Атака Реевского на «Энигму» является одним из по-истине величайших достижений криптоанализа. 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. За годы Второй мировой войны Тьюринг добился огромных успехов в области военного криптоанализа — благодаря ему код «Энигмы» был расшифрован полностью. Эти сообщения были зашифрованы с применением четырехроторной машины Enigma. Криптоанализ «Энигмы».
Криптоанализ Энигмы. Часть третья: Блетчли-парк. Операция Ультра
Используя в следующих моделях три из пяти роторов в случайном порядке, это число возросло до 1054560 вариантов, а после добавления четвертого ротора, переваливает за миллиард. Эта высокая степень вариативности и значительная трудность для дешифровки убедило военное ведомство Германии использовать «Загадку» для передачи шифрованных сообщений в боевых действиях. До появления таких устройств, передачи шифровали «вручную», используя таблицы. Кодировщику даже не надо было знать весь процесс шифрования: он нажимал буквы на клавиатуре типа пишущей машинки , а на выходе получал набор символов, расшифровать который мог только тот, кто имел точно такую же машинку, с таким же количеством роторов, расположенных в тех же местах, в таком же порядке, что и у кодировщика. А для еще большего усиления шифра в военные модели добавилась коммутационная панель, позволявшая подменивать пары букв до роторов и после. То есть, даже имея «синхронизированную» машинку, невозможно было узнать первоначального послания, не зная положения кабелей в коммутационной панели.
Историю декодирования машины Enigma мы знаем в основном по голливудским блокбастерам о подводных лодках. Однако фильмы эти, по мнению историков, имеют мало общего с реальностью. Например, в картине 2000 года «U-57» рассказывается о секретном задании американских моряков захватить шифровальную машинку Enigma, находящуюся на борту немецкой субмарины U-571. Действие разворачивается в 1942 году в Северной Атлантике. Несмотря на то, что фильм отличается зрелищностью, история, рассказанная в нем, совершенно не отвечает историческим фактам.
Подводная лодка U-571 действительно состояла на вооружении нацистской Германии, но была потоплена в 1944 году, а машинку Enigma американцам удалось захватить лишь в самом конце войны, и серьезной роли в приближении Победы это не сыграло. К слову, в конце фильма создатели сообщают исторически верные факты о захвате шифратора, однако появились они по настоянию консультанта картины, англичанина по происхождению. С другой стороны режиссер фильма Джонатан Мостов заявил, что его лента "представляет собой художественное произведение". Европейские же фильмы стараются соблюсти историческую точность, однако доля художественного вымысла присутствует и в них. 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.
Конечно, в реальной жизни на расшифровку кодов ушло гораздо больше времени. Сначала этим занималась криптологическая служба Польши. 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. Для этого потребовалось четыре года напряженной работы, помощь французских разведданных в лице «купленного» Ганса-Тило Шмидта, из минобороны Германии, который «слил», пусть и устаревшие, коды трехроторной «Энигмы», которые позволили понять принципы шифрования и счастливой догадки самого Реевского о способе соединения проводов внутри роторов. Бывшие у поляков коммерческие модели соединяли пары букв «по расположению на клавиатуре», а немецкие военные — в алфавитной последовательности.
Это был только шаг к разгадке: взломщики поняли, как работает шифровальная машина, но ключи для «Энигмы» менялись очень часто, фактически ежедневно.
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. 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.
Одним из главных отличий нового варианта «Энигмы» от первой коммерческой модели являлось улучшенное качество шифрования. Немецкий пункт связи. Слева — шифровальная машина «Энигма» В 1934 году на вооружение военно-морского флота была принята новая «Энигма М», качество шифрования которой благодаря дополнительным роторам значительно возросло. Позже защита шифрования данной модели была ещё раз усилена.
На следующий год шифровальные машины поступили и в Люфтваффе. Немецкая военная разведка Абвер использовала свою модель шифратора. Всего было выпущено около 100 тысяч машин «Энигма», большинство из которых были уничтожены немцами для сохранения секретности. Конструкция и принцип работы «Энигма» — это роторная машина, состоящая из механических и электрических систем. К главным деталям, осуществляющим непосредственно шифрование и дешифрование, относятся вращающиеся диски — роторы, ступенчатый механизм, рефлектор и электрическая схема. Ротор представлял собой зубчатый диск диаметром 10 см, максимальное число которых в немецких шифраторах достигало восьми. Каждый диск имеет 26 сечений, одно на каждую букву латинского алфавита, и 26 контактов для взаимодействия с другими роторами. Один ротор производит шифрование путём обычной замены. Однако при использовании двух и более роторов надёжность шифра возрастает по мере увеличения числа дисков, так как производится многократная замена: на первом роторе «A» заменялась на «G», на втором — «G» на «F», на третьем — «F» на «K». После всех замен на панели загорается лампочка с буквой «K».
Процесс повторяется с каждым нажатием на клавишу клавиатуры, но замена производится абсолютно по-иному. Само движение роторов обеспечивает ступенчатый механизм. Главной особенностью «Энигмы» является наличие рефлектора. Рефлектор замыкает цепь, благодаря чему электрический ток, пройдя через все роторы, идёт в обратном направлении. Но при этом роторы вновь смещаются относительно друг друга, тем самым меняя его маршрут. Есть и существенный недостаток данного механизма, который впоследствии помог взломать код «Энигмы» — рефлектор не позволяет зашифровать букву на саму себя, то есть буква «E» заменяется на любую другую, кроме самой «E». Схема пути электрического импульса от нажатия клавиши «А» до преобразования сигнала в букву «G». Серым цветом обозначены некоторые возможные варианты шифрования Усложнение шифра достигалось путём добавления дополнительного ротора или коммутационной панели. Взлом «Энигмы», имеющей коммутационную панель, требовал специальных вычислительных машин, а её ручной взлом считался крайне сложным. Данная панель являлась ещё одной системой защиты — оператор мог заменить сигнал одной буквы на сигнал другой.
Например, при нажатии на «С» сигнал от клавиши направлялся через подключенный кабель сначала на другую букву, к примеру, «Y». Лишь после прохождения электрического импульса через «Y» сигнал направлялся в роторы, где буква «Y» проходила многократную замену. Трёхроторный шифратор. Слева находится рефлектор, обозначенный буквой «С», а между алфавитными кольцами располагаются роторы с характерными зубцами Благодаря такой конструкции общее количество конфигураций, например, пятироторной «Энигмы» с коммутационной панелью, исчисляется числом с восемнадцатью нулями.
Действовать нужно было быстро, и удавалось это не всегда. Нередко люди гибли, не добыв ничего нового. Всего британцы захватили 170 «Энигм», в т.
Это позволило ускорить процесс дешифровки. При одновременном включении 60 «бомб» т. Это уже позволяло оперативно реагировать на вскрытую информацию. На пике войны круглосуточно работало 211 «бомб», читавших ежедневно до 3 тысяч немецких шифровок. Их посменно обслуживали 1675 женщин-операторов и 265 механиков. Когда Station X перестала справляться с огромным потоком радиоперехватов, часть работ перенесли в США. К весне 1944 года там работало 96 «бомб Тьюринга», возникла целая фабрика по дешифровке.
В американской модели с ее 2000 оборотов в минуту соответственно и расшифровка шла в 15 раз быстрее. Противоборство с М4 стало рутиной. Собственно, на этом борьба с «Энигмой» закончилась. Последствия Взлом кодов «Энигмы» обеспечил англосаксам доступ почти ко всей секретной информации Третьего рейха все вооруженные силы, СС, СД, МИД, почта, транспорт, экономика , дал большие стратегические преимущества, помог одерживать победы малой кровью. Это помогло им правильно оперировать последними резервами, и битву они выиграли. Без взлома «Энигмы» вторжение немцев в Англию было бы очень вероятно. В 1942 году было потоплено 1006 судов водоизмещением 5,5 млн.
Казалось, еще чуть-чуть — и Британия упадет на колени. Но англичане, читая шифрсвязь «волков», стали их нещадно топить и выиграли битву. Операция «Оверлорд» 1945 г. Немцы постоянно совершенствовали «Энигму». Операторов натаскивали на ее уничтожение в случае опасности. Ключи во время войны меняли каждые 8 часов. Шифродокументы растворялись в воде.
