С шифрованием Энигмы

.

Несколько дней назад я видел по телевизору фильм “Имитация игры” https://it.wikipedia.org/wiki/The_Imitation_Game , увлечен сюжетом я хотел бы знать больше о, и из пришел эту статью.

Начнем с основы шифрования, шифра Альберти, https://it.wikipedia.org/wiki/Disco_cifrante разработан специально для Ватикана Для отправки сообщений данных на курьер, был составлен из пары концентрических кругов из которых внешнего круг фиксированной, в то время как мобильное расширение. На внешнем круге были номера 1 а 4 и алфавит, за исключением букв H, J, Q, W и Y, что из-за их низкую частоту использования, безусловно, ослабил шифр.

Во внешнем круге, поэтому мы 24 ящики с номерами 1 а 4 и алфавит, чтобы, в то время как во внутреннем диске, мобильный, мы 24 ящики, содержащие буквы в расстройстве, представляющие шифрованный (смотри рисунок 1).

операция: Вы выбираете заглавную букву внешнего кольца в виде фиксированного индекса. В этом примере, индекс В изначально подвергал s мобильный круг. Для того, чтобы указать на изменение алфавита является одним из четырех значных чисел.

Теперь кодировка будет

На этом этапе присутствие от, эта цифра номера 2, указывает на необходимость перемещения дисков, несущих г под B.

Шифрование так продолжаться:

Текст будет так syamynpfaz zmh&fohmef Другим примером является помощь
устранение двойных и пробелов между словами зашифрованного предложения к
сделать его еще более безопасным сообщение.

После предварительных исследований Альберти были рассмотрены другими учеными, что, с переменным успехом, Они стремились к совершенству, насколько это возможно блестящей идее шифров polialfabetici.

МАШИНЫ шифры

Шифры polialfabetici являются основой самых известных шифровальных машин. Самый известная когда-либо построенная криптографическая машина Энигма. Такое электромеханическое устройство было шифром машина сделано и используется Третьим Рейхом в предыдущие годы и во время Второй мировой войны. Цель этой машины заключается в повышении уровня безопасности и сделать смысл сообщений непонятных для посторонних лиц, машина была разработана в “маскировать” сообщение о том, что телеграфист послал к другому, содержание cifrandone. Когда оператор использовал машину, набранные буквы, составлявшие сообщение на клавиатуре и внутренние механизмы такой же путем воспламенения

Письмо эквивалент преобразовал текст, который будет передан на другой, казалось бы, непонятным. Декодирование делает ту же машину в распоряжении получателя. Обсуждение начинается с основной работы машины, переключиться на использование исторической реальности, до нескольких технических усовершенствований и experiencers придуманных для решения проблем, возникающих из них. Авторы этого

автомобиль был Артур Шербиус е Ричард Найт в 1918. первый, инженер-электрик, на практике знания, полученные в Университет Ганновера Риттер и реализованы с помощью электромеханического воспроизводства шифра пути Альберти жесткого.

ENIGMA РАБОТЫ

HTTPS://youtu.be/EVvrSjah9t0

Машина имеет принципы модульной конструкции, то со временем он показал возможность применения альтернативных арматуры и, следовательно, различные операции. Базовый вариант устройства состоит из трех групп компонентов, соединенных друг с другом с электрическими проводами:

A) клавиатура для ввода открытого текста письма;

В) блок, который шифрует точку поворота в соответствующем элементе криптограммы посредством дисковой системы обмена;

С) Зритель с различными луковиц освещая буквы указывают соответствующую шифротекста.

На практике, оператор нажимает клавишу, соответствующую букву открытого текста, машина обрабатывает принятый электрический импульс и освещает лампу, соответствующую зашифрованное письмо. Наиболее важной частью машины является единственным обменник, представлен одним из 3 Диски, которые формируют блок обмена выше.

Этот диск характеризуется 26 Проводящий вырезы вход и 26 проводящие вырезами исходящие, Она пересекает густой сетью внутренних проводов, которые сочетают входы с выходами.

