающего персонала — девушек-добровольцев из Женской вспомогательной службы ВМС [Прим. 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]. В 1942 году , после ввода в строй четырёхроторной машины, Блетчли-парк не мог расшифровывать сообщения в течение полугода. Лишь 30 октября 1942 года противолодочный корабль Petard ценой жизни двух моряков захватил модернизированную «Энигму» с подводной лодки U-559 [1].
Легендарная и загадочная "Энигма"
- Ученые рассказали, как АНБ "слушает" зашифрованный трафик
- «Энигма» была легендарной шифровальной машиной. Ее взлом спас тысячи жизней - Hi-Tech
- Польский вклад в историю криптографии. От “Чуда на Висле” до взлома Энигмы
- Легендарная и загадочная "Энигма"
- Онлайн-курсы
2023-10-20.Линейный криптоанализ
Попытки «взломать» «Энигму» не предавались гласности до конца 1970-х. История электрической роторной шифровальной машины «Энигма» начинается в 1917 году с патента, полученного голландцем Хьюго Кочем. Мало кто знает, но троим польским криптологам удалось разгадать код "Энигмы" еще до войны.
Совершенно секретно: история шифровальных устройств
С момента открытия Криптос в 1990 году, вокруг него постоянно ходят легенды о зашифрованном сообщении. За все время существования Криптоса удалось расшифровать только первые три секции. Важно отметить, что скульптура продумывалась с участием офиса ЦРУ, поэтому можно сказать, что расшифровка на самом деле есть, просто о ней предпочитают не говорить обычным людям. Следите за событиями дня в нашем паблик-аккаунте в Twitter.
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. У британцев не было достаточно времени, чтобы подготовить обычную операцию-прикрытие, поэтому они приняли решение атаковать немедленно. Чтобы рассеять подозрения, после атаки британцы отправили радиосообщение фиктивному шпиону в Неаполе с благодарностью за полезное донесение. Сообщение специально было слабо зашифровано, так что немцы смогли взломать и прочитать его. Ее вклад в дело победы был высоко оценён союзниками.
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. Что, конечно, неплохо, но попробуйте посчитать сами, сколько времени потребуется, чтобы вручную перебрать все комбинации. Вдобавок к этому весь код «Энигмы» состоял только из 26 букв латинского алфавита. Прочие символы заменялись их редкими комбинациями. Скажем, пробелы могли вообще пропускать, вместо точки писать «Х», вместо запятой — «ZZ» и так далее.
Чтобы осложнить криптоанализ, сообщения делали не длиннее 250 символов; более многословные разбивали на части, для каждой из которых использовался свой ключ. Наконец, шифровки периодически специально забивали «спамом» — бессвязным набором букв, рандомно вставленными в текст словами и так далее.
Сообщения о погоде, зашифрованные Enigma, передаются на подводные лодки в строгом формате, характерном для подводников. Однако немецкий прогноз погоды был расшифрован союзниками, которые затем смогли опробовать шпаргалки.
Захват документов Союзники организовали несколько операций по захвату документов Кригсмарине, таких как операция «Клеймор» рейд на Лофотенские острова или высадка на абордаж немецких метеорологических кораблей в Северной Атлантике. Британские и американские группы захвата спустились в недра тонущих немецких подводных лодок, брошенных союзниками, затопленных и брошенных их командой, чтобы обыскать командный пункт и радиорубку. Йоксаллизм Yoxallisme является воображаемым техника Лесли Yoxall в , 26, который помогает читать сообщения о субмарине , когда они зашифрованы дважды. Эти «офицерские» сообщения редко расшифровываются и всегда случайно.
Иногда люди из Блетчли-Парка восстанавливают порядок роторов, но не перестановки заглушек на коммутационной панели. Благодаря Йоксаллу мы можем восстановить закупорку. Шифрование перед шифрованием Кригсмарине использует для своих передач инструкции для коротких сообщений, которые позволяют суммировать самые подробные приказы и отчеты в нескольких непонятных письмах тем, у кого нет нужных документов. Добавление четвертого ротора к Naval Enigma мало что изменит.
