从加密谜

前几天我在电视上看到的电影 “模仿游戏” https://it.wikipedia.org/wiki/The_Imitation_Game , 由情节迷住了，我想更多的了解，以及外面传来本条.

我们从加密的基础开始, 密码 莱昂·巴蒂斯塔·阿尔贝蒂, https://it.wikipedia.org/wiki/Disco_cifrante 专 梵蒂冈发送数据消息的信使, 是由一对同心圆的其中固定外圆, 而移动扩展. 在外圆上是数字 1 一个 4 和字母, 不含字母H ^, Ĵ, Q, W和Y，由于其使用频率低肯定会削弱密码.

在外圈，所以我们 24 与数字盒 1 一个 4 而为了字母表, 而在内部盘, 移动, 我们 24 含在表示紊乱密文的字母框 (见图 1).

手术: 您可以选择外环的大写字母为固定指数. 在这个例子中，该索引乙最初经受的小号手机圈. 为了表示字母表变化是四位数号码一个.

现在的编码将

在这一点上的存在从, 这一数字数 2, 表明需要移动b下实施的Z盘.

加密所以继续:

该文本将是如此 syamynpfaz ZMH&fohmef 另一种是援助
双消除和空间加密句子的词之间
使其更加安全消息.

继莱昂·巴蒂斯塔·阿尔贝蒂的研究，采取了由其他学者, 那, 成败参半, 他们试图尽可能完美密码polialfabetici的高招.

机密码

密码polialfabetici是最有名的密码机的基础. 最有名的有史以来加密机谜. 这样的机电设备是前几年和第二次世界大战期间制造和使用第三帝国的密码机. 这台机器的目的是提高安全水平，使不懂的未经授权的人员对信息的含义, 该机器合作 “面膜” 一条消息，电报员发送到另一个, cifrandone内容. 当操作员使用的机器是, 即由键盘上的消息和相同的通过点火内部机制打印的字母

信等同转化文本传输到另一个看似难以理解. 解码使得在同一台机器支配收件人. 讨论从机的基本操作开始, 切换到使用历史现实, 达设计了几种技术改进和经历者，以解决从他们所带来的问题. 这样做的发明者

汽车人 亚瑟谢尔比乌斯Ë理查德骑士 在 1918. 第一, 电气工程师, 付诸实践，在所获得的知识 汉诺威大学 里特和通过莱昂巴蒂斯阿尔贝蒂密码的机电再现硬实现.

ENIGMA的营运

HTTPS://youtu.be/EVvrSjah9t0

该机具有模块化结构的原则, 然后随着时间的推移显示的替代件，并因此不同的操作的可能性. 该装置的基本版本是由三组部件的相互连接用电线的:

一个) 键盘输入明文字母;

乙) 交换单元，其通过一个磁盘系统的加密装置在密码的对应元素的转折点;

C) 观看者与各种灯泡照亮了字母表示的对应密文.

在实践中，操作员按下对应于明文的字母键, 机器处理接收到的电脉冲并照射对应于所述加密信灯泡. 机器的最重要的部分是单一的交换, 通过中的一个表示 3 形成上述交换单元的磁盘.

此光盘的特征在于 26 导电凹口的输入和 26 导电槽口传出, 它是由与所述输出组合的输入内部线的密集网络交叉.

在实践中，热交换器的内部布线的方案来确定用于一个简单的替代密码可用密码字母表，其中压力

的按钮对应于一个灯泡的照明指示相应信.

谢尔比乌斯的想法的下一步骤中提供的每个单字母的加密后的位置的热交换器的盘旋转, 因此，每个字母在多码转换单一字母加密后的密码字母改变.

交换单元由形成 3 光盘, 它们由两个通过连接的两个 26 导电缺口, 堆叠的三个盘的更上游有一个硬盘这反过来又 26 凹口与键盘和与灯泡系统中，每个连接, 而在堆栈的底部有一个最后一张光盘说riflessore, 在其中凹口是由两个通过13根内部导线连接的两个. 这意味着该电路被每个战斗键盘字母时关闭, 使得通过各个圆盘的电触头的每个字母被加密七次, 可以看出，riflessore的功能是反映信号回 (见图 8).

其他记录在旋转方面的操作规则, 第二个是，他进行了局部旋转前者采取了一整圈之后才, 并且同样地，第三是基于第二. 这样的机器可以谢尔比乌斯有26x26x26 = 17576 更换程序.

我们帧操作之谜

待指定的第一个参数是按照一定的结构的热交换器的开始的消息的加密前的放置, 这个设置是一个真正的关键 (人物 6). 要加密消息谜运营商将根据每天的关键所在换热器, 本机键盘上输入的消息，他的结果发送用无线电接收器. 这种类型的键盘他的恩尼格玛密码机对加密的消息, 在其上交换是根据先前使用的相同的每日键排列, 而他所得到的消息显然. 与此操作是由于精确地引入riflessore的简单性, 这是该系统的点迅速蔓延的一个, 使用如此简单，它使得它适用于任何人. 与谜实现安全, 他没有给机器的复杂性, 但大量的组合，一个敌人将不得不检查初始设置. 实际上假设一键尽量分钟要花两个星期发现了一个单日的关键. 所有这一切都是通过两个实质性的变化进一步提高, 第一个变化是关于建造，以便可移动，以便他们可以与其他或它们之间的交流被替换器. 这一措施增加了按键的数量的因素 6, 因为 3 可互换的元件可以被组合 6 不同的方法. 第二发展是键盘和所述第一转子之间的多个插座面板的插入 (见图. 7).

