Шифровальная машина Энигма. История.

Изучавшие историю криптографии наверняка знают о немецкой шифровальной машине «Энигма», которую нацисты использовали во время Второй мировой войны для шифрования и дешифрования секретных сообщений. Портативный вариант «Энигмы» получил широкое распространение: было выпущено около 100 000 таких устройств.

7 фото via

Шифровальная машина «Энигма», созданная в 1919 году, собрала лучшие умы Великобритании и США. Они сумели создать не только дешифровальные машины, расшифровывавшие коды «Энигмы», но и заложили основу вычислительной техники.

Шифровка военных операций была основной задачей военных. Создателем Энигмы является голландец Гуго Кох де Дельфтю. Затем, немец Арту Шернбус приобрёл патент на неё и назвал «Энигма».

Машина «Энигма» состоит из 5 основных блоков:

— панель механических клавиш (дают сигнал поворота роторных дисков);
— три или более роторных дисков, каждый имеет контакты по сторонам, по 26 на каждую, которые соединены в случайном порядке. По окружности нанесены буквы латинского алфавита;

— рефлектор (соединяет контакты между роторами);

— коммутационная панель (служит для того, чтобы менять местами контакты двух букв);

— индикационная панель с лампочками (служит индикатором выходной буквы в процессе шифрования).

«Энигма» работала путём постоянного изменения электрической цепи за счёт вращения внутренних роторов, через которые шёл ток. При каждом нажатии буквы на клавиатуре машина выдавала букву шифра, а роторы становились в новую позицию. Таким образом работал полиалфавитный шифр подстановки.

Простой версией полиалфавитного шифра является шифр Виженера. Это довольно продвинутый для своего времени — не зная ключевого слова, его было очень трудно сломать.

Как и другие роторные машины, «Энигма» состояла из комбинации механических и электрических подсистем. Механическая часть включала в себя клавиатуру, набор вращающихся дисков — роторов, — которые были расположены вдоль вала и прилегали к нему, и ступенчатого механизма, двигающего один или несколько роторов при каждом нажатии на клавишу. Электрическая часть, в свою очередь, состояла из электрической схемы, соединяющей между собой клавиатуру, коммутационную панель, лампочки и роторы (для соединения роторов использовались скользящие контакты).

Конкретный механизм работы мог быть разным, но общий принцип был таков: при каждом нажатии на клавишу самый правый ротор сдвигается на одну позицию, а при определённых условиях сдвигаются и другие роторы. Движение роторов приводит к различным криптографическим преобразованиям при каждом следующем нажатии на клавишу на клавиатуре.

Механические части двигались, замыкая контакты и образуя меняющийся электрический контур (то есть, фактически, сам процесс шифрования букв реализовывался электрически). При нажатии на
клавишу клавиатуры контур замыкался, ток проходил через различные цепи и в результате включал одну из набора лампочек, и отображавшую искомую букву кода. (Например: при шифровке сообщения, начинающегося с ANX…, оператор вначале нажимал на клавишу A — загоралась лампочка Z — то есть Z и становилась первой буквой криптограммы. Далее оператор нажимал N и продолжал шифрование таким же образом далее).

Для объяснения принципа работы машины приведена диаграмма слева. Диаграмма упрощена: на самом деле механизм состоял из 26 лампочек, клавиш, разъёмов и электрических схем внутри роторов. Ток шёл от источника питания (часто это была батарея) (1) через переключатель (2) в коммутационную панель (3). Коммутационная панель позволяла перекоммутировать соединения между клавиатурой (2) и неподвижным входным колесом (4). Далее ток проходил через разъём (3), в данном примере неиспользуемый, входное колесо (4) и схему соединений трёх (в армейской модели) или четырёх (в военно-морской модели) роторов (5) и входил в рефлектор (6). Рефлектор возвращал ток обратно, через роторы и входное колесо, но уже по другому пути, далее через разъём «S», соединённый с разъёмом «D», через другой переключатель (9), и зажигалась лампочка.

Таким образом, постоянное изменение электрической цепи, через которую шёл ток вследствие вращения роторов, позволяло реализовать многоалфавитный шифр подстановки, что давало высокую, для того времени, устойчивость шифра.

Работать на ней было просто: текст набирался на клавиатуре и шифровался совершенно автоматически. А в пункте приема достаточно было настроить свою «Энигму» на аналогичный режим — кодограмма расшифровывалась тоже автоматически.

Бесценное преимущество этой машины заключалось в возможности приема – передачи оперативной информации в реальном масштабе времени. Полностью исключались потери, связанные с применением таблиц сигналов, шифр-блокнотов, журналов перекодирования и других компонентов криптографии, требующих долгих часов кропотливой работы и связанных с почти неизбежными ошибками.