В очень коротких сообщениях с подводных лодок упоминаются только первые винты. С другой стороны, было необходимо, чтобы зашифрованные сообщения с четырьмя роторами можно было расшифровать с помощью машин с тремя роторами и чтобы все корабли и подразделения имели одни и те же машины. Если трафик U-Boot не читается из 1 - го февраля 1942 в середине 1943 года сообщения сначала кодировались, а затем дважды зашифровывались, алфавиты и числа обрабатывались, инструкции передавались из уст в уста непосредственно перед примеркой и т. Нечитаемые сообщения В большинстве случаев сообщения U-Boot остаются нечитаемыми после расшифровки, поскольку они относятся к документам, неизвестным взломщикам кода.
Без правильных инструкций, как угадать значение «Конвой в поле зрения, квадрат BE4131, дорога на юг, подпись U-276»? Только пеленгатор может определить местонахождение подводных аппаратов. Индекс совпадения Другой способ, более приспособленный к современным средствам, состоит в том, чтобы перепробовать все возможности и вычислить показатель совпадения расшифрованного текста. Индекс меняется в зависимости от языка, но он инвариантен к моноалфавитным заменам.
4 Взлом «Энигмы»
Совместно с Дилли Ноксом он занимался криптоанализом «Энигмы». Криптоанализ шифра Вернама легко возможен в том случае, если при шифровании мы выбрали ключ с повторяющимися символами. а после некоторого совершенствования именно. В принципе, такой подход в криптоанализе тоже может быть продуктивен: придётся проверить в 26 раз больше вариантов, только и всего? Взломщик кода шифратора «Энигма» Алан Тюринг, покончивший с собой после обвинения в непристойном поведении в соответствии с законом против гомосексуализма, |.
Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня?
В течение нескольких недель после прибытия в Тьюринг написал спецификации к электромеханической машине Bombe, которые помогли со взломом «Энигмы» более. Вскоре немцы добавили в конструкцию Энигмы коммутирующее устройство, существенно расширив этим количество вариантов кода. Уже во времена Второй Мировой основные усилия по криптоанализу «Энигмы» взял на себя британский центр разведки «Станция Икс» или «Блетчли-парк». Смотрите онлайн видео «ый криптоанализ» на канале «Андрей Овчинников» в хорошем качестве, опубликованное 20 октября 2023 г. 21:44 длительностью 01:15. Криптоанализ Энигмы.
От манускриптов до шифровальных машин: история криптографии
Приведем лишь несколько фактов, имеющих отношение к машине. Патент на прообраз Энигмы получил еще 23 февраля 1918 года в день рождения Красной Армии, весьма символично немецкий инженер Артур Шербиус. Википедия Энигма - машина роторного типа, состоящая из механической клавиатура, роторы и ступенчатый механизм и электрической систем. Роторы диски приводились в движение нажатием на клавиши и посредством электропроводки создавали определенные криптографические преобразования, итогом которых было кодирование одной буквы алфавита в другую. Выглядело это следующим образом. Оператор нажимает, например, клавишу с буквой A, а на выходной панели загорается лампочка с буквой Z. Высокая сложность и надежность шифрования обеспечивались постоянным изменением параметров электрической цепи проводки машины и реализацией многоалфавитного полиалфавитного шифра подстановки. Персоналии Первые успехи в взломе кодов Энигмы сотрудники Бюро шифров достигли в конце 1932 - начале 1933 годов. Основную лепту в достижения польского периода криптоанализа Энигмы внесли, как и в 1919-21 годах, три математика-криптографа. Конечно, теперь совсем иные.
Отнюдь не профессора, а недавние студенты Познаньского университета, показавшие лучшие результаты на курсах криптографии 1929 года. Человек интереснейшей судьбы, достойной целой книги. Ежи Ружицкий 1909-1942. Трагически погиб в 32 года в кораблекрушении на Средиземном море в районе Балеарских островов. Ружицкий и несколько польских криптологов затонуло при невыясненных обстоятельствах. Генрик Зыгальский 1908-1978. Несколько слов о том, как обучали на секретных курсах 1929 г. На практических занятиях студентам предлагалось разгадать реальные, еще не взломанные немецкие шифры. Для того, чтобы подбодрить слушателей, преподаватели говорили, что ответ уже известен.
