Криптоанализ «Энигмы» — криптоанализ немецкой шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны, осуществлённый силами польских и британских спецслужб. 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. Описание строения Энигмы можно прочитать в первой части, а про работу польских криптографов – во второй После того как польские криптографы передали результаты. На самом деле криптоанализ «Энигмы» представлял сложную работу, в которой помогали и английские математики во главе с Аланом Тьюрингом.
Криптоанализ «Энигмы»
| От манускриптов до шифровальных машин: история криптографии | Когда говорят о взломе Энигмы обычно вспоминают вклад британцев и работу Блетчли-парк. |
| Последнее искушение Тьюринга. Гения науки погубила любовь к строителю | В статье рассматривается история криптоанализа от его зарождения в средние века до современности. |
| Парсер Хабра: Криптоанализ «Энигмы» | Криптоанализ шифра Вернама легко возможен в том случае, если при шифровании мы выбрали ключ с повторяющимися символами. |
| В Кембридже воссоздали «Циклометр Реевского», при помощи которого была взломана «Энигма» | Первые данные о работе «Энигмы» западным специалистам по криптографии начал передавать сотрудник бюро шифрования Минобороны Германии Ганс-Тило Шмидт, завербованный. |
| Правда и вымысел о Энигме | А после модернизации «Энигмы» (немцы в 1937 заменили рефлекторы на своих машинах, а для ВМФ стали применять четыре ротора), процент дешифрованных сообщений еще понизился. |
Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня?
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. 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.
Все подсказки заносились в картотеку Index вместе с контекстом: почерком радиста, местом и временем передачи и т. При отсутствии необходимого количества подсказок, особенно накануне крупных операций, проводились специальные мероприятия по их получению. Этот приём получил кодовое название « садоводство » англ. Например, перед выходом очередного полярного конвоя проводилось демонстративное минирование определённого участка моря. Если противник докладывал результаты разминирования с указанием заранее известных координат, это давало искомую подсказку.
Тьюринг[ править править код ] Одним из основных теоретиков Блетчли-парка был Алан Тьюринг. После изучения польских материалов Тьюринг пришёл к выводу, что использовать прежний подход с полным перебором сообщений уже не получится. Во-первых, это потребует создания более 30 машин польского типа, что во много раз превышало годовой бюджет «Station X», во-вторых, можно было ожидать, что Германия может исправить конструктивный недостаток, на котором основывался польский метод. Поэтому он разработал собственный метод, основанный на переборе последовательностей символов исходного текста. Вскоре немцы добавили в конструкцию Энигмы коммутирующее устройство, существенно расширив этим количество вариантов кода.
При помощи этого устройства немецкие войска контролировали половину Атлантики и планировали военные операции буквально под носом у союзников. Данные о действиях вермахта были надежно защищены: "Энигма" заменяла буквы в словах по определенному алгоритму. Вариантов настройки шифра было больше ста триллионов. Каждый день в полночь их меняли на новые. И это создавало чрезвычайные сложности", — рассказывает кандидат исторических наук Николай Лобанов. Мало кто знает, но троим польским криптологам удалось разгадать код "Энигмы" еще до войны. Ученые заполучили шесть экземпляров немецких устройств и сконструировали из них машину для дешифровки. Но уже к в началу 1940-х она оказалась бесполезной. Они добавили дополнительные диски и коммуникационную панель, которая позволяла шифровать буквы попарно", — уточняет кандидат исторических наук Анастасия Ашаева. Это в десять раз усложнило процесс расшифровки. Усовершенствованный алгоритм "Энигмы" польским специалистам оказался уже не по зубам. За дело взялись британские спецслужбы. В особняке Блетчли-Парк в графстве Бакингемшир там располагалось главное шифровальное подразделение Великобритании — Правительственная школа кодов и шифров собрали 10 тысяч лингвистов, математиков, шахматистов и чемпионов по решению кроссвордов. С утра до ночи они ломали головы над разгадкой немецких посланий. Он сконструировал собственный компьютер для разгадки "Энигмы". Ученый предположил, что в каждом зашифрованном сообщении есть подсказки — повторяющиеся из раза в раз приветствия, координаты, прогнозы погоды. С помощью этих данных машина Тьюринга — Bombe — каждый день заново взламывала код.