Завершающая


Германский генштаб быстро оценил эффективность и надежность «Энигмы», и в конце 20-х , начале 30-х годов ХХ века она была принята на оснащение всех видов немецких вооруженных сил. Но примерно в то же время польская разведка сумела раздобыть пять таких аппаратов с комплектами импульсной настройки. По одному они передали англичанам и французам, однако к началу Второй мировой войны немцы полностью перестроили систему настройки и союзники оказались беспомощны при расшифровке перехватов. Это было, кстати, одной их причин их разгрома.
Французский и польские экземпляры «Энигмы» канули в пучину поражения. Экземпляр же, доставшийся англичанам, был передан сэру Элистеру Деннисону, начальнику Государственной школы кодов и шифров (ГШКШ). Она размещалась в огромном замке Блетчли–парк, который находился в 50 милях от Лондона. В нем работало несколько тысяч сотрудников, именно здесь была задумана и проведена операция «Ультра», нацеленная на дешифровку материалов «Энигмы», в изобилии поставлявшихся службой радиоперехвата.

Успеху способствовал весьма удачный подбор аналитиков – преимущественно молодых и талантливых питомцев Кембриджа и Оксфорда. Они применяли современнейшую вычислительную технику и свято хранили в тайне методы своей работы не только во время войны, но и в последующие 30 лет после ее окончания. Материалы расшифровки поступали только начальникам разведслужб вооруженных сил и главе «Интеллидженс сервис» сэру Стюарту Мензису. В остальные инстанции направлялись только распоряжения, основанные на сведениях полученных в ходе операции «Ультра». Но составлялись так, чтобы немцы не смогли догадаться, что они получены от расшифровки материалов «Энигмы».

Иногда все же немцы догадывались о компрометации своих шифров. К примеру, в сентябре 1942 года они захватили на британском эсминце схему маршрутов своих конвоев. Варианты импульсной настройки «Энигмы» были сменены немедленно. Да и вообще было бы глупо считать германских штабистов профанами в том, что касалось криптографии. Они хорошо знали, что любой транспозиционный код уязвим. В Германии имелось шесть организаций, занимавшихся криптоаналитикой. Все они были вполне компетентными, но главной их слабостью являлась именно децентрализация, которая всегда вызывает соперничество.



Для тех, кто хочет попробовать Энигму в действии, ссылка на эмулятор работы.

Прям таки Франция была взята и капитулировала из-за этого)))))

Это сообщение отредактировал автандил - 1.05.2018 - 21:06

Спасибо. Познавательно

Это сообщение отредактировал panatomiks - 1.05.2018 - 21:08

хороший пост, Спасибо

моя есть гуманитарий и попух, канеш, понимать.
Но зелено-познавательно без сомнения. Чувствую))

Единственное чего нет в любой статье про Энигму - это передача самих ключей/настроек.
Что бы расшифровать сообщение надо было на принимающей стороне выставить такие же начальные настройки. Как передевалась эта инфа? При том что настройки алгоритмы постоянно менялись.

Спасибо. На всякий случай подрочил))))))))))))))))

Да, это вам не пароли на архивы винрара

Шлифовальная машина прочитал, а оно вон оно чё.

У каждой из сторон могли быть конверты с шифрами, которые надо было вскрывать каждую неделю.

Я не специалист по шифрованию, может первая группа цифр в шифрограмме указывала положение дисков? У американцев же не было конвертов, только сама машинка немецкая, но тем более они все читали...

Посмотрите фильм "Игра в имитацию" об Алане Тьюринге.
Его группа построила машину, которая смогла ломать этот шифр.
Некую стартовую информацию по поиску ключа они, как в "Пляшущих человечках" о Шерлоке Холмсе (ирония с актёром) получали из заголовков дешифруемых сообщений, в которых часто указывались воинские звания и другая статичная информация, обычная для военных приказов. Смотрел давно, могу что-то путать, но общий смысл таков. Дешифрующий автомат ломал шифры брутфорсом с поиском ключевых слов.

PS: А, вспомнил. Они искали в потоке шифровок сообщения с прогнозом погоды, а после этого ломали все остальные сообщения за текущие сутки с использованием найденного через прогноз погоды ключевого слова. Немцы меняли ключевое слово ежедневно в полночь.

Это сообщение отредактировал ICELedyanoj - 1.05.2018 - 22:04

В начале идут "ключи" а потом уже сама шифровка.

У меня две машины Т-600 в армии были. "Дочки" Энигмы!

Ух, сколько на них спирта полагалось! Они, падлюки, без него не работали. Но и мне кое что оставалось....

На определенный срок передавались шифроблокноты с ключами на каждый день (у нас так было)

Ян Флеминг во время войны разрабатывал план по захвату "Энигмы".

Бля, прочитал, как "шлифовальная", задумался.

Далеко не всё, до сих пор есть нерасшифрованные сообщения. Даже есть сайты, где эти сообщения, предлагается в группе взломать. При том взлом идет уже более 70лет!

Сильнейший шифровальных аппарат был для своего времени.