Выпускной экзамен состоял в раскрытии закодированного шифром Double Dice немецкого военного письма. По мнению экзаменаторов, дешифровка абсолютно исключалась. Но каждый из вышеупомянутой тройки студентов провел ее самостоятельно. Реевский, Е. Ружицкий и Г. Зыгальский проработали десять лет 1932-42 в отделении BS4 Бюро шифров под руководством Максимильяна Ценжкого. Подарок французам и англичанам Летом 1939 года немецкое нападение на Польшу стало неизбежным. Счет времени до вторжения шел на недели. Удивительно, но ни французы, ни англичане до 1939 года вообще не занимались Энигмой.
Ценжкий, и тройка Реевский-Ружицкий-Зыгальский передали ошеломленным союзникам собственные наработки, в том числе, рабочие модели-копии Энигмы, листы Зыгальского, криптологическую бомбу Реевского и методы криптоанализа. Так раздавленная вскоре Польша отомстила своим мучителям. В январе 1940 года ПК Бруно посетил А. Тьюринг и обсудил с поляками детали дальнейших исследований по Энигме. Начался британский этап криптографической войны с нацистами.
Перебор ключей выполнялся за счёт вращения механических барабанов, сопровождавшегося звуком, похожим на тиканье часов, из-за чего "Бомба" и получила свое название. Для каждого возможного значения ключа, заданного положениями роторов количество ключей равнялось примерно 1019 для сухопутной "Энигмы" и 1022 для шифровальных машин, используемых в подводных лодках , "Бомба" выполняла сверку с известным открытым текстом, выполнявшуюся электрически. Первая в Блетчли "Бомба" Тьюринга была запущена 18 марта 1940 года. Дизайн "Бомб" Тьюринга так же был основан на дизайне одноимённой машины Реевского.
Через полгода удалось взломать и более стойкий шифр Кригсмарине.
Чтобы запутать читателя, использовали методы кодирования и стенографии, которые лишь косвенно относятся к криптографии. Шифрование обычно сводилось к перестановке и замене символов. Иероглифы, приблизительно 4 тысячелетие до нашей эры.
Ученые считают первым применением криптографии использование специальных иероглифов в Древнем Египте. Тогда у египтян была другая задача — не затруднить чтение, а превзойти друг друга в изобретательности передачи послания. Прежде всего, писцы хотели привлечь внимание к своим текстам, используя более редкие иероглифы для красноречия. Атбаш, около 600 года до нашей эры.
Примеры шифрования можно найти и в древнесемитской литературе. Так, шифр «Атбаш», один из простейших, использовался в книге пророка Иеремии. Происхождение этого слова объясняет принцип работы шифра — простая подмена букв. Оно было составлено из букв Алеф, Бет, Тае, Шин — четырех букв древнесемитского языка — двух первых и последних.
Пример использования шифра «Атбаш» с алфавитом русского языка. Название в других источниках — «шифр древней Спарты». Но Сциталла — не шифр, а, по сути — устройство, наиболее старый криптографический механизм о котором мы знаем. Это длинный стержень, на который наматывали ленту из пергамента по спирали.
Шифруемый текст писали в строки по длине стержня, разматывали и передавали адресату. После разматывания текст становился нечитаемым. Чтобы расшифровать послание, адресату нужен был стержень точно такого же диаметра. Так выглядит Сциталла Шифр Цезаря, около 100 лет до нашей эры.
Гай Юлий Цезарь изобрел и использовал шрифт на основе одного алфавита, этот шрифт назвали его именем. Принцип шифра прост: каждая буква сдвигалась по алфавиту вправо на одно и то же число позиций. Адресату нужно было только знать, насколько — это и был ключ шифрования. Сам диктатор использовал сдвиг на три символа.
Пример использования шифра Цезаря с алфавитом русского языка. Каждая буква сдвинута вправо на три позиции. К примеру, шифр Сциталлы взломал Аристотель. Вместо стержня он взял конус и наматывал ленту с посланием на разной высоте, пока текст не становился читаемым.