Десятидневный переход из-под Львова измотал соединение почище десятка глубоких рейдов в тыл врага. Комэск Иван Шадрин чуть пришпорил вороного, конь негромко заржал, скосил красноватыми глазами вбок, с трудом приподнялся на задних ногах. С морды скапывали клочки пены. Все ж продумывалось и рассчитывалось до мелочей. Пусть эти ляхи увидят, как наступает Первая Конная. Почувствуют, так их и разэдак, наши революционные шашки на своих поганых ляхских спинах. Сонливость куда-то ушла, кровь закипела по жилам, в ушах застучало, что всегда бывало накануне жестокой сабельной атаки. Даешь мировую революцию!! Слившись с вороным в одно целое, комэск Иван Шадрин черной тенью полетел впереди отдельного ударного эскадрона... Секция шифров и советско-польская война 1919-21 К сожалению, даже в далеком 1920-ом, удалого кавалерийского броска уже было мало для победы над противником. Задолго до эпохи высоких технологий, успех на полях сражений зависел далеко не только от доблести пехотинцев, конников и артиллеристов. В борьбу включался интеллект. Кто использовал его эффективнее, тот и получал стратегическое преимущество, и, в конечном итоге - решающий перелом в военной кампании. В полной мере это отразилось в советско-польской войне 1919-21 годов, в том числе, и у села Комаров в конце августа 1920-го. Дата основания - 8 мая 1919 года. Всего через полгода после обретения Польшей независимости 11. У истоков Секции - двое. Создатель - лейтенант Юзеф Серафин Станслицкий и фактический организатор и первый руководитель службы поручик Ян Ковалевский. Персоналии Ян Ковалевский 1892-1965 Википедия Я. Но поручик был весьма любознательным и неплохо ориентировался в математике и лингвистике - в том, что необходимо успешному криптоаналитику. Безусловная заслуга Яна Ковалевского - привлечение к работе в Секции лучших математиков Польши того времени. Интеллектуальное ядро службы - три профессора: Слева направо - Стефан Мазуркевич, Вацлав Серпинский и Станислав Лесьневский Википедия Стефан Мазуркевич 1888-1945 , научные интересы - топология , математический анализ, теория вероятностей. Вацлав Серпинский 1882-1969 , теория множеств, теория чисел, теории функций, топология. Станислав Лесьневский 1886-1939 , математическая логика. Профессора привели с собой аспирантов, будущий цвет польской науки. Мало кто еще так разбирался криптографии тех лет. Объекты криптоанализа польской разведки Усилия сотрудников Секции шифров концентрировались на расшифровке перехваченных радиограмм Красной Армии. Криптостойкость военных депеш, передаваемых советскими радиотелеграфами оставалась крайне низкой. Секретность и скрытность приносилась красноармейскими шифровальщиками в жерту оперативности и точности. Большинство польских позиций имели наземные проводные линии связи, перехват посланий по которым представлял определенную проблему. Советское командование пренебрегало подобными коммуникациями. Собственно, здесь мало, что изменилось по сравнению с царской армией времен Первой мировой, отличавшейся низким уровнем безопасности систем радиосвязи. На радиоузлах процветали болтовня, разгильдяйство и отсутствие дисциплины.
«Энигма»: все тайное станет явным
- 4 Взлом «Энигмы»
- Последнее искушение Тьюринга. Гения науки погубила любовь к строителю | Аргументы и Факты
- Криптоанализ Enigma
- Уэлчман, Гордон, Криптоанализ «Энигмы», Метод диагональной доски
Криптоанализ - это наука изучения шифров
Ниже описаны блоки данных Энигмы и способы их получения. Последние новости о Enigma, выбор редакции, самые популярные новости на тему Enigma. Сами исследователи пишут, что данный случай сопоставим только "с криптоанализом Энигмы во время Второй Мировой". Когда говорят о взломе Энигмы обычно вспоминают вклад британцев и работу Блетчли-парк. Принцип Работы Криптоанализ Энигмы. В статье рассматривается история криптоанализа от его зарождения в средние века до современности.
Алан Тьюринг: гениальный математик и дешифровщик, осужденный за нетрадиционную ориентацию
- Криптоанализ «Энигмы» — Википедия с видео // WIKI 2
- Учёные Кембриджа решили снова взломать Энигму
- Ученые раскрыли секрет работы шифровальной машины «Энигма»
- История энигмы шифровальной машины. Криптоанализ «Энигмы
Криптоанализ «Энигмы. Шифровальная служба Советского Союза
Эти сообщения были зашифрованы с применением четырехроторной машины Enigma. Криптоанализ «Энигмы». Тегиэнигма криптография, шифр энигма на python, прохождение энигма бокс, как расшифровывать коды энигмы в wolfenstein, взломщик 2005 прохождение. Криптоанализ шифра Вернама легко возможен в том случае, если при шифровании мы выбрали ключ с повторяющимися символами. Когда говорят о взломе Энигмы обычно вспоминают вклад британцев и работу Блетчли-парк.
Появление «Загадки»
- Польский вклад в историю криптографии. От “Чуда на Висле” до взлома Энигмы
- «Энигма»: все тайное станет явным
- История энигмы шифровальной машины. Криптоанализ «Энигмы
- 4 Взлом «Энигмы» . Книга шифров [Тайная история шифров и их расшифровки]
Как взломали "Энигму"?
Изюминка «Энигмы» — отражатель, статически закрепленный ротор, который, получив сигнал от вращающихся роторов, посылает его обратно и в. В течение нескольких недель после прибытия в Тьюринг написал спецификации к электромеханической машине Bombe, которые помогли со взломом «Энигмы» более. Совместно с Дилли Ноксом он занимался криптоанализом «Энигмы».
Ученые раскрыли секрет работы шифровальной машины «Энигма»
Поляки же построили первые электромеханические машины криптологические бомбы , которые симулировали работу «Энигмы», перебирая все возможные настройки в поиске текущей комбинации роторов. Все наработки поляков отдали группе Алана Тьюринга, который и довёл их до логического конца. Выяснилось, что шифры немцев меняются раз в день: А цифровые коды для шифров соотносились с тремя первыми символами сообщения: Предполагалось, что первые три буквы указываются случайным образом в каждом сообщении, но операторы часто забывали их менять так часто. Вот так после нескольких лет интеллектуальной работы совместного коллектива шифровальщиков и математиков Польши и Великобритании при помощи французской агентуры, доставшей чертежи конструкции была восстановлена шифровальная машина немцев, что сыграло очень важную роль в победе союзников во Второй мировой войне. По некоторым оценкам , работа математиков и шифровальщиков сократила длительность войны примерно на два года, сохранила бесчисленное количество жизней и реально изменила ход истории. Расшифровка последнего сообщения «Энигмы» идёт в рамках распределённого проекта Enigma Home.
К нему можно присоединиться, выделив немножко мощности простаивающих CPU.
Он стал предшественником «Bombe», с помощью которой Алану Тьюрингу во время Второй Мировой войны удалось взломать шифровальную машину нацистов «Энигма». Других циклометров Реевского не существует уже 80 лет, все действующие образцы были уничтожены в 1939-ом, когда Германия оккупировала Польшу. Польские математики, которые вместе с Реевским трудились над проектом, успели передать в Великобританию только технологию, но не сами устройства. По современным меркам циклометр очень сложная и нерационально дорогая в производстве машина, так как в ней нет цифровых технологий, только аналоговые механизмы. И потому большинство исследователей ограничивалось программными эмуляторами, но Эванс еще на четвертом курсе обучения увлекся работами Мариана Реевского и загорелся идеей построить его циклометр.