Правы были и создатели «Загадки»: расшифровать ее сообщения вручную невозможно в принципе. А что, если противник противопоставит этой машине свою? А ведь он так и поступил; захватывая новые экземпляры техники, совершенствовал свою «антиЭнигму». Работу ему облегчали сами немцы. Поляки заметили это еще в 1932 году и взломали код. Существенной трещиной в безопасности были метеосводки. Подводники получали их с базы «надежно» зашифрованными.
На суше эти же данные шифровались обычным путем — и вот в руках взломщиков уже набор известных комбинаций, и уже ясно, какие роторы работают, как построен ключ. Расшифровку облегчал стандартный язык сообщений, где выражения и слова часто повторялись. Так, ежедневно в 6:00 метеослужба давала зашифрованный прогноз. Слово «погода» было обязательным, а неуклюжая немецкая грамматика ставила его на точное место в предложении. Еще: немцы часто употребляли слова «фатерланд» и «рейх». У англичан были сотрудники с родным немецким языком native speakers. Ставя себя на место вражеского шифровщика, они перебрали массу шифровок на наличие этих слов — и приблизили победу над «Энигмой».
Помогло и то, что в начале сеанса радист всегда указывал позывной лодки. Зная все их позывные, англичане определяли роторную схему, получая примерные шифркомбинации некоторых символов. Использовалась «принудительная информация». Так, англичане бомбили порт Кале, и немцы давали шифровку, а в ней — уже известные слова! Дешифровку облегчала лень некоторых радистов, по 2-3 дня не менявших настройки. Нацистов подвела склонность к сложным техническим решениям там, где надежнее обойтись более простыми методами. Они даже понятия не имели о программе «Ультра».
Зацикленные на идее арийского превосходства, считали «Энигму» непробиваемой, а информированность врага — результатом шпионажа и предательства. Они сумели влезть в сеть правительственной связи Лондон-Вашингтон, читали все перехваты. Раскрыв коды морских конвоев, наводили на них «волчьи стаи» подлодок, что обошлось англосаксам в 30 000 жизней моряков. Однако при образцовом порядке в организации дел у них не было единой службы дешифровки. Этим занималось 6 ведомств, не только не работавших вместе, но и скрывавших свои навыки от коллег-конкурентов. Систему связи на стойкость к взлому оценивали не криптографы, а техники. Да, расследования подозрений об утечке по линии «Энигмы» были, но спецы не смогли открыть начальству глаза на проблему.
Говорят, что без взлома главной шифровальной машины нацистов война продлилась бы на два года дольше, стоила бы больших жертв и, возможно, не была бы закончена без атомной бомбардировки Германии. Но это преувеличение. Конечно, приятнее играть, заглядывая в карты противника, и расшифровка очень важна. Однако нацистов победила не она. Ведь с февраля по декабрь 42-го, не имея ни одной дешифровки, союзники уничтожили 82 германские субмарины. А на суше немцы в огромном количестве операций отправляли информацию по проводам, фельдъегерями, собаками или голубями. Такими способами во время Второй мировой передавалась половина всех сведений и распоряжений.
Но машину Schlьsselkasten 43 продолжали выпускать: в октябре — 1000, в январе 46-го — уже 10 000 штук! Ее взлом остался секретом, а миф об абсолютной надежности продукта «немецкой гениальности» расползся по всей планете. Тысячи «Энигм» англосаксы продали в десятки стран «Британского содружества наций» на всех континентах. Там они работали до 1975 года, а «благодетели» читали секреты любого правительства. Англичане сделали свою Typex по чертежам и даже из деталей «Энигмы», пиратски использовав патент. На сегодня в мире есть до 400 рабочих экземпляров «Энигмы», и желающий может приобрести ее за 18-30 тысяч евро. Болтун будет расстрелян!
Меры по сокрытию программы «Ультра» были беспрецедентны. Немецкие суда и подлодки после потрошения топили, чтобы противник не догадался об их захвате. Пленных изолировали на годы, их письма домой перехватывались. Своих моряков-болтунов ссылали служить в тьмутаракань типа Фолклендских островов. В полном объеме овладение «Загадкой» скрывалось в течение всей войны даже от «большого брата» США. Зная из шифровки о предстоящей 14 ноября 1940 г. Это стоило жизней полутысячи горожан.
В разгар войны в программе «Ультра» работало до 12 тысяч человек: математики, инженеры, лингвисты, переводчики, военные эксперты, шахматисты, специалисты по ребусам, операторы. Выполняя свою крошечную часть работы, никто не знал, чем они занимаются в целом, и слово «Enigma» никогда не слышал. Людям, не знавшим, что происходит за соседней дверью, постоянно напоминали: «За болтовню о работе — расстрел». Лишь через 30 лет, после снятия секретности некоторые из них отважились признаться, чем занимались во время войны. Тьюринг написал книгу о взломе «Энигмы»: правительство Великобритании не разрешало ее выпуск до 1996 года! Своего «крота» у нацистов в Блетчли-Парке не было. А вот для СССР происходящее там секрета не представляло.
Малые дозы информации категории «ультра» Москва получала по прямому распоряжению Черчилля, несмотря на протесты его штаба. Кроме того, офицер британской разведки Джон Кэрнкросс, имевший доступ к секретным данным, снабжал русских ими уже без ограничения, в т. Успех взломщиков «Энигмы» базировался всего лишь на нескольких вовремя высказанных гениальных идеях. Без них «Энигма» так бы и осталась «Загадкой». Стюарт Милнер-Берри, чемпион Британии по шахматам, один из главных взломщиков Блетчли-Парка: «Подобного примера нет с античных времен: война велась так, что один противник постоянно мог читать самые важные сообщения армии и флота другого».
Шифр Энигмы презентация
Коммерческого успеха он не имел, так как патентовать свое изобретение в США не решился. Впоследствии они объединились в одну фирму в Чикаго, которая начала в 1024 году выпускать аппаратуру, пользовавшуюся коммерческим успехом. Несколько их машин импортировала немецкая фирма Лоренц, установила их в почтамтах и добилась лицензии на их производство в Германии. С1929 года почтовая монополия в Германии была отменена, и частные лица получили доступ к телеграфным каналам. Введение в 1931 г. Такие же аппараты стала производить с 1927 года фирма Сименс и Гальске. Объединить телеграф с шифровальной машиной впервые удалось 27-летнему американцу Гильберту Вернаму Gilbert Vernam , работнику фирмы АТТ. В 1918г.
Большой вклад в криптологию внес американский офицер Вильям Фридман, он сделал американские шифровальные машины практически неподдающимися взлому. Когда в Германии появились телеграфные аппараты Сименса и Гальске, ими заинтересовался военно-морской флот Германии. Но его руководство все еще находилось под впечатлением о том, что англичане во время первой мировой войны разгадали германские коды и читали их сообщения. Поэтому они потребовали соединить телеграфный аппарат с шифровальной машиной. Это было тогда совершенно новой идеей, потому что шифрование в Германии производилось вручную и только потом зашифрованные тексты передавались. В США этому требованию удовлетворяли аппараты Вернама. В Германии за эту работу взялась фирма Сименс и Гальске.
Первый открытый патент по этой теме они подали в июле 1930г. К 1932г. С 1936г. С 1942г. Немцы продолжали совершенствовать различные модели шифровальных машин, но на первое место они ставили усовершенствование механической части, относясь к криптологии по-дилетантски, фирмы-производители не привлекали для консультаций профессиональных криптологов. Большое значение для всей этой проблематики имели работы американского математика Клода Шеннона который начитная с 1942г. Еще до войны он был известен доказательством аналогии между булевой алгеброй и релейными соединениями в телефонии.
Именно он открыл «бит» как единицу информации. После войны, в 1948г. Шеннон написал свой основной труд « Математическая теория коммуникаций». После этого он стал профессором математики в университете. Шеннон первый начал рассматривать математическую модель криптологии и развивал анализ зашифрованных текстов информационно-теоретическими методами. Фундаментальный вопрос его теории звучит так: «Сколько информации содержит зашифрованный текст по сравнению с открытым? Проведенный там анализ был первым и единственным для количественной оценки надежности метода шифрования.