Использовали и другие способы засекретить послания, которые нетрудно расшифровать: специальные диски и линейки, шифрование при помощи книг и другие. 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.
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. Это позволяет получить дополнительную информацию о шифре и возможно найти ключ. Адаптивный подбор открытого текста Еще более мощная атака, когда злоумышленник может выбирать открытый текст для шифрования и анализировать результат. Это дает обратную связь для подбора наилучших текстов.
Линейный и дифференциальный криптоанализ Современные математические методы анализа, позволяющие находить слабые места в алгоритмах шифрования путем построения и решения систем линейных и нелинейных уравнений. Квантовый криптоанализ Использование квантовых компьютеров для моделирования и взлома криптосистем за счет возможности параллельных вычислений. Это одно из перспективных направлений развития криптоанализа. Знаменитые шифры и их взлом Рассмотрим несколько примеров из истории, когда взломщики сумели "сломать" считавшиеся неприступными шифры.
Шифр Цезаря Один из древнейших шифров замены, использовавшийся Юлием Цезарем. Легко взламывается перебором всех возможных ключей.
Победа и "Энигма"
Но, как говорится, нет ничего невозможного. Во время Второй мировой войны некий Алан Тьюринг работал в Блетчли-парке -- британском криптографическом центре, где возглавлял одну из пяти групп, Hut 8, занимавшихся в рамках проекта "Ультра" расшифровкой закодированных немецкой шифровальной машиной "Энигма" сообщений кригсмарине и люфтваффе. Вклад Тьюринга в работы по криптографическому анализу алгоритма, реализованного в "Энигме", основывался на более раннем криптоанализе предыдущих версий шифровальной машины, выполненных в 1938 году польским криптоаналитиком Марианом Реевским. В начале 1940 года он разработал дешифровальную машину "Бомба", позволявшую читать сообщения люфтваффе. Принцип работы "Бомбы" состоял в переборе возможных вариантов ключа шифра и попыток расшифровки текста, если была известна часть открытого текста или структура расшифровываемого сообщения.
И талантливыми поляками был создан механизм, называемый ими «Криптологической Бомбой». Это давало возможность читать порядка восьмидесяти процентов шифрованных сообщений. А после модернизации «Энигмы» немцы в 1937 заменили рефлекторы на своих машинах, а для ВМФ стали применять четыре ротора , процент дешифрованных сообщений еще понизился. Случилось это в 1939 году, еще перед захватом Польши нацистской Германией. 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. В этих условиях Великобритании и другим странам антигитлеровской коалиции обязательно нужно было проникнуть в загадку Enigma. За тридцать семь дней до Второй мировой польские инженеры сделали союзникам Польши подарок — подарили по одной «КриптоБомбе». Французы не смогли воспользоваться подарком, зато англичане развернули на базе польского устройства целую программу противодействия «Энигме», с кодовым названием «Ультра», действовавшую под грифом «Ультра секретно» что было выше «Сов. А в мае 1941 года в разгадке тайны «Enigma»: была захвачена немецкая подводная лодка U-110, на борту которой были «Энигма М3», комплект роторов, ключей на апрель-июнь, инструкции по шифрованию… 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. В школе кодов и шифров он возглавлял группу Hut 8, ответственную за криптоанализ сообщений ВМФ Германии и разработал некоторое количество методов взлома немецкого шифратора. Помимо группы Тьюринга, в Блетчли—парке трудились 12 тысяч сотрудников. Именно благодаря их упорному труду коды Enigma поддались расшифровке, но взломать все шифры так и не удалось. 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. Все дело в том, что по распоряжению Уинстона Черчилля все материалы расшифровки поступали только начальникам разведслужб и сэру Стюарту Мензису, возглавлявшему МИ-6. Такие меры предосторожности были предприняты, чтобы немцы не догадались о раскрытии шифров. В то же время и эти меры не всегда срабатывали, тогда немцы меняли варианты настройки Enigma, после чего работа по расшифровке начиналась заново.
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. 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.