Схема внутренней проводки теплообменника в практике определяет, пригодный для использования шифра алфавита для простого замещения шифра, в котором давление

кнопки соответствует освещения лампочки с указанием соответствующего письма.

Следующий шаг идеи Scherbius при условии, чтобы повернуть диск теплообменника позиции после шифрования каждого отдельного письма, таким образом шифр изменение алфавита после каждой буквы преобразующей моноалфавитного шифрования в полиалфавитном.

Обмен блок образован 3 диски, они соединены по два через 26 проводящие вырезами, более вверх по течению от трех дисков стеки есть жесткий диск, который в своей очереди 26 Пазы каждый из которых соединен с клавиатурой и с системой лампочек, в то время как в нижней части стеки есть последний диск сказал riflessore, в котором вырезы соединены попарно через тринадцать внутренних проводов. Это означает, что электрическая цепь замыкается каждый раз, борется с клавиатурой письма, так что через электрические контакты различных дисков каждая буква шифруется семь раз, Видно, что функция riflessore должна отражать сигнал обратно (смотри рисунок 8).

Действующие правила других записей в терминах вращения, второй том, что Он совершил частичный поворот только после того, как бывший взял полный оборот, а также третий был основан на втором. Таким образом, машина может иметь Scherbius 26x26x26 = 17576 процедура замены.

Мы обрамляем загадку РАБОТЫ

Первый параметр необходимо указать является размещение теплообменников в соответствии с определенной структурой, прежде чем начать шифрование сообщения, этот параметр был реальный ключ (фигура 6). Для того, чтобы зашифровать сообщение оператора Энигма будет размещать теплообменники согласно ежедневному ключу, сообщение набирается на клавиатуре машины, и он послал по радио результат в приемник. Это напечатали сообщение, зашифрованное на клавиатуре его Энигмы, на котором теплообменники были расположены в соответствии с тем же ежедневным ключом, используемым ранее, и он получил сообщение ясно. Простота, с которой эта операция была обусловлена ​​именно введение riflessore, Это был один из быстрого распространения этой системы точек, использовать так просто это сделало его пригодным для любого. Безопасность достигается с Энигмы, Он не получил сложность машины, но большое количество комбинаций, которые бы враг, чтобы проверить первоначальную настройку. На самом деле при условии, ключ, чтобы попытаться минут это займет две недели, чтобы обнаружить ключ за один день. Все это дополнительно улучшена за счет двух существенных изменений, первое изменение было около обменников, которые были построены таким образом, чтобы быть съемными, так что они могут быть заменены на другие или обмен между ними. Эта мера увеличилось количество ключей до коэффициента 6, потому что 3 сменные элементы могут быть объединены в 6 различные способы. Второе развитие было введение многократной панели гнезда между клавиатурой и первым ротором (смотри рис. 7).

Отправитель через такую ​​панель может включать некоторые кабели с пробками для того, чтобы поменять две буквы перед размещением блока обмена, число возможных обменов было шесть из двадцати шести букв, то остальные двадцать писем не размениваются. Мы можем, то, попытаться сделать резюме о вычислительной сложности такой машины, с точки зрения количества комбинаций клавиш, которые должны были быть сформированы, чтобы управлять атаки грубой силы: теплообменники (а роторы) Они могли бы сориентировать друг в 26 модусы, Затем все три генерируется 26x26x26 = 17576 комбинации; затем внутри блок Bitting три теплообменников могут быть размещены в различных взаимных положениях, резюмировать следующим образом: 123, 132, 213, 231, 312, 321. Затем они были допущены 6 различные взаимные положения роторов; Наконец, с множественной панелью гнезда возможных комбинаций 12 (6×2) буквы на 26 много (чтобы быть точным 100.391.791.500). Таким образом, общее количество ключей получается путем умножения вышеуказанных возможностей:

17.576 Икс 6 Икс 100.391.791.500 = ки 10 миллион миллиардов.