Проведенный после войны анализ показал, что ни немецкие, ни японские шифровальные машины не относятся к тем, которые невозможно взломать. Кроме того, существуют другие источники информации например, разведка , которые значительно упрощают задачу дешифровки. Положение Англии заставляло ее обмениваться с США длинными зашифрованными текстами, именно большая длина делала возможной их дешифровку. Американский метод шифрования для министерства иностранных дел был немецкими специалистами взломан и соответствующие сообщения были дешифрованы. Узнав об этом, США в 1944г. Примерно в то же время немецкий вермахт, флот и МИД тоже поменяли шифровальную технику на вновь разработанную. Недостаточной надежностью отличались и советские методы шифрования, из-за чего они были американскими службами взломаны и многие советские разведчики, занимавшиеся шпионажем американской атомной бомбы , были выявлены операция Venona - breaking.
Теперь расскажем о ВЗЛОМЕ англичанами немецких шифровальных машин, то есть машинном разгадывании способа шифрования текстов в них. Немашинные методы дешифровки были слишком трудоемкими и в условиях войны неприемлемыми. Как же были устроены английские машины для дешифровки, без которых союзники не могли бы добиться преимущества перед немецкими шифровальщиками? В какой информации и текстовом материале они нуждались? И не было ли здесь ошибки немцев, и если была, то почему она произошла? Сначала научно-технические основы. Сначала была проведена предварительная научная работа , так как нужно было, прежде всего, криптологически и математически проанализировать алгоритмы.
Это было возможно, потому что шифровки широко использовались немецким вермахтом. Для такого анализа были необходимы не только зашифрованные тексты, полученные путем прослушивания, но и открытые тексты, полученные путем шпионажа или кражи. Кроме того, нужны были разные тексты, зашифрованные одним и тем же способом. Одновременно проводился лингвистический анализ языка военных и дипломатов. Имея длинные тексты, стало возможным математически установить алгоритм даже для незнакомой шифровальной машины. Потом удавалось реконструировать и машину. Для этой работы англичане объединили примерно 10 000 человек, в том числе математиков, инженеров, лингвистов, переводчиков, военных экспертов, а также других сотрудников для сортировки данных, их проверки и архивирования, для обслуживания машин.
Полученная информация оказалась в руках союзников могучим оружием. Как же проходило овладение англичанами вермахтовской Энигмой? Первой занялась расшифровкой немецких кодов Польша. После Первой мировой войны она находилась в постоянной военной опасности со стороны обеих своих соседей - Германии и СССР, которые мечтали вернуть себе утраченные и перешедшие к Польше земли. Чтобы не оказаться перед неожиданностями, поляки записывали радиосообщения и занимались их расшифровкой. Они были сильно встревожены тем, что после введения в феврале 1926г. Тогда отдел BS4 польского Генштаба предположил, что у немцев появилась машинная шифровка, тем более, что ранние коммерческие варианты Энигмы были им известны.
Польская разведка подтвердила, что в Вермахте с 1 июня 1930г. Военным экспертам Польши не удалось расшифровать немецкие сообщения. Даже получив через свою агентуру документы на Энигму, они не смогли добиться успеха. Они пришли к заключению, что недостает научных знаний. Тогда они поручили трем математикам, один из которых учился в Геттингене, создать систему анализа. Все трое прошли дополнительную подготовку в университете г. Познань и свободно говорили по-немецки.
Им удалось воспроизвести устройство Энигмы и создать в Варшаве ее копию. Отметим выдающиеся заслуги в этом одного из них, польского математика М. Реевского 1905 - 1980. Хотя Вермахт все время совершенствовал шифровку своих сообщений, польским специалистам удавалось вплоть до 1 января 1939г. После этого поляки начали сотрудничать с союзниками, которым они до того ничего не сообщали. Такое сотрудничество ввиду очевидной военной опасности и без того было целесообразным. Британские криптологи после Первой мировой войны были сокращены, они оставались только под крышей Министерства иностранных дел.
Во время войны в Испании немцы использовали Энигму D, и остававшиеся на службе английские криптологи под руководством выдающегося специалиста-филолога Альфреда Диллвина Alfred Dillwyn, 1885-1943 продолжали работу по расшифровке немецких сообщений. Но чисто математических методов было недостаточно. К этому времени в конце 1938г. Он принял участие в атаках на Энигму 1. Им была создана модель анализа, известная как «машина Тюринга», которая позволила утверждать, что алгоритм расшифровки обязательно существует, оставалось только его открыть! Тюринга включили в состав ВР как военнообязанного. К 1 мая 1940г.
Ясно, что в нем обязательно содержалось слово «погода» Wetter , и что строгие правила немецкой грамматики предопределяли его точное положение в предложении. Это позволило ему, в конечном счете, прийти к решению проблемы взлома Энигмы, причем он создал для этого электромеханическое устройство. Идея возникла у него в начале 1940г. Задача расшифровки облегчалась тем, что язык немецких радиосообщений был простым, выражения и отдельные слова часто повторялись. Немецкие офицеры не владели основами криптологии, считая ее несущественной. Английские военные и особенно лично Черчиль требовали постоянного внимания к расшифровке сообщений. Начиная с лета 1940г.
Тем не менее, английские специалисты непрерывно занимались совершенствованием дешифровальной техники. К концу войны английские дешифраторы имели на своем вооружении 211 круглосуточно работающих дешифрирующих устройств. Их обслуживали 265 механиков, а для дежурства были привлечены 1675 женщин. Работу создателей этих машин оценили много лет спустя, когда попытались воссоздать одну из них: из-за отсутствия на тот момент необходимых кадров, работа по воссозданию известной машины продолжалась несколько лет и осталась неоконченной! Созданная тогда Дюрингом инструкция по созданию дешифрирующих устройств находилась под запретом до 1996 года… Среди средств дешифровки был метод «принудительной» информации: например, английские самолеты разрушали пристань в порту Калле, заведомо зная, что последует сообщение немецких служб об этом с набором заранее известных англичанам слов! Кроме того, немецкие службы передавали это сообщение много раз, каждый раз кодируя его разными шифрами, но слово в слово… Наконец, важнейшим фронтом для Англии была подводная война, где немцы использовали новую модификацию Энигма М3. Английский флот смог изъять такую машину с захваченной им немецкой подводной лодки.
Но некоторые немецкие сообщения, зашифрованные по-старому, по ошибке содержали информацию об особенностях конструкции этой новой машины. Это сильно облегчило задачу команде Тюринга. Уже в декабре 1942г. Одновременно под его руководством были усовершенствованы американские дешифровальные машины, так что Энигма М4 была взломана окончательно и до конца войны давала англичанам и американцам исчерпывающую разведывательную информацию. Только в ноябре 1944 года у немецкого командования возникли сомнения в надежности своей шифровальной техники, однако ни к каким мерам это не привело… Примечание переводчика: так как начиная с 1943 года во главе английской контрразведки стоял советский разведчик Ким Филби, то вся информация сразу же поступала в СССР! Часть такой информации передавалась Советскому Союзу и официально через английское бюро в Москве, а также полуофициально через советского резидента в Швейцарии Александра Радо.
Еще одно свойство свойство Энигмы, связанное с рефлектором, заключается в невозможности шифрования какой-либо буквы в саму себя. Это свойство сыграло очень важную роль при взломе Энигмы. Получившееся устройство уже очень похоже на настоящую Энигму. С одной незначительной оговоркой. Стойкость подобной машины упирается в секретность внутренней коммутации роторов. 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.
Еще во время гражданской войны в России и советско-польского конфликта поляки успешно дешифровали сообщения советской армии и дипломатов.
Так, 2-й отдел криптоанализ польского Генерального штаба за август 1920 года «перевел» с шифрованного на польский 410 телеграмм, подписанных Троцким, Тухачевским, Гаем и Якиром. Мало того, во время наступления Красной армии на Варшаву поляки ввели в заблуждение войска Тухачевского, что заставило его отступить к Житомиру. Со временем, естественный интерес криптоаналитиков Польши переместился на набирающую угрожающими темпами мощь Германию. Польское «Бюро шифров» было в те времена достаточно эффективной структурой и включало в себя четыре отдела: — подразделение польских шифров, отвечающее за защиту государственных линий связи; — подразделение радиоразведки; — подразделение русских шифров; — подразделение немецких шифров. Саксонский дворец в Варшаве, где располагались Генеральный штаб и Бюро шифрования.