В августе 1920 года, когда армия большевиков стояла у ворот Варшавы, Бюро дешифровало 400 сообщений противника. Столь же результативным было и слежение за немецкими линиями связи — вплоть до 1926 года, когда Бюро также столкнулось с сообщениями, зашифрованными с использованием «Энигмы». За дешифрование немецких сообщений отвечал капитан Максимилиан Чецкий[16], верный патриот, выросший в городе Шамотулы, центре польского национализма. Чецкий имел доступ к коммерческой модели «Энигмы», в которой были заложены все основные принципы изобретения Шербиуса. Но, к сожалению, в том, что касалось распайки проводов внутри шифраторов, коммерческая модель существенно отличалась от модели для вооруженных сил. Не зная, как идут провода в армейской модификации, у Чецкого не было шансов на дешифрование депеш, посылаемых немецкой армией. Совершенно отчаявшись, он, чтобы извлечь хоть какой-то смысл из перехваченных шифровок, как-то даже привлек к работе человека, обладающего даром ясновидения. Ничего удивительного, что и ясновидящий не сумел решить эту задачу, в чем так нуждалось Польское Бюро шифров. Это выпало на долю немцу, Ханс-Тило Шмидту, который сделал первый шаг во взломе шифра «Энигмы». Ханс-Тило Шмидт родился в 1888 году в Берлине и был вторым сыном знаменитого профессора и его жены из аристократической семьи. Шмидт начинал свою карьеру в немецкой армии и принимал участие в Первой мировой войне, но вследствие резкого сокращения численности вооруженных сил по Версальскому договору его не посчитали нужным оставить на службе. После этого он попытался сделать себе имя в сфере предпринимательства, однако из-за послевоенной депрессии и гиперинфляции принадлежащую ему фабрику по производству мыла пришлось закрыть, а он сам и его семья разорились. Унижение Шмидта из-за неудач усугубилось успехами его старшего брата Рудольфа, который также воевал, а впоследствии был оставлен в армии. В 20-х годах Рудольф продвигался по службе, достигнув в итоге положения начальника штаба войск связи. Он отвечал за обеспечение защищенности связи, и фактически именно Рудольф официально санкционировал применение в армии «Энигмы». После краха своего предприятия Ханс-Тило был вынужден просить своего брата о помощи, и Рудольф устроил его на работу в Берлин в Chiffrierstelle, — в ведомство, которое осуществляло контроль и управление зашифрованной связью в Германии. Это был командный пункт шифровальных машин «Энигма», сверхсекретное подразделение, имеющее дело с особо важной и секретной информацией. Когда Ханс-Тило отправился к своему новому месту работы, он оставил свою семью в Баварии, где стоимость жизни была не слишком высока. В Берлине он жил одиноко, замкнуто и практически без средств, завидуя благополучию своего брата и обиженный на государство, которое отвергло его. Результат был предсказуем. Продавая секретную информацию об «Энигме» иностранным государствам, Ханс-Тило Шмидт смог бы заработать денег и отомстить, подорвав безопасность своей страны и нанеся вред организации брата. Рис 41. Ханс-Тило Шмидт 8 ноября 1931 года Шмидт прибыл в Гравд Отель в бельгийском городке Вервье на связь с французским тайным агентом Рексом. Эти документы являлись по сути инструкциями по пользованию «Энигмой», и хотя в них не было точного описания того, как в шифраторах выполнена проводка, однако имелась информация, позволяющая сделать о ней определенные выводы. Так, вследствие предательства Шмидта, союзники теперь могли создать точную копию армейской «Энигмы». Этого, однако, было недостаточно, чтобы дешифровать зашифрованные «Энигмой» сообщения. Стойкость шифра зависит не от того, чтобы держать машину в секрете, а от того, чтобы хранить в тайне ее начальные установки ключ. Если криптоаналитик хочет дешифровать перехваченное сообщение, то ему потребуется иметь точную копию «Энигмы», но помимо этого он по-прежнему должен будет отыскать тот ключ из триллионов возможных, который был применен для зашифровывания. В немецком меморандуме по этому поводу было сказано так: «При оценке стойкости криптосистемы предполагается, что противник имеет шифровальную машину в своем распоряжении». Французская секретная служба, безусловно, оказалась на высоте, найдя такой источник развединформации в