То же самое — в каждом столбце. Такую матрицу можно получить из единичной 26 на 26, переставив в произвольном порядке столбцы или строки. Небольшое математическое упражнение, не дающее прямой пользы для криптоанализа: Легко посчитать число возможных перестановок 26-ти столбцов , вариантов будет 26! Единицу отнимаем, потому что нас не интересует тривиальный результат — когда матрица крипто-преобразования — единичная.
В 1942 году , после ввода в строй четырёхроторной машины, Блетчли-парк не смог расшифровывать сообщения в течение полугода, пока 30 октября 1942 года противолодочный корабль Petard , ценой жизни двух моряков, не захватил «Энигму» с подводной лодки U-559 [1]. Секретность «Это моя курочка-ряба, которая несет золотые яйца, но никогда не кудахчет. С этой целью все действия, основанные на данных программы «Ультра» должны были сопровождаться операциями прикрытия, маскирующими истинный источник информации [Прим. Так, для передачи сведений «Ультра» в СССР использовалась швейцарская организация Lucy , располагавшая по легенде источником в верхах немецкого руководства. Для маскировки «Ультра» применялись фиктивные разведывательные полеты, радиоигра и т. О существовании программы «Ультра» было известно строго ограниченному кругу лиц, число которых составляло порядка десяти человек. Необходимые сведения передавались по назначению сетью подразделений разведки, прикомандированных к штабам командующих армии и флота. Источник сведений при этом не раскрывался, что иногда приводило к недооценке британским командованием вполне надёжных сведений «Ультры» и крупным потерям См. Гибель авианосца «Глориес». Несмотря на риск раскрытия источника, сведения были переданы советскому правительству [10]. Однако Сталин не поверил в возможность нападения [11] [12] [Прим. Несмотря на опасения о возможности Германии слушать советские радиопереговоры, 24 июля 1941 года Черчилль распорядился всё-таки делиться с СССР информацией, получаемой в результате операции «Ультра» , при условии полного исключения риска компрометации источника [13] [Прим. Оценки результатов Некоторые авторы указывают, что с современной точки зрения шифр «Энигмы» был не очень надёжным [1]. Однако в своё время его абсолютная надежность не вызывала никаких сомнений у немецких специалистов: до самого конца войны немецкое командование искало причины утечек секретной информации где угодно, но не в раскрытии «Энигмы». Именно поэтому успех британских дешифровщиков стал особенно ценным вкладом в дело победы над нацизмом.
Ученые раскрыли секрет работы шифровальной машины «Энигма»
С этой целью были закуплена партия машин у германской компании Chiffrier-maschinen AG, производившей «Энигму». Одним из условий сделки была регистрация патента в британском патентном бюро, благодаря чему криптографическая служба получила доступ к описанию криптографической схемы. Начиная с 1925 года, когда германские военные начали массовые закупки шифровальной машины, и до конца Второй мировой войны было произведено около 200 тысяч машин. Они применялись также в службе безопасности и разведке.
Реевский стал пытаться выделить из таблиц некоторые шаблоны или найти некоторые структурные закономерности. И это ему удалось.
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. Исходное положение роторов составлено из списков, действующих в течение 24 часов. Следовательно, все индикаторы дня, поскольку все они количественно определены из одной и той же настройки роторов, взаимно «по глубине». Обычно два сообщения никогда не используют один и тот же флаг, но может случиться так, что в течение одного сообщения положение роторов станет идентичным начальному положению роторов другого сообщения. Выдержки из двух сообщений, которые таким образом перекрываются, затем оказываются «углубленными». Принцип банбуризма прост, он напоминает атаку по признаку совпадения. Если две фазы написаны одна над другой, считается, сколько раз одна буква в одном сообщении совпадает с соответствующей буквой в другом; совпадений будет больше, чем если бы предложения были просто случайными сериями букв. В случайной последовательности ожидаемая частота повторения одной буквы составляет 1 из 26.