Фото 1915 года. Источник: photochronograph. Примерно с 1926 года они стали перехватывать в радиоэфире немецкие сообщения, шифрованные неизвестным ранее способом. Чуть позже, в 1927 или 1929 годах, через таможню из Германии была попытка провезти в немецкое дипломатическое консульство коробку с «Энигмой». Как это произошло и почему немцы не переслали аппарат закрытым дипломатическим каналом?
Никто сейчас на это не ответит, но поляки подробно изучили устройство аппарата — этим занимались ребята из радиотехнической фирмы AVA, которая давно работала с польской разведкой. После тщательного знакомства «Энигму» передали ничего не подозревающим немецким дипломатам. Конечно, устройство коммерческой версии шифровальной машины мало чего могло дать польским криптоаналитикам, но начало было положено. Поляки с каждым годом усиливали свою службу по «взлому» немецких кодов — в 1928-1929 годах в Познаньском университете организовали курсы по изучению криптографии для студентов-математиков со знанием немецкого языка. Марианн Ражевский — ведущий криптоаналитик довоенной Польши.
Во многом именно поляки первыми поняли важность привлечения специалистов-математиков для криптоанализа вражеских шифров. Польша вообще в 20-30-х годах была чуть ли не мировым лидером в области криптографии, и специалистов часто приглашали делиться опытом в другие страны. Соблюдая рамки секретности, конечно. Капитан польской армии и спец по кодам Ян Ковалевский ездил с этой целью в Японию, а потом работал с группой студентов из этой страны у себя на родине. И воспитал Ризобара Ито, крупного японского криптографа, вскрывшего английскую шифрсистему Playfair, использовавшуюся в 30-е годы на британских линиях связи.
Чуть позже помогать полякам принялись еще одни потенциальные враги Германии — французы. Поляки в 1931 году неожиданно получили важную и своевременную помощь от французских спецслужб: в Германии объявился предатель среди сотрудников Министерства обороны, который вышел на правительство Франции с предложением продать секретные документы. Это был Ганс-Тило Шмидт, и среди его «товара» оказалось руководство по эксплуатации немецкой шифровальной машины «Энигма». В историю разведки Шмидт вошел под кодовыми именами «Asche» или «Source D» и закончил свою жизнь вполне закономерно — в 1943 году в застенках гестапо. Ганс-Тило Шмидт.
Источник: wikipedia. И если бы немцы не оккупировали Францию и не нашли в архивах вражеской разведки свидетельства наличия «крота», то Шмидт так бы и оставался незасвеченным. О важности агента очень красноречиво говорил польский криптоаналитик Мариан Режевский: «Документы Аше были словно манна с небес, и все двери сразу же открылись». Но вернемся в 1931 год, где представители Второго бюро французская разведка агент Рудольф Лемуан и начальник шифровального отдела Гюстав Бертран ударили со Шмидтом по рукам, и сделка на 10 тыс. Рудольф Лемуан.
Расстроенные спецы Второго бюро обратились к англичанам, но и они оказались бессильны. Получив соответствующие полномочия, Гюстав Бертран передал информацию польским криптографам, но они лишь сделали вывод о том, что немцы адаптировали коммерческую «Энигму» под армейские нужды. Никакого особого прорыва в расшифровке даже европейские лидеры криптографии, поляки, обеспечить не смогли. В итоге агентура Второго бюро принялась тормошить старого знакомого Ганса-Тило Шмидта, который уже, очевидно, потратил гонорар за сделку. В итоге в мае и сентябре 1932 года Шмидт передал Франции новые ключевые установки по «Энигме».
Контакты поляков и французов в сфере расшифровки были очень своеобразными: спецы из Второго бюро не могли самостоятельно разобраться с шифрами и шли на поклон к полякам. А представители Польши охотно пользовались разведданными чужой страны и всячески уверяли французов в скором решении вопроса. На самом деле Польша очень неохотно делилась результатами работы по направлению «Энигма». Для союзников оставалось тайной, что в этой стране уже построена модель немецкой шифровальной машины для полноценной обкатки приемов дешифровки. Мало того, к 1933 году поляки могли фактически читать шифровки «Энигмы».
И здесь снова не обошлось без работы разведки. В 1930-х годам польские спецслужбы обнаружили в юго-восточной Германии завод по производству немецких шифровальных машин.
И, с большой степени вероятности, наоборот. Можно было бы составить каталог таблиц… однако их количество равно 26! Реевский стал пытаться выделить из таблиц некоторые шаблоны или найти некоторые структурные закономерности.
Энигма сегодня
- «Школа для него — пустая трата времени»
- Криптоанализ "Энигмы"
- «Слив», не превратившийся во взлом
- Криптоанализ "Энигмы"
Ученые раскрыли секрет работы шифровальной машины «Энигма»
Совместно с Дилли Ноксом он занимался криптоанализом «Энигмы». Несмотря на то что криптоанализом шифровальной машины "Энигма" с конца 30-х годов занимались польские специалисты, наиболее известным этапом "взлома" шифра немецкой. В статье рассматривается история криптоанализа от его зарождения в средние века до современности. Благодаря влиянию, оказанному на ход войны, взлом Энигмы стал возможно самым ярким моментом в многовековой истории криптоанализа. Чтобы осложнить криптоанализ, сообщения делали не длиннее 250 символов; более многословные разбивали на части, для каждой из которых использовался свой ключ. Считается, что расшифровка кода Энигмы британскими криптографами сократила сроки войны примерно на 2 года и сберегла много миллионов жизней.
Шифр Энигмы
| 4 Взлом «Энигмы» . Книга шифров [Тайная история шифров и их расшифровки] | Сами исследователи пишут, что данный случай сопоставим только "с криптоанализом Энигмы во время Второй Мировой". |
| Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия) | Криптоанализ «Энигмы» — мероприятия по чтению сообщений Германии, зашифрованных с помощью электромеханической машины «Энигма» во время Второй мировой войны. |
| Код энигма кто расшифровал. Криптоанализ «Энигмы | а после некоторого совершенствования именно. |
| Криптоанализ «Энигмы»(укроверсия) | Криптоанализ «Энигмы» — криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны силами польских и британских спецслужб. |
Правда и вымысел о Энигме
Turing returned to Bletchley in March 1943, where he continued his work in cryptanalysis. Криптоанализ шифра Вернама легко возможен в том случае, если при шифровании мы выбрали ключ с повторяющимися символами. Совместно с Дилли Ноксом он занимался криптоанализом «Энигмы».
4 Взлом «Энигмы»
- Алан Тьюринг: гениальный математик и дешифровщик, осужденный за нетрадиционную ориентацию
- Последнее искушение Тьюринга. Гения науки погубила любовь к строителю
- Взлом «Энигмы»: история, которую мы не должны были узнать
- 4 Взлом «Энигмы». «Книга шифров .Тайная история шифров и их расшифровки» | Сингх Саймон
- Взлом «Энигмы»: история, которую мы не должны были узнать
Как взломали "Энигму"?
Важную роль сыграли криптографы, которые осуществили криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма». Во многом именно поляки первыми поняли важность привлечения специалистов-математиков для криптоанализа вражеских шифров. Атака Реевского на «Энигму» является одним из по-истине величайших достижений криптоанализа. Cryptanalysis of the Enigma. Основную лепту в достижения польского периода криптоанализа Энигмы внесли, как и в 1919-21 годах, три математика-криптографа.
Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня?
Энигма представляла собой как бы динамический шифр цезаря. Первые данные о работе «Энигмы» западным специалистам по криптографии начал передавать сотрудник бюро шифрования Минобороны Германии Ганс-Тило Шмидт, завербованный. После этого случая немецкие инженеры усложнили «Энигму» и в 1938 году выпустили обновленную версию, для «взлома» которой требовалось создать более сложные механизмы [6]. Смотрите онлайн видео «ый криптоанализ» на канале «Андрей Овчинников» в хорошем качестве, опубликованное 20 октября 2023 г. 21:44 длительностью 01:15.