лице Шмидта и получив документы, в которых сообщалось о расположении внутренней проводки в армейской «Энигме». Французские же криптоаналитики оказались несостоятельны, и, похоже, не желали и не были способны применить эту полученную информацию. После окончания Первой мировой войны они стали чересчур уж самонадеянны и у них не было стимулирующих факторов. Французское Бюро шифров даже не побеспокоилось изготовить точную копию армейской «Энигмы», поскольку были абсолютно уверены в невозможности отыскания ключа, необходимого для дешифровки зашифрованного с помощью «Энигмы» сообщения. Между прочим, десятью годами ранее, французы подписали соглашение о военном сотрудничестве с Польшей. Поляки проявили горячий интерес ко всему, что связано с «Энигмой», поэтому в соответствии с этим соглашением десятилетней давности французы просто передали фотографии документов, полученных от Шмидта, своим союзникам, предоставив заниматься безнадежной задачей по взлому «Энигмы» польскому Бюро шифров. В Бюро быстро осознали, что эти документы являются всею лишь отправной точкой, но, в отличие от французов, их еще подгонял страх вторжения. Поляки посчитали, что должен существовать ускоренный способ поиска ключа к зашифрованному «Энигмой» сообщению, и что если они приложат достаточно усилий, изобретательности и ума, то смогут отыскать его. В документах, полученных от Шмидта, наряду с расположением внутренней проводки в шифраторах, также подробно объяснялась структура шифровальных книг, используемых немцами. Ежемесячно операторы «Энигмы» получали новую шифровальную книгу, где указывалось, какой ключ должен применяться на каждый текущий день. К примеру, для первого дня месяца шифровальная книга могла задавать следующий ключ текущего дня: Расположение шифраторов и их ориентация называются установками шифраторов. Чтобы использовать заданный ключ текущего дня, оператор «Энигмы» должен был установить свою «Энигму» следующим образом: 1 Установка штепсельной коммутационной панели: Осуществить коммутацию букв А и L, соединив их проводом на штепсельной коммутационной панели, а затем проделать ту же самую процедуру для букв P и R, T и D, B и W, K и F, O и Y. В нашем случае оператор должен вначале повернуть первый шифратор так, чтобы сверху оказалась буква O, затем второй шифратор, чтобы сверху оказалась буква C и, наконец, третий шифратор, установив его таким образом, чтобы сверху была буква W. Один из способов зашифровывания сообщений состоит в том, что отправитель зашифровывает весь дневной поток информации в соответствии с ключом текущего дня. Это означает, что в течение всего дня перед началом зашифровывания каждого сообщения все операторы «Энигмы» должны будут устанавливать свои шифровальные машины по одному и тому же предписанному ключу текущего дня. Затем, всякий раз, как потребуется передать сообщение, его вначале вводят в машину с помощью клавиатуры, записывают результат зашифровывания и отдают радисту для отправки. На другом конце радист принимает радиограмму и передает ее оператору «Энигмы», а тот вводит ее в свою машину, которая к тому времени уже должна быть установлена в соответствии с заданным ключом текущего дня. В результате будет получено исходное сообщение. Такой способ вполне безопасен, однако его стойкость снижается из-за многократного использования только одного ключа текущего дня для зашифровывания сотен сообщений, которые могут передаваться каждый день. Вообще-то, по правде говоря, если для зашифровывания огромного количества информации используется один-единственный ключ, то для криптоаналитика становится проще определить его. 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.
Алан Тьюринг: гениальный математик и дешифровщик, осужденный за нетрадиционную ориентацию
- Алан Тьюринг - Криптоанализ "Энигмы"
- Появление «Загадки»
- Совершенно секретно: история шифровальных устройств
- Содержание
- Правда и вымысел о Энигме
Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия)
The rst stage in cryptanalysis is to look for sequences of letters that appear more than once in the ciphertext. а после некоторого совершенствования именно. Первым вариантом «Энигмы» считается разработка инженера-электрика и доктора технических наук Артура Шербиуса.