Несмотря на то, формируется с помощью простых элементов, поэтому, сочетание этих последний производится шифр машин с высокой вычислительной сложностью строительства сложности не высок. Первоначально это изобретение не получило большое распространение, высокая стоимость и отсутствие реального понимания возможностей являются основными причинами. В конце концов немецкие военные, чтобы предотвратить то преимущество, что флот имел английский перехват их шифрованную связь во время Второй мировой войны, Они решили принять Энигма. в 1925 Оно было организовано массовое производство, и в течение двух десятилетий немецкие вооруженные силы имели в своем распоряжении хорошо 30000 образцы.

ПЕРВЫЙ ОПЫТ криптоанализ: IL Cipher бюро

Коалиция, которая выиграла Первую мировую войну потеряла интерес к коммуникациям побежденных. Мониторинговая деятельность почти полностью остановлена ​​в 1926, именно тогда, когда начало использования Энигмы. только Польша, зажаты между Германией и Россией, Он занят, чтобы работать действие контроля постоянного и длительные связи

Германия. В частности, специальная служба под названием Cipher бюро, цифры Польского офиса, Он взял на себя ответственность за анализ сообщений и был первой рабочей группы, созданной для борьбы с кодировкой управляется Энигмы. Работа была несколько обнадеживающих результатов, по крайней мере первоначально, до ноября 1931, благодаря шпионской работе была в состоянии произвести точную копию военной версии Энигмы. Начал очень утомительную работу, как безопасность, обеспечиваемую Энигма была представлена ​​не в самой машине, но с очень большим числом комбинаций, подлежащих мониторингу ежедневно, чтобы найти ключ. Позже был принят новый ключ для каждого сообщения, что ключевое сообщение. Этот ключ был передан с помощью клавиши выравнивания и отображается ежедневно повторяли два раза подряд в начале сообщения, Повторить используются для декодирования Энигмы врагов. Таким образом, ключевое сообщение было использовано для настройки новой конфигурации машины Single Post. Например, если ежедневно ФБК был ключ и ключ послание VHB (и указывают на ориентацию теплообменников), оператор отправитель VHBVHB напечатал в начале сообщения в ясно. При шифровании сообщения мы помещаем эти письма стали бы GHUBJE (Следует отметить, что в первой половине строки отличается от последнего, потому что Энигма автоматически изменяется структура теплообменников после каждой буквы). После шифрования ключа сообщения, оператор должен поместить обменник В и сам зашифрованное сообщение. Получателем настроенный автомобиль на ФБК, ежедневный ключ, и он расшифровал первые шесть букв полученного сообщения, затем сделал ключевое сообщение, Он поставит обменник В и может расшифровать текст. После тех, кто отвечает за Cipher бюро Они решили нанять математик, чтобы сделать исследование, чтобы расшифровать сообщения, полученные с помощью Энигмы. Они выбрали эти математические шифровании организующий курс в университете Познани, самый яркий был, несомненно, молодой Мариан Реевский (фигура 9).

После короткого периода ученичества Реевски был установлен для работы на Энигмы. Удивительно то, что в течение трех месяцев, благодаря легкости двойного повторения начала сообщения ключа связи вам удалось попасть на вершину дешифрования первых сообщений. Основное повторение в сообщениях было ключевое сообщение, зашифрованную два раза подряд в начале каждого сообщения. Это означало, что первые и четвертые буквы были тесно связаны с расположением теплообменников, а также второй и пятый и шестой и третьей. Как были перехвачены сообщения Реевской новый материал должен заполнить таблицу соответствия. Благодаря им он сумел расшифровать сообщения в простом. После Реевского была в состоянии планировать, адаптации некоторых Энигмы копий в его распоряжении, устройство, которое automatizzava преследование ежедневной быстрой проверки ключа 17576 Комбинации, чтобы найти положение роторов теплообменников. Эти устройства получили название «бомбы» и, так как теплообменники могут быть размещены в шести различных нужных шести «бомб» позиций, которые работали в параллель. Как представлял Энигма автоматизации процесса шифрования, так что «бомба» на Реевский представлена ​​автоматически расшифровывать. В конце 1938 Столбы успехи в расшифровке сообщения Энигмы потерпели тяжелое поражение в связи с введением новых мер, направленных на повышение безопасности машины. В самом деле, среди 1938 и 1939 немцы изменили правила шифрования и увеличили количество роторов 3 а 5 так что метод поляков потерял большую часть своей эффективности. В то время декодирования сообщений Энигмы по офисным польским деятелям было иногда.