Польская «бомба» была значительно проще. Обратите внимание на роторы сверху Почему «бомба»? Есть несколько разных версий. Например, по одной так якобы назывался любимый Реевским и коллегами сорт мороженого, который продавали в кафе неподалеку от бюро шифрования польского генштаба, и они позаимствовали это название. Куда более простое объяснение - в том, что в польском языке слово «бомба» может использоваться для восклицания вроде «эврика! Ну и совсем простой вариант: машина тикала подобно бомбе. Незадолго до захвата Польши Германией польские инженеры передали англичанам все наработки, связанные с декодированием немецких шифров, в том числе чертежи «бомбы», а также работающий экземпляр «Энигмы» - не немецкой, а польского клона, который они успели разработать до вторжения. Остальные наработки поляков были уничтожены, чтобы разведка Гитлера ничего не заподозрила. Проблема заключалась в том, что польский вариант «бомбы» был рассчитан только на машину «Энигма I» с тремя фиксированными роторами. Еще до начала войны немцы ввели в эксплуатацию усовершенствованные варианты «Энигмы», где роторы заменялись каждый день. Это сделало польский вариант полностью непригодным. Если вы смотрели «Игру в имитацию», то уже неплохо знакомы с обстановкой в Блетчли-парке. Однако режиссер не удержался и сделал несколько отступлений от реальных исторических событий. В частности, Тьюринг не создавал прототип «бомбы» собственноручно и никогда не называл ее «Кристофером». Популярный английский актер Криптокод Подбирач в роли Алана Тьюринга На основе польской машины и теоретических работ Алана Тьюринга инженеры British Tabulating Machine Company создали те «бомбы», которые поставлялись в Блетчли-парк и на другие секретные объекты. К концу войны машин было уже 210, однако с окончанием военных действий все «бомбы» уничтожили по приказу Уинстона Черчилля. Зачем британским властям понадобилось уничтожать такой прекрасный дата-центр? Дело в том, что «бомба» не является универсальным компьютером - она предназначена исключительно для декодирования сообщений, зашифрованных «Энигмой». Как только нужда в этом отпала, машины тоже стали ненужными, а их компоненты можно было распродать. Другой причиной, возможно, было предчувствие, что Советский Союз в дальнейшем окажется не лучшим другом Великобритании. Тогда лучше никому не демонстрировать возможность вскрывать ее шифры быстро и автоматически. С военных времен сохранилось только две «бомбы» - они были переданы в GCHQ, Центр правительственной связи Великобритании считай, современный аналог Блетчли-парка. Говорят, они были демонтированы в шестидесятые годы. Зато в GCHQ милостиво согласились предоставить музею в Блетчли старые чертежи «бомб» - увы, не в лучшем состоянии и не целиком. Тем не менее силами энтузиастов их удалось восстановить, а затем создать и несколько реконструкций. Они-то сейчас и стоят в музее. Занятно, что во время войны на производство первой «бомбы» ушло около двенадцати месяцев, а вот реконструкторы из BCS Computer Conservation Society , начав в 1994 году, трудились около двенадцати лет. Что, конечно, неудивительно, учитывая, что они не располагали никакими ресурсами, кроме своих сбережений и гаражей. Как работала «Энигма» Итак, «бомбы» использовались для расшифровки сообщений, которые получались на выходе после шифрования «Энигмой». Но как именно она это делает? Подробно разбирать ее электромеханическую схему мы, конечно, не будем, но общий принцип работы узнать интересно. По крайней мере, мне было интересно послушать и записать этот рассказ со слов работника музея. Устройство «бомбы» во многом обусловлено устройством самой «Энигмы». Собственно, можно считать, что «бомба» - это несколько десятков «Энигм», составленных вместе таким образом, чтобы перебирать возможные настройки шифровальной машины. Самая простая «Энигма» - трехроторная. Она широко применялась в вермахте, и ее дизайн предполагал, что ей сможет пользоваться обычный солдат, а не математик или инженер. Работает она очень просто: если оператор нажимает, скажем, P, под одной из букв на панели загорится лампочка, например под буквой Q. Остается только перевести в морзянку и передать. Важный момент: если нажать P еще раз, то очень мал шанс снова получить Q. Потому что каждый раз, когда ты нажимаешь кнопку, ротор сдвигается на одну позицию и меняет конфигурацию электрической схемы. Такой шифр называется полиалфавитным. Посмотрите на три ротора наверху. Если вы, например, вводитие Q на клавиатуре, то Q сначала заменится на Y, потом на S, на N, потом отразится получится K , снова трижды изменится и на выходе будет U. Таким образом, Q будет закодирована как U. Но что, если ввести U? Получится Q! Значит, шифр симметричный. Это было очень удобно для военных применений: если в двух местах имелись «Энигмы» с одинаковыми настойками, можно было свободно передавать сообщения между ними. У этой схемы, правда, есть большой недостаток: при вводе буквы Q из-за отражения в конце ни при каких условиях нельзя было получить Q. Немецкие инженеры знали об этой особенности, но не придали ей особого значения, а вот британцы нашли возможность эксплуатировать ее. Откуда англичанам было известно о внутренностях «Энигмы»? Дело в том, что в ее основе лежала совершенно не секретная разработка. Первый патент на нее был подан в 1919 году и описывал машину для банков и финансовых организаций, которая позволяла обмениваться шифрованными сообщениями. Она продавалась на открытом рынке, и британская разведка успела приобрести несколько экземпляров. По их же примеру, кстати, была сделана и британская шифровальная машина Typex, в которой описанный выше недостаток исправлен. Самая первая модель Typex. Целых пять роторов! У стандартной «Энигмы» было три ротора, но всего можно было выбрать из пяти вариантов и установить каждый из них в любое гнездо. Именно это и отражено во втором столбце - номера роторов в том порядке, в котором их предполагается ставить в машину. Таким образом, уже на этом этапе можно было получить шестьдесят вариантов настроек. Рядом с каждым ротором расположено кольцо с буквами алфавита в некоторых вариантах машины - соответствующие им числа. Настройки для этих колец - в третьем столбце. Самый широкий столбец - это уже изобретение немецких криптографов, которого в изначальной «Энигме» не было. Здесь приведены настройки, которые задаются при помощи штекерной панели попарным соединением букв. Это запутывает всю схему и превращает ее в непростой пазл. Если посмотреть на нижнюю строку нашей таблицы первое число месяца , то настройки будут такими: в машину слева направо ставятся роторы III, I и IV, кольца рядом с ними выставляются в 18, 24 и 15, а затем на панели штекерами соединяются буквы N и P, J и V и так