Криптоанализ «Энигмы. Шифровальная служба Советского Союза
Знаменитые шифры и их взлом Рассмотрим несколько примеров из истории, когда взломщики сумели "сломать" считавшиеся неприступными шифры. Шифр Цезаря Один из древнейших шифров замены, использовавшийся Юлием Цезарем. Легко взламывается перебором всех возможных ключей. Шифр Виженера Считался невзломаемым около 300 лет, пока в 1863 году Касиски не предложил эффективный метод криптоанализа, основанный на поиске повторов. Шифровальная машина Энигма Сложная электромеханическая система шифрования, использовавшаяся нацистской Германией. Была взломана польскими криптографами на основе математического анализа. Знаменитые криптоаналитики За вековую историю криптоанализа было сделано много выдающихся открытий.
Рассмотрим некоторых гениальных криптоаналитиков, которые внесли большой вклад в эту науку. Аль-Кинди Арабский ученый IX века, автор трактата о криптоанализе. Первым описал метод частотного анализа для взлома шифров подстановки. Фридрих Касиски Прусский офицер, предложивший в XIX веке метод взлома полиалфавитного шифра Виженера на основе поиска повторяющихся фрагментов. Алан Тьюринг Английский математик, один из пионеров IT-технологий. Внес значительный вклад в криптоанализ шифровальной машины Энигма во время Второй мировой войны.
Клод Шеннон Американский математик, основоположник теории информации.
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.
После этого он попытался сделать себе имя в сфере предпринимательства, однако из-за послевоенной депрессии и гиперинфляции принадлежащую ему фабрику по производству мыла пришлось закрыть, а он сам и его семья разорились. Унижение Шмидта из-за неудач усугубилось успехами его старшего брата Рудольфа, который также воевал, а впоследствии был оставлен в армии. В 20-х годах Рудольф продвигался по службе, достигнув в итоге положения начальника штаба войск связи. Он отвечал за обеспечение защищенности связи, и фактически именно Рудольф официально санкционировал применение в армии «Энигмы».
После краха своего предприятия Ханс-Тило был вынужден просить своего брата о помощи, и Рудольф устроил его на работу в Берлин в Chiffrierstelle, — в ведомство, которое осуществляло контроль и управление зашифрованной связью в Германии. Это был командный пункт шифровальных машин «Энигма», сверхсекретное подразделение, имеющее дело с особо важной и секретной информацией. Когда Ханс-Тило отправился к своему новому месту работы, он оставил свою семью в Баварии, где стоимость жизни была не слишком высока. В Берлине он жил одиноко, замкнуто и практически без средств, завидуя благополучию своего брата и обиженный на государство, которое отвергло его. Результат был предсказуем. Продавая секретную информацию об «Энигме» иностранным государствам, Ханс-Тило Шмидт смог бы заработать денег и отомстить, подорвав безопасность своей страны и нанеся вред организации брата. Рис 41. Ханс-Тило Шмидт 8 ноября 1931 года Шмидт прибыл в Гравд Отель в бельгийском городке Вервье на связь с французским тайным агентом Рексом.
Эти документы являлись по сути инструкциями по пользованию «Энигмой», и хотя в них не было точного описания того, как в шифраторах выполнена проводка, однако имелась информация, позволяющая сделать о ней определенные выводы. Так, вследствие предательства Шмидта, союзники теперь могли создать точную копию армейской «Энигмы». Этого, однако, было недостаточно, чтобы дешифровать зашифрованные «Энигмой» сообщения. Стойкость шифра зависит не от того, чтобы держать машину в секрете, а от того, чтобы хранить в тайне ее начальные установки ключ. Если криптоаналитик хочет дешифровать перехваченное сообщение, то ему потребуется иметь точную копию «Энигмы», но помимо этого он по-прежнему должен будет отыскать тот ключ из триллионов возможных, который был применен для зашифровывания. В немецком меморандуме по этому поводу было сказано так: «При оценке стойкости криптосистемы предполагается, что противник имеет шифровальную машину в своем распоряжении». Французская секретная служба, безусловно, оказалась на высоте, найдя такой источник развединформации в лице Шмидта и получив документы, в которых сообщалось о расположении внутренней проводки в армейской «Энигме». Французские же криптоаналитики оказались несостоятельны, и, похоже, не желали и не были способны применить эту полученную информацию.