С новыми обменников количество комбинаций, которые передаются 6 а 60 которому строительство другого потребовало 54 «Бомба», то, что было невозможно для бюджета Бюро шифров. Кроме того, с дополнениями к многократным панели гнезда переписывались пошел от двенадцати до двадцати из двадцати-чего числа возможных ключей 159 миллиардов миллиардов. Позже из-за давлением событий, когда война становилась все более и более определенным после Бюро шифров решили раскрыть ход Энигмы, до сих пор тайна, с тем чтобы более мощными и богатыми союзниками, как Франция и Англия, для нащупал продолжить работу, предотвращение немцев, чтобы выяснить, насколько успешно, так что он был рожден в криптоаналитики из Блетчли Парк группы.

Блетчли-Парк

В середине 1939 исследования криптоанализа были перевезены в Англию в резиденции в Бакингэмшир названный Блетчли-парк. В этом городе он был заложен в штаб-квартире Правительство кодекса и Cypher School (GC&CS).

организация интерьер был основан на одном офисе, который занимается с темой, то подразделение называлось в «хижинах». Каждая хижина соответствует номер и другую задачу, например, на Лачуге 6 Он соревновался расшифровке сообщений Энигмы. Количество людей, занятых в службе прошло две сотни 1939 около семи тысяч конца конфликта. Исследования в Capanna 6 были жизненно важны, принимая во внимание, что во время битвы за Англию криптоаналитики часто были в состоянии обеспечить RAF команды место и время немецких налетов. Исходя из понятий, переданных польскими криптоаналитики, Английские коллеги смогли найти другие лазейки, которые облегчили открытие ключа ежедневно, которую они называют «cillies». А «cilly» Энигма был недостаток, не связанные со строительством машины, но в неправильном использовании, что если бы это было. Многие операторы используют в качестве ключевого сообщения из трех соседних букв на клавиатуре, которые он сделал проще угадать сам ключ. Другие ошибки были работы лиц, ответственных за составление шифров, которые пытаются сделать ключи трудно предсказать, наложенные ограничения на количество одинаковых ключей. Они установили, что никто не мог обменник занять ту же позицию в течение двух дней подряд и что каждая буква, не следует путать с тем, что предшествует и / или следует. Эти меры привели к сокращению более пятидесяти процентов количество мест размещения теплообменников и к значительному упрощению процедур для английского cryptoanalysts. Наиболее критическая ситуация из Энигма криптоанализа благодаря непрерывной эволюции, которая имела машину в его использовании, Было огромное усилие всех сотрудниками CG&CS и между работником, который дал наиболее значительный вклад в разгром Энигмы был Алан Тьюринг, наиболее известный своими исследованиями неразрешимых проблем и его универсального алгоритмического решателя, Теоретическое предвосхищение современных компьютеров.

Тьюринг имел большое понимание, чтобы создать новый метод криптоанализа на то, что многие из сообщений, которые были перехвачены имели достаточно жесткую структуру, и это часто случалось, что сообщения, которые были переданы периодически (такие как прогнозы погоды) У них были одни и те же слова в фиксированных положениях. Например, первые шесть букв второй линии некоторых типов сообщений, соответствует слову «влажнее» (погода). Это составило то, что на жаргоне криптоаналитиков называли «шпаргалкой», т.е. фрагмент открытого текста, который может быть удержан на основе соображений, не криптоаналитических.

Тьюринг сосредоточены на конкретную кроватку и снова обнаружил на цепочке, но они касались открытого текста письма и зашифрованного текста в кроватке.