далее. С учетом всех этих факторов получается около 107 458 687 327 300 000 000 000 возможных комбинаций - больше, чем прошло секунд с Большого взрыва. Неудивительно, что немцы считали эту машину крайне надежной. Существовало множество вариантов «Энигмы», в частности на подводных лодках использовался вариант с четырьмя роторами. Взлом «Энигмы» Взломать шифр, как водится, позволила ненадежность людей, их ошибки и предсказуемость. Руководство к «Энигме» говорит, что нужно выбрать три из пяти роторов. Каждая из трех горизонтальных секций «бомбы» может проверять одно возможное положение, то есть одна машина единовременно может прогнать три из шестидесяти возможных комбинаций. Чтобы проверить все, нужно либо двадцать «бомб», либо двадцать последовательных проверок. Однако немцы сделали приятный сюрприз английским криптографам. Они ввели правило, по которому одинаковое положение роторов не должно повторяться в течение месяца, а также в течение двух дней подряд. Звучит так, будто это должно было повысить надежность, но в реальности привело к обратному эффекту. Получилось, что к концу месяца количество комбинаций, которые нужно было проверять, значительно уменьшалось. Вторая вещь, которая помогла в расшифровке, - это анализ трафика. Англичане слушали и записывали шифрованные сообщения армии Гитлера с самого начала войны. О расшифровке тогда речь не шла, но иногда бывает важен сам факт коммуникации плюс такие характеристики, как частота, на которой передавалось сообщение, его длина, время дня и так далее. Также при помощи триангуляции можно было определить, откуда было отправлено сообщение. Хороший пример - передачи, которые поступали с Северного моря каждый день из одних и тех же локаций, в одно и то же время, на одной и той же частоте. Что это могло быть? Оказалось, что это метеорологические суда, ежедневно славшие данные о погоде. Какие слова могут содержаться в такой передаче? Конечно, «прогноз погоды»! Такие догадки открывают дорогу для метода, который сегодня мы называем атакой на основе открытых текстов, а в те времена окрестили «подсказками» cribs. Поскольку мы знаем, что «Энигма» никогда не дает на выходе те же буквы, что были в исходном сообщении, нужно последовательно сопоставить «подсказку» с каждой подстрокой той же длины и посмотреть, нет ли совпадений. Если нет, то это строка-кандидат. Например, если мы проверяем подсказку «погода в Бискайском заливе» Wettervorhersage Biskaya , то сначала выписываем ее напротив шифрованной строки. Значит, подсказку нужно сдвинуть на один символ и проверить снова. В этом случае совпадать будет сразу несколько букв - двигаем еще. Совпадает R. Двигаем еще дважды, пока не наталкиваемся на потенциально правильную подстроку. Если бы мы имели дело с шифром подстановки, то на этом можно было бы и закончить. Но поскольку это полиалфавитный шифр, нам нужны настройки и исходные положения роторов «Энигмы». Именно их и подбирали при помощи «бомб». Для этого пары букв нужно сначала пронумеровать. По этой схеме и настраивается «бомба». Каждый из барабанов может принять одно из 26 положений - по одному на каждую перебираемую букву алфавита. За каждым из барабанов - 26 контактов, которые толстыми шлейфами соединяются таким образом, чтобы машина искала настройки штекерной панели, дающие последовательные совпадения букв шифрованной строки с подсказкой. Поскольку строение «бомбы» не учитывает устройство коммутаций внутри «Энигмы», она по ходу работы выдает несколько вариантов, которые оператор должен проверить. Часть из них не подойдет просто потому, что в «Энигме» к одному гнезду можно подключить только один штекер. Если настройки не подходят, оператор запускает машину снова, чтобы получить следующий вариант. Примерно за пятнадцать минут «бомба» переберет все варианты для выбранной позиции барабанов. Если она угадана верно, то остается подобрать настройки колец - уже без автоматики не будем погружаться в подробности. Затем на модифицированных для совместимости с «Энигмой» английских машинах Typex шифровки переводили в чистый текст. Таким образом, оперируя целым парком из «бомб», британцы к концу войны каждый день получали актуальные настройки еще до завтрака. Всего у немцев было около полусотни каналов, по многим из которых передавались гораздо более интересные вещи, чем прогноз погоды. Разрешается трогать руками В музее Блетчли-парка можно не только смотреть по сторонам, но и прикоснуться к дешифровке собственноручно. В том числе - при помощи столов-тачскринов. Каждый из них дает свое задание. В этом, например, предлагается совмещать листы Банбури Banburismus. Это ранний метод дешифровки «Энигмы», который применялся до создания «бомб». Увы, таким способом расшифровать что-то в течение суток было невозможно, а в полночь все успехи превращались в тыкву из-за очередной смены настроек. Муляж «дата-центра» в Hut 11 Что же стоит в домике номер 11, где раньше была «серверная», если все «бомбы» были уничтожены в прошлом веке? Честно говоря, я все же в глубине души надеялся зайти сюда и обнаружить все в том же виде, что и когда-то. Увы, нет, но зал все равно не пустует. Здесь стоят вот такие железные конструкции с фанерными листами. На одних - фотографии «бомб» в натуральную величину, на других - цитаты из рассказов тех, кто здесь работал. Цитата на снимке говорит нам о том, что переключение шлейфов и присмотр за «бомбами» был вовсе не легкой задачей, а изматывающим ежедневным трудом. Кстати, между муляжами спрятана очередная серия проекций. Девушка рассказывает своей подруге о том, что понятия не имела, где ей предстоит служить, и полностью поражена происходящим в Блетчли.
«Энигма» была легендарной шифровальной машиной. Ее взлом спас тысячи жизней
| 2023-10-20.Линейный криптоанализ | В течение нескольких недель после прибытия в Тьюринг написал спецификации к электромеханической машине Bombe, которые помогли со взломом «Энигмы» более. |
| История энигмы шифровальной машины. Криптоанализ «Энигмы | Атака Реевского на «Энигму» является одним из по-истине величайших достижений криптоанализа. |
Как работала шифровальная машина «Энигма» и используется ли она сегодня?
Слайд 5Криптоанализ Энигмы Усилия Мариана сосредоточились на анализе уязвимости протокола обмена сообщениями, а. Основную лепту в достижения польского периода криптоанализа Энигмы внесли, как и в 1919-21 годах, три математика-криптографа. Во многом именно поляки первыми поняли важность привлечения специалистов-математиков для криптоанализа вражеских шифров. Когда говорят о взломе Энигмы обычно вспоминают вклад британцев и работу Блетчли-парк. В школе кодов и шифров он возглавлял группу Hut 8, ответственную за криптоанализ сообщений ВМФ Германии и разработал некоторое количество методов взлома немецкого.