После окончания Первой мировой войны они стали чересчур уж самонадеянны и у них не было стимулирующих факторов. Французское Бюро шифров даже не побеспокоилось изготовить точную копию армейской «Энигмы», поскольку были абсолютно уверены в невозможности отыскания ключа, необходимого для дешифровки зашифрованного с помощью «Энигмы» сообщения. Между прочим, десятью годами ранее, французы подписали соглашение о военном сотрудничестве с Польшей. Поляки проявили горячий интерес ко всему, что связано с «Энигмой», поэтому в соответствии с этим соглашением десятилетней давности французы просто передали фотографии документов, полученных от Шмидта, своим союзникам, предоставив заниматься безнадежной задачей по взлому «Энигмы» польскому Бюро шифров. В Бюро быстро осознали, что эти документы являются всею лишь отправной точкой, но, в отличие от французов, их еще подгонял страх вторжения. Поляки посчитали, что должен существовать ускоренный способ поиска ключа к зашифрованному «Энигмой» сообщению, и что если они приложат достаточно усилий, изобретательности и ума, то смогут отыскать его. В документах, полученных от Шмидта, наряду с расположением внутренней проводки в шифраторах, также подробно объяснялась структура шифровальных книг, используемых немцами. Ежемесячно операторы «Энигмы» получали новую шифровальную книгу, где указывалось, какой ключ должен применяться на каждый текущий день.
К примеру, для первого дня месяца шифровальная книга могла задавать следующий ключ текущего дня: Расположение шифраторов и их ориентация называются установками шифраторов. Чтобы использовать заданный ключ текущего дня, оператор «Энигмы» должен был установить свою «Энигму» следующим образом: 1 Установка штепсельной коммутационной панели: Осуществить коммутацию букв А и L, соединив их проводом на штепсельной коммутационной панели, а затем проделать ту же самую процедуру для букв P и R, T и D, B и W, K и F, O и Y. В нашем случае оператор должен вначале повернуть первый шифратор так, чтобы сверху оказалась буква O, затем второй шифратор, чтобы сверху оказалась буква C и, наконец, третий шифратор, установив его таким образом, чтобы сверху была буква W. Один из способов зашифровывания сообщений состоит в том, что отправитель зашифровывает весь дневной поток информации в соответствии с ключом текущего дня. Это означает, что в течение всего дня перед началом зашифровывания каждого сообщения все операторы «Энигмы» должны будут устанавливать свои шифровальные машины по одному и тому же предписанному ключу текущего дня. Затем, всякий раз, как потребуется передать сообщение, его вначале вводят в машину с помощью клавиатуры, записывают результат зашифровывания и отдают радисту для отправки. На другом конце радист принимает радиограмму и передает ее оператору «Энигмы», а тот вводит ее в свою машину, которая к тому времени уже должна быть установлена в соответствии с заданным ключом текущего дня. В результате будет получено исходное сообщение.
Такой способ вполне безопасен, однако его стойкость снижается из-за многократного использования только одного ключа текущего дня для зашифровывания сотен сообщений, которые могут передаваться каждый день. Вообще-то, по правде говоря, если для зашифровывания огромного количества информации используется один-единственный ключ, то для криптоаналитика становится проще определить его. 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.
Модель С практически сразу стали использовать на судах немецкого флота. Enigma С. Изображение: Crypto Museum В 1928 году военные специалисты по заказу Вермахта переработали конструкцию гражданских шифровальных машин, сконструировав модель Enigma-G, которую двумя годами позже модифицировали в версию Enigma-I. Существовали варианты Enigma с количеством роторов от 3 до 8.
Лист с кодами шифрования «Энигмы». Фото: Telenet К информации «агента Аше» французская разведка отнеслась довольно прохладно. Сначала ему удалось обнаружить 4 повторяющиеся последовательности букв в шифрах. Оно оказалось во много раз меньше, чем предполагали ранее: 3!