Откройте свой Мир!
После этого случая немецкие инженеры усложнили «Энигму» и в 1938 году выпустили обновленную версию, для «взлома» которой требовалось создать более сложные механизмы [6]. К августу 1940 года Тьюринг совместно со своим коллегой Гордоном Уэлчманом сконструировал «Бомбу» — машину, которая умела дешифровывать немецкие сообщения. Устройство позволило странам антигитлеровской коалиции реагировать на секретные данные нацистов всего через пару часов после перехвата сообщений. По мнению историков , это помогло спасти сотни тысяч жизней и осуществить успешную высадку войск союзников в Нормандии в 1944 году. Например, биограф математика Джек Копеланд считает , что никакого самоубийства не было.
После изучения результатов вскрытия Копеланд пришел к выводу, что это был несчастный случай. Смерть, по мнению биографа, наступила от вдыхания паров синильной кислоты, выделявшихся аппаратом для гальванического золочения, в котором используется цианид калия. Такой аппарат стоял в одной из комнат дома Тьюринга. Мать ученого также считала, что его смерть была случайной.
По ее мнению, Тьюринг умер из-за небрежного хранения химикатов [8]. Извинения и оправдание В августе 2009 года программист Джон Грэм-Камминг создал петицию, призывающую британское правительство принести извинения за преследование Тьюринга за гомосексуализм. Петиция собрала более 30 000 подписей, что побудило премьер-министра Гордона Брауна выступить с публичным обращением. Чиновник от имени британского правительства извинился за «ужасное обращение с Аланом Тьюрингом»: «С Аланом и многими тысячами других мужчин-геев, осужденных по гомофобным законам, обошлись ужасно.
А миллионы тех, кто не был осужден, годами жили в постоянном страхе, они боялись, что за ними могут прийти в любое время. 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.
В США этому требованию удовлетворяли аппараты Вернама. В Германии за эту работу взялась фирма Сименс и Гальске. Первый открытый патент по этой теме они подали в июле 1930г. К 1932г.
С 1936г. С 1942г. Немцы продолжали совершенствовать различные модели шифровальных машин, но на первое место они ставили усовершенствование механической части, относясь к криптологии по-дилетантски, фирмы-производители не привлекали для консультаций профессиональных криптологов. Большое значение для всей этой проблематики имели работы американского математика Клода Шеннона который начитная с 1942г. Еще до войны он был известен доказательством аналогии между булевой алгеброй и релейными соединениями в телефонии. Именно он открыл «бит» как единицу информации. После войны, в 1948г.
Шеннон написал свой основной труд «Математическая теория коммуникаций». После этого он стал профессором математики в университете. Шеннон первый начал рассматривать математическую модель криптологии и развивал анализ зашифрованных текстов информационно-теоретическими методами. Фундаментальный вопрос его теории звучит так: «Сколько информации содержит зашифрованный текст по сравнению с открытым? Проведенный там анализ был первым и единственным для количественной оценки надежности метода шифрования. Проведенный после войны анализ показал, что ни немецкие, ни японские шифровальные машины не относятся к тем, которые невозможно взломать. Кроме того, существуют другие источники информации например, разведка , которые значительно упрощают задачу дешифровки.
Положение Англии заставляло ее обмениваться с США длинными зашифрованными текстами, именно большая длина делала возможной их дешифровку. Американский метод шифрования для министерства иностранных дел был немецкими специалистами взломан и соответствующие сообщения были дешифрованы. Узнав об этом, США в 1944г. Примерно в то же время немецкий вермахт, флот и МИД тоже поменяли шифровальную технику на вновь разработанную. Недостаточной надежностью отличались и советские методы шифрования, из-за чего они были американскими службами взломаны и многие советские разведчики, занимавшиеся шпионажем американской атомной бомбы, были выявлены операция Venona - breaking. Теперь расскажем о ВЗЛОМЕ англичанами немецких шифровальных машин, то есть машинном разгадывании способа шифрования текстов в них. Немашинные методы дешифровки были слишком трудоемкими и в условиях войны неприемлемыми.
Как же были устроены английские машины для дешифровки, без которых союзники не могли бы добиться преимущества перед немецкими шифровальщиками? В какой информации и текстовом материале они нуждались? И не было ли здесь ошибки немцев, и если была, то почему она произошла? Сначала научно-технические основы. Сначала была проведена предварительная научная работа, так как нужно было, прежде всего, криптологически и математически проанализировать алгоритмы. Это было возможно, потому что шифровки широко использовались немецким вермахтом. Для такого анализа были необходимы не только зашифрованные тексты, полученные путем прослушивания, но и открытые тексты, полученные путем шпионажа или кражи.
Кроме того, нужны были разные тексты, зашифрованные одним и тем же способом. Одновременно проводился лингвистический анализ языка военных и дипломатов. Имея длинные тексты, стало возможным математически установить алгоритм даже для незнакомой шифровальной машины. Потом удавалось реконструировать и машину. Для этой работы англичане объединили примерно 10 000 человек, в том числе математиков, инженеров, лингвистов, переводчиков, военных экспертов, а также других сотрудников для сортировки данных, их проверки и архивирования, для обслуживания машин. Полученная информация оказалась в руках союзников могучим оружием. Как же проходило овладение англичанами вермахтовской Энигмой?
Первой занялась расшифровкой немецких кодов Польша. После Первой мировой войны она находилась в постоянной военной опасности со стороны обеих своих соседей - Германии и СССР, которые мечтали вернуть себе утраченные и перешедшие к Польше земли. Чтобы не оказаться перед неожиданностями, поляки записывали радиосообщения и занимались их расшифровкой. Они были сильно встревожены тем, что после введения в феврале 1926г. Тогда отдел BS4 польского Генштаба предположил, что у немцев появилась машинная шифровка, тем более, что ранние коммерческие варианты Энигмы были им известны. Польская разведка подтвердила, что в Вермахте с 1 июня 1930г. Военным экспертам Польши не удалось расшифровать немецкие сообщения.
Даже получив через свою агентуру документы на Энигму, они не смогли добиться успеха. Они пришли к заключению, что недостает научных знаний. Тогда они поручили трем математикам, один из которых учился в Геттингене, создать систему анализа. Все трое прошли дополнительную подготовку в университете г. Познань и свободно говорили по-немецки. Им удалось воспроизвести устройство Энигмы и создать в Варшаве ее копию. Отметим выдающиеся заслуги в этом одного из них, польского математика М.
Для этого выбиралась известная английская поэма, например что-то из Шекспира, и ее слова использовались как ключ. Проблемы очевидны: Поэму можно угадать, она всегда известная. Слова поэмы не должны повторяться, а количество различных слов в поэме ограничено, всегда есть соблазн повторить.
Узнав, что за поэма использовалась, ты получаешь доступ и ко всем последующим сообщениям и ко всем предыдущим. Вся переписка с этой агентурной ячейкой скомпрометирована. Длина сообщения также должна была быть не более 200 символов из-за опасности частотного анализа.
Основной метод взлома Поэмного кода Данный шифр вскрывался регулярно, британцы это понимали и использовали его в самых крайних случаях, например для шифрования сообщений стихийно сформированных в тылу противника группам агентов. Для действительно стойкого шифрования в Великобритании наиболее массово использовалась криптографическая машина Typex она же Type X, Type 10. Она была изобретена в 1937 году, на базе коммерческой версии немецкой тактической машины Энигма.
Просуществовала Typex до середины 1950-ых годов. Typex унаследовала от Энигмы многие проблемы и не была достаточно криптостойкой, несмотря на глубокую модификацию британцами. Typex была трижды захвачена немецкой разведкой, однако без корректно установленных положений шифрующих роторов.