Уэлчман, Гордон: биография
Так, в августе 1920-го было расшифровано более 400 криптограмм, которые под-писали Троцкий, Тухачевский, Гай и Якир. На базе шифроргана и радиоразведки польской армии в 1931-м в Польше было создано «Бюро шифров», состоявшее из 4-х подразделений, отвечавших за: — BS-1 — создание своих шифров; — BS-3 — криптоанализ советских шифров; — BS-4 — криптоанализ германских шифров. В 1926-м польские посты радиоперехвата зафиксировали немецкую переписку, зашифрованную с помощью неизвестного им устройства. А в 1929-м немецкое посольство в Варшаве со-общило на варшавский таможенный пункт, что надо немедленно отправить в посольство ящик, случайно туда попавший. Этот факт заинтриговал поляков, и они вскрыли тот ящик и обнаружили там устройство «Enigma».
Есть и другая версия, утверждающая, что ознакомление с этим устройством произошло ещё в 1927-м. Начальник «Бюро шифров» майор Gwido Karol Langer послал на таможенный пункт инженеров радиотехнического завода «AVA», сотрудничавших с бюро. Под руководством инженера и совладельца завода Antoni Palluth, который был ещё и криптоаналитиком, устройство было тщательно изучено, после чего было передано в немецкое посольство. Поскольку рас-крытие ящика и устройства было сделано со всеми соответствующими предосторожностями, посольские работники ничего не заподозрили.
Тем не менее полученная польскими криптоаналитиками информация не дала возможности читать немецкую переписку, зашифрованную устройством «Enigma». Проблема была в том, что в немецкие вооружённые силы приняли в эксплуатацию более сложную шифромашину, отличавшуюся от той коммер-ческой версии, которую видели поляки. Ещё в 1928-29-х в Польше началась активная подготовка криптологических специалистов. На секретные курсы по изучению криптологии с математическим уклоном были привлечены студенты-математики, знающие немецкий язык.
В дальнейшем они стали работать в «Бюро шифров» и достигли определённых успехов в расшифровке системы «Enigma». По результатам их работы было разработано первое математическое устройство по её расшифровке и расшифровано несколько перехваченных криптограмм. Надо сказать, что в то время специалисты «Бюро шифров» были на высоком счету как квалифицированные криптологи. Так, криптоаналитик «BS-4» капитан Jan Kowalewski в 1923-м был приглашён японцами для чтения лекций и работы в своей криптослужбе, по результатам чего был удостоен высшей награды Японии: Ордена Восходящего Солнца.
После его возвращения в Польшу к нему при-езжали японские студенты для обучения. Вместе с ними приезжал Ризобар Ито, который в будущем стал выдающимся криптологом и разработчиком шифров в Японии.
Разберемся, как устроены шифры и почему они уязвимы. Поймем, что криптоанализ - это не только взлом, но и путь к созданию надежных шифров. Приглашаю в увлекательное путешествие в мир взлома шифров!
История криптоанализа История криптоанализа насчитывает многие века. Уже в IX веке арабский ученый Аль-Кинди в своем труде описал метод частотного анализа для взлома шифров. Этот простой, но эффективный метод основан на подсчете частоты встречаемости букв и сравнении ее со статистикой языка. Первое письменное упоминание о криптоанализе содержится в «Манускрипте о дешифровке криптографических сообщений» Аль-Кинди в IX веке. Он считался практически невзломаемым на протяжении трех веков, пока в 1863 году немецкий криптограф Фридрих Касиски не предложил эффективный метод его взлома, основанный на поиске повторяющихся участков в шифротексте.
В XX веке появились электромеханические роторные шифраторы, такие как знаменитая немецкая Энигма. Это усложнило задачу криптоаналитиков, но не остановило их. Во время Второй мировой войны польским и британским математикам удалось взломать шифры Энигмы с помощью сложных статистических методов и электромеханических устройств вроде бомбы Крико. Огромный вклад в теорию криптоанализа внесли такие выдающиеся ученые, как Алан Тьюринг. Их работы позволили сделать важные открытия в области криптографии и математики.
Современные шифры, такие как AES, гораздо сложнее классических шифров и устойчивы к большинству известных атак.
Без математики Реевский бы не смог проанализировать цепочки. А без Шмидта, которому был присвоен псевдоним Аше, и его документов не удалось бы получить представление о внутренней проводке шифраторов и невозможно было бы даже приступить к проведению криптоанализа. Реевский не стеснялся высказывать, насколько он обязан Шмидту: «Документы Аше были словно манна с небес, и все двери сразу же открылись».
В течение нескольких лет поляки с успехом применяли способ Реевского. Находясь в 1934 году с визитом в Варшаве, Герман Геринг и не подозревал, что все его сообщения перехватывались и дешифровывались. Когда он вместе с другими немецкими официальными лицами возлагал венок к Могиле Неизвестного солдата неподалеку от польского Бюро шифров, Реевский мог наблюдать за ними из своего окна, удовлетворенный сознанием, что может прочесть их самые секретные сообщения. Даже когда немцы незначительно изменили способ передачи сообщений, Реевский сумел справиться и с этим.
Его старый каталог длин цепочек стал бесполезен, но вместо того, чтобы переписывать его заново, он придумал механизированную версию своей системы каталогизации, которая могла осуществлять автоматический поиск установок шифраторов. Изобретением Реевского стала переработанная и усовершенствованная «Энигма», способная быстро перебирать каждую из 17 576 установок, пока не будет получено совпадение. Поскольку шифраторы могли располагаться шестью различными способами, потребовалось шесть совместно работающих машин Реевского, в каждой из которых было установлено одно из возможных расположений шифраторов. Вместе они образовывали устройство высотой около метра и способное найти ключ текущего дня менее чем за два часа.
