Энигма — шифрование сообщений в войну

    Многие слышали, что в Великую Отечественную Войну немецкая сторона использовала для шифрования специальную шифровальную машину — «Enigma».

    Как утверждают источники, это устройство — было новым словом в криптографии того времени.

    Как же она работала?

    Шифр замены


    Для начала, следует знать, что такое «Шифр замены». Это обычная замена одних букв на другие. Т.е. в таком шифре вместо буквы «А» используется, например «T», вместо «B» — «S» и т.п.

    Взламывается такой шифр достаточно просто. При наличии более-менее длинного зашифрованного сообщения, можно произвести частотный анализ и сопоставить его частоте употребления букв в языке. Т.е. если в зашифрованном шифром замены сообщении много букв «Т» — то это явный признак того, что за этой буквой скрывается какая-то гласная (например, «А» или «О» т.к. обычно именно эти буквы наиболее часты в языке).

    Устройство Энигмы


    Энигма представляла собой как бы динамический шифр цезаря. Т.е. изначально на барабаных выставлялось некое начальное значение (этакий random seed), которое и являлось ключом. Далее, при наборе букв, каждая буква шифровалась шифром цезаря, а потом, этот шифр менялся на другой.

    Смена шифра обеспечивалась с помощью роторов.

    image

    Роторы представляли собой диски, у которых было по 26 контактов с каждой стороны, соединенных внутри ротора определенным (случайным) образом. Именно проходя через ротор, сигнал преобразовывался из буквы «А» в букву «Т» и т.д.

    Роторов было несколько и они поворачивались после набора каждого символа (на манер барабанного счетчика).

    Кроме того, была еще коммутационная панель, в которую можно было вставлять провода, которые попарно меняли буквы. Т.е. воткнув провод одним концом в гнездо «А», а другим — в «Е», вы меняли эти буквы местами.

    image

    Принцип работы можно понять посмотрев на принципиальную схему:



    Количество роторов варьировалось в разные годы и для разного назначения (например, во флоте использовались Энигмы с большим количеством роторов).

    Для усложнения взлома операторы кодировали частоупотребимые слова (названия) каждый раз по-разному. Например, слово «Minensuchboot» могло быть написано как «MINENSUCHBOOT», «MINBOOT», «MMMBOOT» или «MMM354»

    Аксессуары.


    Как к любому популярному устройству, к Энигме существовало большое количество аксессуаров (да-да, это началось уже тогда).

    Например, были авто-печатающие устройства (в обычной версии кодирование производилось загорающимися лампочками, значения которых должен был записывать оператор).

    Кроме того, были дистанционные печатающие устройства (на проводах, конечно же). Чтобы оператор, вбивающий зашифрованное сообщение в машину, не имел доступа к расшифрованному.

    Ссылки по теме:


    Метки:
    Поделиться публикацией
    Похожие публикации
    Комментарии 31
    • +14
      Вы хоть немного потрудились бы объяснить схему… А то как-то вырвано из контекста.
      • +8
        Нужно же в статье по криптографии оставить хоть что-то не расшифрованным :)
        • +3
          Расшифровал
        • 0
          Спасибо за ссылки. Вообще аппаратная криптография занимательная вещь…
          • +2
            Интересно, что сейчас в книжках по криптографии написание программы для расшифровки Энигмы является стандартной задачей в одной из первых глав. Трудно представить современную криптографию без компьютера.
            • +1
              во флоте использовались Энигмы с большим количеством роторов
              Почему именно во флоте требовалась повышенная секретность?
              • 0
                Логистика же. Взломали сообщение — узнали маршруты — разнесли авиаударом.
                • 0
                  Скорее наоборот: расшифровали, пустили конвой там где нет подлодок. А туда где подлодка — отправили бомбардирощик.
                • +2
                  Все проще. До флота эти машинки добрались чуть позже, апгрейд, короче.
                • +9
                  Шифр Цезаря — это когда используется сдвиг на X позиций, где X — ключ. То что вы описали — одноалфавитный шифр подстановки.
                  • 0
                    А шифр Цезаря разве не является одноалфавитным шифром подстановки?
                    • 0
                      Является частным его случаем. В Энигме был не он, а более общий вариант подстановки.
                  • 0
                    Очень интересно, спасибо! Но хотелось бы побольше фактов, истории…
                  • –1
                    Насколько мне известно, англичане всё-таки взломали шифр Энигмы. Причем иногда, даже зная планы противника, не предпринимали никаких действий, чтобы немцы не догадались, что их шифр взломали.
                    • –3
                      Энигма не взломана до сих пор. Данные получали подбором ключей т.к. сухопутные шифровальщики не утруждали себя и использовали ключ типа «qwerty» (за долги годы мало что поменялось).

                      Во флоте дисциплина была жёстче и подобрать ключ не представлялось возможным. Тогда союзники начали захватывать подлодки и изымать журналы с ключами. Благо для морфлота журналы печатались с большим запасом ключей, чтобы хватило на всё время нахождения судна в рейде. При этом всё обставлялось так, будто судно было потоплено случайно, а не ради захвата шифроключей.
                      • –1
                        Почитайте чем занимался Алан Тьюринг в Блетчли-парке
                        • 0
                          Машина Тьюринга лишь перебирала комбинации. Основу для этих переборов брали из ошибок немецких шифровальщиков при составлении ключей (как я упоминал выше) и текста. Так при перехвате метеосводок союзники приблизительно знали в каком месте шифровки находится определённое слово (например wetter) и по нему, с помощью бомбы, восстанавливали весть текст. Однако никто не мог дать 100% гарантии, что аналитик подобрал верный криб и дешифровальщик поймёт смысл угадают смысл шифртекста.

                          Первоначальный же успех «взлома», осуществлённый Реевским, основан на том, что в самом шифротексте разовый ключ передавался дублировано. Это, согласитесь, также оплошность именно шифровальщиков, а не машины.

                          • +1
                            Совершенно верно. Нисколько не пытаясь принизить гений Тьюринга или Реевского, помогал только прямой перебор. Я у себя в ЖЖ законспектировал книгу на эту тему.
                    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                      • +1
                        Да нет, повозились они будь-здоров, и без экземпляров «Энигмы» вроде вообще «курили бамбук». Оригинальную версию они купили еще до начала войны, а вот модификации в процессе войны… вобщем цитирую Википедию:

                        > В 1940 году морской флот Германии внёс некоторые изменения в машину. Лишь после захвата подводной лодки U-110 вместе с несколькими новыми экземплярами машины британские криптоаналитики смогли разобраться в изменениях.[1]

                        > В 1942 году, после ввода в строй четырёхроторной машины, Блетчи-парк не смог расшифровывать сообщения в течение полугода, пока противолодочный корабль Petard, ценой жизни двух моряков, не захватил «Энигму» с подводной лодки U-559.

                        ru.wikipedia.org/wiki/Криптоанализ_«Энигмы»
                        • 0
                          Пожертвовали, но машину не взломали, но расшифровали текст.
                        • +1
                          В конце 80-х аналогичные машины использовались в армии. Комбинационная панель стала панелью, куда вкладывался лист типа перфокарты — каждый день новый. Роторы тоже были усложненной конструкции — контакты можно было переставлять — и их нужно было переставлять тоже регулярно.

                          Я застал переход на новую технику — поработал на электронной машине — там роторы заменили блоком электроники на простейших микросхемах (никаких процессоров). Отпала возня с чисткой роторов. В остальном суть работы не сильно поменялась.

                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.