Подразделения криптоаналитиков Германии опознали в машине глубокую модификацию Энигмы, небезосновательно посчитали ее не менее надежной, чем сама Энигма, и из этого сделали вывод, что без корректных положений роторов взлом подобной системы невозможен. Такая самоуверенность в собственном продукте сыграло с Германией очень злую шутку. Если бы немцы усомнились в надежности Энигмы и соответственно Typex, провели достаточно исследований и смогли бы взломать собственный же алгоритм… То они бы не только получили контроль над самыми важными коммуникациями Британии, но и смогли бы защитить Энигму от будущего взлома.
Более того, английские операторы совершали ошибки, как и все люди, которые могли немцам в помочь во взломе, но… В итоге Typex не взломана, из-за самоуверенности криптоаналитиков Германии. США же неоднократно указывали британцам на возможные проблемы Typex и сами британцы старались модифицировать машину, поднимая ее криптостойкость. Typex слева сообщение, справа шифровка После 1943 года Великобритания начала переходить на две другие машины: Rockex — которая преимущественно использовалась между ими и Канадой.
Поэтому не представляла особого интереса в рамках Второй Мировой Войны. CCM стала одной из самых надежных шифровальных машин того времени, но и она не была лишена недостатков. Комбинаций центральных роторов было слишком мало — 338 штук, что в теории позволяло при перехвате более тысячи групп сообщений провести успешную атаку для восстановления их положений, а значит и ключа шифрования.
Однако столько сообщений в группах не передавалось, и данных о том, что CCM была взломана хоть раз, нет. Итого не взломана. Атака Об успехах Великобритании по расшифровке сообщений Германии сложно не услышать, особенно об Алане Тьюринге и взломе немецкой Энигмы, однако многие очень важные подробности часто упускаются из вида.
С момента вступления Великобритании во Вторую Мировую Войну одним из самых важных и засекреченных мест стала Station X. Он же особняк Блетчли-парк в городке Милтон Хилс, где располагалось главное шифровальное подразделение Великобритании. Именно в Блетчли-парк лучшие ученые работали над взломом шифровальных машин Германии, среди которых были и внедренные агенты советской разведки, о которых я говорил в первой части.
Ламповый офис для лучших умов Основных направлений было два: одно было нацелено на взлом немецкой Энигмы, второе — на взлом немецкой Машины Лоренца она же Танни. Про взлом Энигмы существует множество статей и обзоров, поэтому я расскажу кратко по основным вехам. До Великобритании во взломе Энигмы уже были сделаны немалые успехи: Польская разведка выкупила коммерческую версию Энигмы узнав о ней из патентов и обнаружила в ней ряд недостатков еще перед началом Второй мировой войны.
Более того, они предложили метод подбора положений роторов, о возможности которого немцы не догадывались и не смогли повторить во взломе Typex. В декабре 1932 года польский криптограф Мариан Реевский получил кодовые книги Германии на 2 месяца. Данные материалы позволили восстановить внутреннюю электропроводку роторов и построить военный вариант Энигмы из коммерческого.
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. Как рассказывал один из бывших сотрудников британской разведки МИ5 Тони Сейл, при приеме на работу в Блетчли-парк на столе у офицера обычно лежал револьвер, и он откровенно предупреждал претендента, что его просто застрелят, если он кому-то расскажет о своей работе. В эту категорию входила даже родная мать. Лишняя болтовня могла стоить жизни целому городу. Секретность операции «Ультра» сохранялась до середины 1970-х годов, а некоторые ее документы до сих пор остаются засекреченными.
В целом о шифровальной аппаратуре было не принято открыто говорить, и «Энигма» никак не выделялась на фоне остальных. Например, машины Hagelin, разработанные шведским изобретателем Борисом Хагелином, были в то время не менее, а может и более известны. По мнению Девида Кана, одного из самых известных историков криптографии, после Второй мировой войны Великобритания собрала несколько десятков тысяч «Энигм», сколько смогла найти, а затем продала их нескольким развивающимся странам, которые использовали их до середины 1970-х годов. Фредерик Уинтерботэм Фредерик Уильям Уинтерботэм — сотрудник британской разведки, который впервые открыто рассказал об операции «Ультра» и взломе «Энигмы». Он сам участвовал в этой операции и отвечал за набор и обучение персонала, который распространял полученные сведения.
В ней Уинтерботэм рассказал не только о существовании этой операции, но и о том, как были использованы полученные данные, как они повлияли на ход войны и насколько важную и сложную задачу выполнили его коллеги. В книжном обзоре «Нью-Йорк таймс» было написано, что эта книга раскрывает величайшую после появления атомной бомбы тайну Второй мировой войны. Книга стала бестселлером. Его книга была санкционирована и тщательно изучена британскими спецслужбами перед публикацией. Считается, что британская разведка этой публикацией хотела показать, насколько продвинутой была страна в области коммуникационных технологий еще в 1940-е.
А также сказать о том, что разведка — это не только шпионы и агенты, но и серьезная научная работа ведущих мировых специалистов в математике, лингвистике, радиотехнике и других областях знаний. В 1974 году, почти через 30 лет с момента окончания операции, сотни или даже тысячи сотрудников Блетчли-парка были еще живы. Они были освобождены от обязанности хранить эту тайну, однако многие восприняли книгу негативно и предпочли и дальше сохранять молчание.
Откройте свой Мир!
| Победа и "Энигма" | В течение нескольких недель после прибытия в Тьюринг написал спецификации к электромеханической машине Bombe, которые помогли со взломом «Энигмы» более. |
| Код энигма кто расшифровал. Криптоанализ «Энигмы | Разгадать код «Энигмы» удалось в британскому ученому Алану Тьюрингу и его команде в 1941 году. |
| Взлом «Энигмы»: история, которую мы не должны были узнать | Музей криптографии | Дзен | Во многом именно поляки первыми поняли важность привлечения специалистов-математиков для криптоанализа вражеских шифров. |
| Ученые рассказали, как АНБ "слушает" зашифрованный трафик | а после некоторого совершенствования именно. |
| Нерасшифрованное сообщение «Энигмы» / Хабр | В школе кодов и шифров он возглавлял группу Hut 8, ответственную за криптоанализ сообщений ВМФ Германии и разработал некоторое количество методов взлома немецкого. |
Криптоанализ Enigma
Главный по новостям, кликбейту и опечаткам. Описание строения Энигмы можно прочитать в первой части, а про работу польских криптографов – во второй После того как польские криптографы передали результаты. Слайд 5Криптоанализ Энигмы Усилия Мариана сосредоточились на анализе уязвимости протокола обмена сообщениями, а. Сами исследователи пишут, что данный случай сопоставим только "с криптоанализом Энигмы во время Второй Мировой". В Третьем рейхе считали, что «Энигму» невозможно взломать, поскольку она предполагала 2×10 в 145-й степени вариантов кодирования.
Операция «Ультра», или История о том, как поляки с британцами «Энигму» взломали. Части 1-3
L D Бомба проверяет конфигурации, позволяющие получить петли. Для каждой возможности мы хотим увидеть, совместим ли экран с наблюдаемым циклом. Если это не так, переходим к следующей конфигурации. Невозможно вычислить вручную, но возможно с помощью бомбы Тьюринга. Чтобы вычислить эти комбинации, нельзя удовлетвориться одной Enigma. Каждая бомба имитирует несколько параллельно установленных Энигм. Эта первая атака предполагает, что буква «T» не модифицируется Steckerboard , таблицей перестановок, которая была ограничена 6 заменами в начале использования Enigma. В более поздних версиях бомбы используются различные обходные пути для решения этой проблемы с помощью умных механических и алгоритмических оптимизаций. Затем он дважды нажимает клавишу сообщения, выбирая последовательность из трех букв, например.
Перехват сообщений Тестовые сообщения Перегруженные работой немецкие операторы невольно помогают криптоаналитикам. Однажды случалось, например, что оператор проводил тест, отправляя сообщение, содержащее только T. Прочитав это зашифрованное сообщение без единой буквы T, криптологи союзников пришли к выводу, что это сообщение, состоящее только из этой буквы, что позволяет восстановить настройку кодирования. Cillies Некоторые шифровальщики Enigma всегда используют более или менее один и тот же ключ, например инициалы родственника. Советы Herivel Некоторые шифры Люфтваффе не всегда следуют инструкциям дня, они оставляют роторы в исходном положении накануне, за исключением нескольких букв. Когда есть много неосторожных шифровальщиков, количество возможных комбинаций из трех букв сокращается до шестидесяти в первый день. Около тридцати второго дня и т. Это « Наконечник Херивела », названный в честь английского криптоаналитика, который предвидел эту ошибку.