Эти устройства были названы «бомбами», возможно, из-за тиканья, которое они издавали во время проверки установок шифраторов. Рассказывают, правда, что Реевскому пришла идея назвать так машины в кафе, когда он ел bombe — мороженое в виде половинки шарика. Это был естественный ответ на «Энигму», которая представляла собой механическое устройство для зашифровывания. Большую часть 30-х годов Реевский и его коллеги без устали трудились, чтобы вскрыть ключи «Энигмы».
Месяц за месяцем команда вынуждена была постоянно исправлять механические неисправности в «бомбах» и непрерывно обрабатывать нескончаемый поток зашифрованных перехватов. Вся их жизнь стала подчинена поиску ключа текущего дня — этому исключительно важному элементу, с помощью которого раскрывается содержание зашифрованных сообщений. Однако, что было неизвестно польским дешифровальщикам, большая часть их работы была не нужна. У руководителя Бюро, майора Гвидо Лангера, уже имелись ключи текущего дня «Энигмы», но он держал их спрятанными в своем столе.
Лангер через французов продолжал получать информацию от Шмидта. Гнусные действия немецкого шпиона не закончились в 1931 году передачей двух документов по работе «Энигмы», а продолжались еще семь лет. Он двадцать раз встречался с французским секретным агентом Рексом, нередко в укромных шале в Альпах, где была гарантирована тайность их встреч. При каждой встрече Шмидт передавал одну или несколько шифровальных книг, в каждой из которых были указаны ключи текущего дня на месяц.
Это были шифровальные книги, которые вручались всем немецким операторам «Энигмы», и в них содержалась вся информация, которая была нужна, чтобы зашифровывать и расшифровывать сообщения. В итоге он передал шифровальные книги, в которых были представлены ключи текущего дня для 38 месяцев. Эти ключи помогли бы сэкономить Реевскому массу времени и сил, сократив потребность в «бомбах» и высвободив людские ресурсы, которые могли бы быть направлены на другие участки работы Бюро. Однако исключительно умный Лангер решил не сообщать Реевскому, что ключи уже есть.
Лангер считал, что его следует подготовить к тому неизбежному моменту, когда эти ключи больше уже нельзя будет получить. Он знал, что если разразится война, то тайные встречи со Шмидтом не смогут продолжаться и Реевскому тогда придется действовать в одиночку. Лангер полагал, что Реевскому следует привыкать действовать самостоятельно в мирное время, что послужит ему в качестве подготовки к тому, что ждет его впереди. Как профессионал, Реевский достиг своего потолка в декабре 1938 года, когда немецкие криптографы повысили стойкость «Энигмы».
Всем операторам «Энигмы» были переданы два новых шифратора, так что в машине могли применяться любые три из пяти имеющихся шифраторов. Прежде имелось только три шифратора обозначаемых 1, 2 и 3 , и их можно было расположить всего лишь шестью различными способами, но теперь, когда появились два дополнительных шифратора обозначаемых 4 и 5 , количество способов их расположения возросло до 60, что показано в таблице 10. Первой задачей Реевского стало определение внутренней проводки двух новых шифраторов. Ему также пришлось в десять раз увеличить число «бомб», чтобы учесть все возможные расположения шифраторов.
Стоимость создания такого количества «бомб» в пятнадцать раз превышала весь годовой бюджет Бюро на оборудование. На следующий месяц ситуация стала еще хуже, когда число кабелей для штепсельной коммутационной панели возросло с шести до десяти. Теперь, вместо двенадцати букв, для которых выполнялась перестановка перед прохождением шифраторов, их стало двадцать. А число возможных ключей увеличилось до 159 000 000 000 000 000 000.
Таблица 10 Возможные расположения с пятью шифраторами. В 1938 году число перехватов и дешифрования сообщений в Польше достигло максимума, но к началу 1939 года применение новых шифраторов и дополнительных кабелей штепсельной коммутационной панели приостановило поток информации. Реевский, который в прошлые годы раздвинул границы применения криптоанализа, пребывал в замешательстве. Он доказал, что шифр «Энигмы» не является нераскрываемым, но, не имея ресурсов, необходимых, чтобы проверить все возможные установки шифраторов, он не мог найти ключ текущего дня и дешифрование стало невозможным.
В таких отчаянных обстоятельствах Лангер, возможно, пошел бы на то, чтобы отдать ключи, полученные от Шмидта, но он их больше не получал. Как раз перед внедрением новых шифраторов Шмидт оборвал контакт с агентом Рексом. Семь лет он передавал ключи, которые были не нужны, а именно в тот момент, когда в них возникла потребность, их у поляков не оказалось. То, что «Энигма» вновь стала неуязвимой, явилось для Польши потрясением, поскольку «Энигма» была не просто средством связи, она была заложена в основу стратегии блицкрига Гитлера.
Идея блицкрига «молниеносной войны» заключалась в быстром, мощном и скоординированном наступлении, означающем, что крупные танковые дивизии должны были поддерживать связь между собой, а также с пехотой и артиллерией. Кроме того, должна быть обеспечена поддержка наземных сил с воздуха пикирующими бомбардировщиками «Штукас», что также опирается на эффективную и надежную связь между войсками на передовой линии и аэродромами. Дух блицкрига — это «быстрота наступления благодаря быстроте связи». Если поляки не смогут взломать «Энигму», у них не останется никакой надежды остановить нападение немцев, которое, как уже стало ясно, было вопросом нескольких месяцев.
Германия уже оккупировала Судеты и 27 апреля 1939 года разорвала Пакт о ненападении с Польшей. Антипольские выступления Гитлера становились все более и более резкими. Лангер решил, что если Польша будет захвачена, то ее достижения в криптоанализе, которые до сих пор держались в секрете от союзников, не должны пропасть. Если Польша не способна извлечь пользу из работы Реевского, то пусть хотя бы союзники получат возможность попробовать построить ее.