На рисунке 13 Показан возможный хлев и его конкатенация. Анализируя конкатенацию на рисунке можно определить, что nell'assetto «а», Энигма шифр «ш», как «E», в то время как nell'assetto "а + 1", Энигма шифр «и» как «T», Наконец nell'assetto "а + 3", Энигма Cifra «т» приходят «W». Из этого простого примера Тьюринг разработал все последствия отношений внутри цикла и на основе этого разработана электрическая цепь, соединяющая три машины Энигма с кабелей, проложенных между входом машины и выходом из следующего за логическая схема показана на рисунке 14.

Эта схема реализуется автоматический процесс проверки через лампу, которая будет включена, когда было обнаружено, что правильная структура. Обратите внимание, что на рисунке показана принципиальная схема некоторых соединений, введенных в нескольких панелей розеток, который в то время криптоанализа, это вопрос не известно, то схема должна быть построена таким образом, чтобы свести на нет эффект панели на несколько гнезд, так как только необходимо соединить выход первой группы теплообменников с входом второй группы на L1. Поскольку это значение не было известно, было необходимо связать 26 выходы первой группы с 26 входы второго формирования 26 схемы, каждый из которых оснащен лампочкой для того, чтобы выделить закрытие. В конце, обнаружил правильную ориентацию теплообменников, одна из схем закрыта вызывает зажигание лампы. Но до сих пор мы еще не рассматривали возможность обмена роторов. Мы предполагаем, что теплообменники mutassero ориентации каждую секунду, завершить работу всех направлений было бы взяли под контроль пять часов, больше, чтобы достичь этого контроля, мы должны были бы определенный параллелизм. Так что, если используются роторы были пять и шифры машин доступны, содержащий только три с 60 комбинации, было подсчитано, что контролировать все положения

Это было необходимо 60 группы из трех машин для параллельной работы. Другой аспект рассмотреть вопрос о том, что для того, чтобы определить структуру множественной панели гнезда было необходимо для работы с криптограммы частично расшифрованной. Мы изложили основные черты того, что называли «Тьюринга бомба», такие машины имели среднюю стоимость 100000 фунтов и были полностью реализованы впервые для начала 1940. Каждая бомба состояла из двенадцати групп теплообменников Энигма, электрически соединенных. Первый прототип не работал очень хорошо, и завершение строительства совпало с некоторыми заметными изменениями в использовании Enigma, в основном он перестал повторять ключи сообщение, Это привело к созданию усовершенствованной версии под названием бомба «Agnus Dei».

Эта версия бомбы Тьюринга была возможность вернуться к ежедневному ключа в шестьдесят минут максимум, но его работа не была полностью автономной и независимой от персонала, который используется. Основная проблема автомобиля была необходимость начать с «кроваткой», но это было только на гипотезе о том, что криптоаналитики были, воображая, что определенное слово явно было бы в определенном положении. В том случае, если произошла ошибка в предсказании кроватки, можно было заметить, что ошибка при анализе гипотетического открытого текста и шифротекста. Для понимания процесса мы делаем пример, в кроватке следующей простой текстовой части криптограммы, но у вас есть безопасность того, что связано с правильными буквами.

Дело в том, что может помочь понять, что прогноз был неправ, было выравнивание между буквами, riflessore Энигма не позволяет письмо зашифровано, как она сама, то Рассмотренный пример, должен быть неправильно выравниванием, так как перекрытия «Е» в ясно, и «E» зашифрованного. Вещи не изменяются при перемещении первой строки позиции слева, Но сделать сдвиг вправо происходит выравнивание дозволенного и которые затем могут быть использованы для автоматического поиска ключей ежедневно.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

• Музей Энигма Prof. Том Перер Ph. D. http://w1tp.com/enigma

• Мариан Реевский – Применение теории подстановок в Разорвать Энигма Cipher - 1977: HTTP://www.impan.gov.pl/Great/Rejewski/article.html

• Жизнь Алана Тьюринга: HTTP://www.turing.org.uk/

• На Энигме и способ его расшифровка: HTTP://www.cs.miami.edu/home/harald/enigma/