Банбуризмы Вдохновленный методом польских часов, Banburism использует слабость в настройке индикатора ключа к сообщению Naval Enigma.
В следующем году патент был перекуплен Артуром Шербиусом , начавшим коммерческую деятельность с продажи экземпляров машины как частным лицам, так и немецким армии и флоту. До середины 1920-х годов продажи шли плохо, в частности, из-за высокой цены. В июне 1924 года британская криптографическая служба заинтересовалась устройством машины. С этой целью были закуплена партия машин у германской компании Chiffrier-maschinen AG, производившей «Энигму».
Саму шифровальную машину изобрёл немецкий инженер Артур Шербиус вскоре после Первой мировой. Он запатентовал механизм и начал продавать продукт на коммерческом рынке. Первым крупным покупателем стал Международный почтовый союз с отделениями во всех уголках мира.
Вскоре новинкой заинтересовались и военные. Последняя вышла в феврале 1942-го. Криптоанализ На экскурсии в Блетчли-парк рассказывают историю, что однажды радисты перехватили шифровку, в которой не было букв Z, а поскольку такое было статистически маловероятно, то высказали предположение, что сообщение целиком состоит из таких букв. Так оно и оказалось. Это было дружеская шифрограмма одного скучающего немецкого оператора своему другу, состоящее только из букв Z.
Но в 1874 году французскому инженеру Эмилю Бодо Emile Baudot удалось решить эту проблему. Это решение стало стандартом на следующие 100 лет. Метод Бодо имел две важные особенности. Во-первых, он стал первым шагом на пути к использованию двоичного исчисления. И во-вторых, это была первая надежная система многоканальной передачи данных. Дальнейшее развитие телеграфии упиралось в необходимость доставки телеграмм с помощью почтальонов. Требовалась другая организационная система, которая бы включала: прибор в каждом доме, обслуживание его специальным персоналом, получение телеграмм без помощи персонала, постоянное включение в линию, выдача текстов постранично. Такое устройство имело бы виды на успех только в США. В Европе до 1929 года почтовая монополия препятствовала появлению любого частного устройства для передачи сообщений, они должны были стоять только на почте. Первый шаг в этом направлении сделал в 1901 году австралиец Дональд Муррей Donald Murray. Он, в частности, модифицировал код Бодо. Эта модификация была до 1931 года стандартом. Коммерческого успеха он не имел, так как патентовать свое изобретение в США не решился. Впоследствии они объединились в одну фирму в Чикаго, которая начала в 1024 году выпускать аппаратуру, пользовавшуюся коммерческим успехом. Несколько их машин импортировала немецкая фирма Лоренц, установила их в почтамтах и добилась лицензии на их производство в Германии. С1929 года почтовая монополия в Германии была отменена, и частные лица получили доступ к телеграфным каналам. Введение в 1931 г. Такие же аппараты стала производить с 1927 года фирма Сименс и Гальске. Объединить телеграф с шифровальной машиной впервые удалось 27-летнему американцу Гильберту Вернаму Gilbert Vernam , работнику фирмы АТТ. В 1918г. Большой вклад в криптологию внес американский офицер Вильям Фридман, он сделал американские шифровальные машины практически неподдающимися взлому. Когда в Германии появились телеграфные аппараты Сименса и Гальске, ими заинтересовался военно-морской флот Германии. Но его руководство все еще находилось под впечатлением о том, что англичане во время первой мировой войны разгадали германские коды и читали их сообщения. Поэтому они потребовали соединить телеграфный аппарат с шифровальной машиной. Это было тогда совершенно новой идеей, потому что шифрование в Германии производилось вручную и только потом зашифрованные тексты передавались. В США этому требованию удовлетворяли аппараты Вернама. В Германии за эту работу взялась фирма Сименс и Гальске. Первый открытый патент по этой теме они подали в июле 1930г. К 1932г. С 1936г. С 1942г. Немцы продолжали совершенствовать различные модели шифровальных машин, но на первое место они ставили усовершенствование механической части, относясь к криптологии по-дилетантски, фирмы-производители не привлекали для консультаций профессиональных криптологов. Большое значение для всей этой проблематики имели работы американского математика Клода Шеннона который начитная с 1942г. Еще до войны он был известен доказательством аналогии между булевой алгеброй и релейными соединениями в телефонии. Именно он открыл «бит» как единицу информации. После войны, в 1948г. Шеннон написал свой основной труд « Математическая теория коммуникаций». После этого он стал профессором математики в университете. Шеннон первый начал рассматривать математическую модель криптологии и развивал анализ зашифрованных текстов информационно-теоретическими методами. Фундаментальный вопрос его теории звучит так: «Сколько информации содержит зашифрованный текст по сравнению с открытым? Проведенный там анализ был первым и единственным для количественной оценки надежности метода шифрования. Проведенный после войны анализ показал, что ни немецкие, ни японские шифровальные машины не относятся к тем, которые невозможно взломать. Кроме того, существуют другие источники информации например, разведка , которые значительно упрощают задачу дешифровки. Положение Англии заставляло ее обмениваться с США длинными зашифрованными текстами, именно большая длина делала возможной их дешифровку. Американский метод шифрования для министерства иностранных дел был немецкими специалистами взломан и соответствующие сообщения были дешифрованы. Узнав об этом, США в 1944г. Примерно в то же время немецкий вермахт, флот и МИД тоже поменяли шифровальную технику на вновь разработанную. Недостаточной надежностью отличались и советские методы шифрования, из-за чего они были американскими службами взломаны и многие советские разведчики, занимавшиеся шпионажем американской атомной бомбы , были выявлены операция Venona - breaking. Теперь расскажем о ВЗЛОМЕ англичанами немецких шифровальных машин, то есть машинном разгадывании способа шифрования текстов в них. Немашинные методы дешифровки были слишком трудоемкими и в условиях войны неприемлемыми. Как же были устроены английские машины для дешифровки, без которых союзники не могли бы добиться преимущества перед немецкими шифровальщиками? В какой информации и текстовом материале они нуждались? И не было ли здесь ошибки немцев, и если была, то почему она произошла? Сначала научно-технические основы. Сначала была проведена предварительная научная работа , так как нужно было, прежде всего, криптологически и математически проанализировать алгоритмы. Это было возможно, потому что шифровки широко использовались немецким вермахтом. Для такого анализа были необходимы не только зашифрованные тексты, полученные путем прослушивания, но и открытые тексты, полученные путем шпионажа или кражи. Кроме того, нужны были разные тексты, зашифрованные одним и тем же способом. Одновременно проводился лингвистический анализ языка военных и дипломатов. Имея длинные тексты, стало возможным математически установить алгоритм даже для незнакомой шифровальной машины. Потом удавалось реконструировать и машину. Для этой работы англичане объединили примерно 10 000 человек, в том числе математиков, инженеров, лингвистов, переводчиков, военных экспертов, а также других сотрудников для сортировки данных, их проверки и архивирования, для обслуживания машин. Полученная информация оказалась в руках союзников могучим оружием. Как же проходило овладение англичанами вермахтовской Энигмой? Первой занялась расшифровкой немецких кодов Польша. После Первой мировой войны она находилась в постоянной военной опасности со стороны обеих своих соседей - Германии и СССР, которые мечтали вернуть себе утраченные и перешедшие к Польше земли. Чтобы не оказаться перед неожиданностями, поляки записывали радиосообщения и занимались их расшифровкой. Они были сильно встревожены тем, что после введения в феврале 1926г. Тогда отдел BS4 польского Генштаба предположил, что у немцев появилась машинная шифровка, тем более, что ранние коммерческие варианты Энигмы были им известны. Польская разведка подтвердила, что в Вермахте с 1 июня 1930г. Военным экспертам Польши не удалось расшифровать немецкие сообщения. Даже получив через свою агентуру документы на Энигму, они не смогли добиться успеха. Они пришли к заключению, что недостает научных знаний. Тогда они поручили трем математикам, один из которых учился в Геттингене, создать систему анализа. Все трое прошли дополнительную подготовку в университете г. Познань и свободно говорили по-немецки. Им удалось воспроизвести устройство Энигмы и создать в Варшаве ее копию. Отметим выдающиеся заслуги в этом одного из них, польского математика М. Реевского 1905 - 1980. Хотя Вермахт все время совершенствовал шифровку своих сообщений, польским специалистам удавалось вплоть до 1 января 1939г. После этого поляки начали сотрудничать с союзниками, которым они до того ничего не сообщали. Такое сотрудничество ввиду очевидной военной опасности и без того было целесообразным. Британские криптологи после Первой мировой войны были сокращены, они оставались только под крышей Министерства иностранных дел. Во время войны в Испании немцы использовали Энигму D, и остававшиеся на службе английские криптологи под руководством выдающегося специалиста-филолога Альфреда Диллвина Alfred Dillwyn, 1885-1943 продолжали работу по расшифровке немецких сообщений. Но чисто математических методов было недостаточно. К этому времени в конце 1938г. Он принял участие в атаках на Энигму 1. Им была создана модель анализа, известная как «машина Тюринга», которая позволила утверждать, что алгоритм расшифровки обязательно существует, оставалось только его открыть! Тюринга включили в состав ВР как военнообязанного. К 1 мая 1940г. Ясно, что в нем обязательно содержалось слово «погода» Wetter , и что строгие правила немецкой грамматики предопределяли его точное положение в предложении. Это позволило ему, в конечном счете, прийти к решению проблемы взлома Энигмы, причем он создал для этого электромеханическое устройство. Идея возникла у него в начале 1940г. Задача расшифровки облегчалась тем, что язык немецких радиосообщений был простым, выражения и отдельные слова часто повторялись. Немецкие офицеры не владели основами криптологии, считая ее несущественной. Английские военные и особенно лично Черчиль требовали постоянного внимания к расшифровке сообщений. Начиная с лета 1940г. Тем не менее, английские специалисты непрерывно занимались совершенствованием дешифровальной техники. К концу войны английские дешифраторы имели на своем вооружении 211 круглосуточно работающих дешифрирующих устройств.