Может быть, Британия и Франция с их значительными ресурсами смогут в полной мере воспользоваться концепцией «бомбы». Лангер ввел их в комнату, в которой стоял какой-то предмет, накрытый черной тканью. Сдернув ее театральным жестом, Лангер явил собравшимся одну из «бомб» Реевского. Все были поражены, услышав, как Реевский взламывал «Энигму» в течение нескольких лет.
Поляки опередили всех в мире на десятилетие. Особенно были изумлены французы, потому что работа поляков основывалась на результатах, полученных французской разведкой. Французы передавали информацию от Шмидта полякам, считая, что ценности она не представляет, однако поляки доказали, что они ошибались. Слева внизу показана «Энигма» в работе.
В завершение Лангер поразил их еще раз, предложив британцам и французам две точные копии «Энигмы» и рабочие чертежи «бомбы», которые следовало перевезти дипломатической почтой в Париж. Оттуда 16 августа одна из «Энигм» была переправлена в Лондон.
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.
Последнее искушение Тьюринга. Гения науки погубила любовь к строителю
Несмотря на это, до сих пор осталось одно нерасшифрованное сообщение. Оно датируется 1 мая 1945 года на фото. Шифротекст: Порядковый номер сообщения: P1030680 U534. Работала машина просто: шифры настройки менялись роторами слева вверху.
Три ротора в 26 позициях и дополнительная панель с десятью парами букв давали почти 159 квинтиллионов комбинаций настроек. После этого сообщение кодировалось автоматически: оператор нажимает клавишу оригинального сообщения на печатной машинке — а сверху высвечивается буква шифротекста. Именно таким образом было зашифровано сообщение, приведённое в начале статьи.
Первая «Энигма» была изготовлена в 1923 году Model А. Саму шифровальную машину изобрёл немецкий инженер Артур Шербиус вскоре после Первой мировой.
Примечательно, что к одним и тем же буквам машина могла выдавать разные шифры.
Дополнительный уровень перемешивания букв в военных версиях шифратора задавался специальными коммутаторами. Для расшифровки текста нужна была вторая такая же «Энигма», а параметры их ежедневной перенастройки печатались на специальных листах-календарях растворимыми чернилами. Коммутационная панель передней части шифровальной машины «Энигма».
Комплекс из 210 таких машин позволял англичанам расшифровывать до 3 тыс. При некоторой схожести с немецкими образцами были у русской машины и существенные отличия, улучшившие ее работу. Например, коммутатор, в который вставлялась специальная перфокарта.
Она задавала схему работы машины и менялась раз в сутки. Такой инженерный ход упрощал настройку устройства. Кроме того, в отличие от «Энигмы» «Фиалка» могла передавать не только буквы, но также цифры и знаки.
Еще одно важное отличие — операторам не нужно было записывать полученный текст, он печатался на специальной ленте в виде букв или перфорации. Машина имела десять шифровальных роторов, вращавшихся при каждом нажатии на клавишу.
Метод Перехват радиосообщений противника выполняли десятки приемных станций, имевших кодовое название « Y-station ». Ежедневно в Блетчли-парк поступали тысячи таких сообщений. Блетчли-парк имел в своем распоряжении точную копию «Энигмы», поэтому расшифровка сообщений сводилась к подбору установки дисков и, для более поздних моделей, — штекерного коммутатора.
Сложность задачи усугублялась тем, что установки роторов менялись ежедневно, поэтому службы дешифровки работали круглосуточно в три смены [Прим. Конструкция «Энигмы» при правильном использовании обеспечивала практически полную секретность [Прим. На практике, однако, со стороны немецких пользователей «Энигмы» зачастую допускались небрежные действия, дававшие подсказки британским аналитикам такие подсказки на сленге английских студентов назывались cribs. Именно на использовании и систематизации таких погрешностей и был основан метод дешифровки. Подсказками служили любые часто повторяющиеся тексты, такие как приветствия, цифры кодировались по произношению: «один», «два» и т.
Все подсказки заносились в картотеку Index вместе с контекстом: почерком радиста, местом и временем передачи и т. При отсутствии необходимого количества подсказок, особенно накануне крупных операций, проводились специальные мероприятия по их получению. Этот прием получил кодовое название « садоводство » англ. Например, перед выходом очередного полярного конвоя проводилось демонстративное минирование определённого участка моря. Если противник докладывал результаты разминирования с указанием заранее известных координат, это давало искомую подсказку.
Тьюринг Одним из основных теоретиков Блетчли-парка был Алан Тьюринг. После изучения польских материалов Тьюринг пришёл к выводу, что использовать прежний подход с полным перебором сообщений уже не получится.
Именно Шмидт передал французским шпионам инструкцию оператора по работе с «Энигмой». Согласно переданным данным, для того, чтобы начать набор сообщения оператор должен был открыть специальную тетрадь с кодами и ввести в определенной последовательности так называемый «дневной ключ», выставляющий машину на определенные, уникальные настройки. В «Энигме» так же использовался метод «последовательного» шифрования - когда один ключ несколько раз шифровался другим, состоящим из большего или меньшего количества символов. Получался своеобразный «ключ в ключе» - даже если кто-либо мог получить доступ к одному ключу, расшифровать второй и последующие не было никакой возможности. Однако вовремя осознав, что даже самая хитроумная математическая схема однажды может быть раскрыта, немецкие военные в 1934 году начинают ежемесячную смену протоколов шифрования, попутно используя разные настройки машины. Еще через четыре года, в сентябре 1938-го, немцы дорабатывают «Энигму» и отказываются от использования каталогов с ключами. Эта доработка едва не похоронила все старания польских математиков и криптографов, ведь каждое сообщение с этого момента становилось уникальным.