Откройте свой Мир!
Теперь завеса тайны над методами АНБ приоткрыта. Информация экспертов не являлась преувеличением, вероятнее всего, АНБ пользуется слабыми местами в протоколе Диффи-Хеллмана. До недавних пор алгоритм считался более чем надежным. Слабое место, скрытое в протоколе обмена ключами, обнаружили ученые. Ученые приводят простой пример: в обычной ситуации на взлом одного единственного простого числа в 1024-битном ключе шифрования у АНБ ушло бы не менее года работы, а потратить на это пришлось бы сотни миллионов долларов. Но исследователи выяснили, что алгоритм использует лишь несколько простых чисел, которые, к тому же, часто повторяются.
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. Впоследствии на основе изобретения Шербиуса было создано целое семейство шифровальной техники.
Часто сообщения можно было предугадать, можно было догадаться по времени, месту, ситуации о куске передаваемых сообщений. Шифрование подобных уже заранее известных противнику или очевидных сведений значительно облегчали подбор ключа на сутки. Но больше всего немцев подвело то, что операторов заставляли шифровать цифры словами и писать каждую цифру отдельным словом. И на основе всех комбинаций написания числа eins можно успешно осуществлять атаку по подбору ключа. Но что если ключ никак не подбирается с утра, нет никаких подсказок, а предстоит важнейшая операция? Тогда остается одно из любимейших занятий разведки — провокация! Например, минирование определенного участка моря на виду у противника. А дальше ожидание сообщения точно содержащего эти координаты. Таким образом успешно взламывалась Энигма, хотя немцы несколько раз незначительно меняли ее внутреннее устройство и приходилось захватывать ее заново. О работе отдела по взлому Энигмы сняли множество фильмов, а вот о втором говорили гораздо меньше. Отдел по взлому Машины Лоренца получили гораздо более сложную задачу: взломать криптографическую машину, которую они никогда не видели, которую ни разу не захватывали, патентов на которую не было в открытом доступе. Это было практически невозможно. Разведкой Великобритании были построены дополнительные станции для перехвата сообщений, но шифр никак не поддавался расшифровке. Пока не сыграл человеческий фактор. Оператора по открытому каналу попросили передать сообщение снова, и все что ему требовалось — повторить свои действия, зашифровать тоже самое сообщение тем же самым ключом и заново отправить. Однако оператор неумышленно его изменил, использовал аббревиатуры и к тому же пару раз опечатался. Он знал, что пересылать два разных сообщения под одним ключем было СТРОЖАЙШЕ запрещено, но даже не подумал, что так незначительно изменяя сообщение он ставит под угрозу все шифрование Германии. Сотрудники разведки, перехватившие оба сообщения различной длины и запрос на повтор поняли, что оператор допустил ошибку и немедленно передали шифровки в Блетчли-парк. А уже там криптограф Джон Тилтман и его команда приступили к расшифровке, применяя ту же самую атаку на основе открытого текста, подобрав часть сообщения из-за ошибки оператора. Через некоторое время оба сообщения были расшифрованы, но это было только начало. Уильям Татт истинный гений Блетчли-парка В октябре 1941 года к их команде присоединился гениальный криптоаналитик Уильям Татт. И команда совершила невозможное — они восстановили логику работы Машины Лоренца. Восстановили методом обратной разработки, зная 2 сообщения разной длины и подобранный ключ. Таким образом была взломана самая надежная машина Германии без ее захвата, без кражи ключей шифрования и какой либо информации о ней на одной единственной ошибке оператора. Это ни шло ни в какое сравнение с тем, что сделал Тьюринг с Энигмой, но об этом не так активно говорят. Автоматизировал расшифровку Машины Лоренца Макс Ньюман, а реализовал проект инженер, которого Тьюринг уже использовал при создании Бомбы — Томас Флоуэрс. Так родился первый компьютер — Colossus Колоссус , который полностью автоматизировал процесс подбора ключей к Машине Лоуренса. Этот компьютер и был изображен на заглавной картинке статьи, его создатели: Уильям Татт алгоритм расшифровки Томас Флоуэрс реализация Colossus Таким образом двумя отделами Блетчли-парка были взломаны обе шифровальные машины Германии в большинстве случаев, и был автоматизирован процесс подбора ключей к ним. M-209 в музее. Эта машина активно использовалась на фронтах и была неоднократно захвачена. Она имела ключевую уязвимость в виде записи цифр буквами, как в Энигме. Это позволяло искать подсказки по числам, как это делал Тьюринг. Но это было не так.
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. Как рассказывал один из бывших сотрудников британской разведки МИ5 Тони Сейл, при приеме на работу в Блетчли-парк на столе у офицера обычно лежал револьвер, и он откровенно предупреждал претендента, что его просто застрелят, если он кому-то расскажет о своей работе. В эту категорию входила даже родная мать. Лишняя болтовня могла стоить жизни целому городу. Секретность операции «Ультра» сохранялась до середины 1970-х годов, а некоторые ее документы до сих пор остаются засекреченными. В целом о шифровальной аппаратуре было не принято открыто говорить, и «Энигма» никак не выделялась на фоне остальных. Например, машины Hagelin, разработанные шведским изобретателем Борисом Хагелином, были в то время не менее, а может и более известны. По мнению Девида Кана, одного из самых известных историков криптографии, после Второй мировой войны Великобритания собрала несколько десятков тысяч «Энигм», сколько смогла найти, а затем продала их нескольким развивающимся странам, которые использовали их до середины 1970-х годов. Фредерик Уинтерботэм Фредерик Уильям Уинтерботэм — сотрудник британской разведки, который впервые открыто рассказал об операции «Ультра» и взломе «Энигмы». Он сам участвовал в этой операции и отвечал за набор и обучение персонала, который распространял полученные сведения. В ней Уинтерботэм рассказал не только о существовании этой операции, но и о том, как были использованы полученные данные, как они повлияли на ход войны и насколько важную и сложную задачу выполнили его коллеги.