通过这样的面板发送器可能包括一些电缆以便交换两个字母的插头放置单元交换的前, 可能交换的数量是六个二十六个字母, 那么其他20封信不交换. 我们可以, 然后, 尽量让这样一个机器的计算复杂度摘要, 在组合键数量而言，其必须产生以操作蛮力攻击: 器 (一个转子) 他们可以定向在每 26 MODI, 那么所有三个生成26x26x26 = 17576 组合; 那么单元咬人内三个器可以放置在不同的相互位置, 总结如下: 123, 132, 213, 231, 312, 321. 然后，他们被允许 6 转子的不同的位置相互; 最后，与所述多个插座面板的可能的组合 12 (6×2) 在信 26 许多 (要准确 100.391.791.500). 所以通过上述可能性相乘而获得的键的总数:

17.576 X 6 X 100.391.791.500 =大约 10 百万十亿.

尽管简单的元素形成, 因此, 这些后者的组合产生的密码机具有的结构复杂度的高计算复杂度不高. 最初，这个发明并没有得到大的扩散, 成本高的可能性没有真正的理解是主要的原因. 最终德国军队以防止优点，海军在二战期间有他们的加密通信的拦截英语, 他们决定采用谜. 在 1925 它是有组织的大规模生产，二十年之内，德国军队在他们的处置有很好 30000 标本.

第一次尝试密码分析: IL密码办公室

赢得了第一次世界大战联军中败下阵来的通讯失去了兴趣. 监测活动几乎完全停止 1926, 什么时候使用谜的开始. 只有波兰, 德国和俄罗斯之间夹, 他被占用经营恒定持久的通讯监控行动

德国. 特别是，一个特殊的办公室打电话 密码局, 波兰办公人物, 他负责消息的分析，并成立了第一个工作小组来处理与谜操作编码. 这项工作有几个令人鼓舞的结果, 至少在最初阶段, 直到十一月 1931, 由于间谍工作能够产生之谜的军用版的翻版. 一个非常辛苦的工作，通过谜提供的安全性的开始是由机器本身没有代表, 但在非常高的数字组合进行每日监测，以找到问题的关键. 它后来被采纳为每个消息一个新的密钥, 该消息密钥. 这个密钥是使用对准键在一排在消息的开始处发送和指示通过每日重复两次, 重复使用的敌人解码之谜. 因此，消息键来调整机器单个帖子的新配置. 例如，如果每天FBK是关键和VHB的关键信息 (双方表示器的取向), 发送方运营商将VHBVHB类型为清除该消息的开头. 通过加密的消息，我们把那些信件将成为GHUBJE (应当指出的是，串的前半部分是从后者不同，因为谜每个字母后自动改变了热交换器的结构). 加密邮件键后，操作员将VHB的交换和加密消息本身. 接收方调整了汽车上FBK, 日常的关键, 他破译接收到的消息的前六个字母, 然后取得的关键信息, 他将使VHB的交换，可能破译的文字. 继那些负责的 密码局 他们决定聘请数学家做研究，以破译之谜产生的消息. 他们选择这些数学加密在波兹南大学组织的课程, 最亮的当属年轻 马里安·雷耶夫斯基 (人物 9).

经过学徒Rejewski短段设定为在工作之谜. 令人惊奇的是，得益于通信密钥信息的开头的双重复的亮度三个月内，你设法得到第一信息的解密的顶部. 息中的主要重复的是，在连续地在每个通信开始加密两次的密钥消息. 这意味着，第一和第四封信密切相关器的位置, 以及第二和第五和第三和第六. 因为消息被拦截Rejewski新材料必须完成的对应表. 多亏了他们，他设法在一个简单的解密信息. 之后Rejewski能计划, 适应其掌握的一些谜副本, 这automatizzava日常关键的追求设备快速检查 17576 组合查找器的转子的位置. 这些设备被称为“炸弹”和, 由于器可以放置在六个不同需要的六大“炸弹”，在并行工作职位. 如谜已经表示自动加密处理, 所以Rejewski的“弹”表示的自动解密. 在结束 1938 破译之谜的消息波兰人成功遭受了沉重的挫折，由于推出新措施，以增加机器的安全性. 事实上，中 1938 和 1939 德国改变了加密规则和增加转子的数 3 一个 5 让波兰人的方法失去了它的效力. 当时谜消息由办公室波兰数字解码是偶然.

随着新的交换传递的组合数 6 一个 60 其中其他的结构必要 54 “炸弹”, 一些用于BIURO Szyfrow的预算是不可能的. 另外随着增加的多个插座面板交换了信件从12走到二十二十带来可能的密钥数 159 十亿十亿. 后来因为事件的压力，当战争变得越来越某些后BIURO Szyfrow决定公布之谜的进展, 迄今秘密, 以便能够更强大，更丰富的盟国英国和法国, 为摸索着继续工作, 阻止德国人了解如何成功, 于是就诞生了布莱切利园集团的密码破译.

Bletchley公园

中期 1939 密码分析研究，移居到英国在住所 白金汉郡 命名 布莱切利园. 在这个城市它奠定了总部 政府代码和密码学校 (GC&CS).

该组织内饰是基于一个单一的办公室，与一个话题讨论, 然后，一个部门被称为在“小屋”. 每间小屋均对应一个号码，不同的任务, 例如在夏克 6 他参加破译之谜的消息. 在服务就业的人数通过了两百 1939 约七千冲突结束的. 在Capanna研究 6 是至关重要, 考虑到不列颠之战中的密码破译专家往往能够提供皇家空军命令的地方，德国突袭的时间. 来自波兰的密码专家传递的观念开始, 英语的同事们能够找到有利于日常的关键在发现漏洞等, 他们称之为“cillies”. A“cilly”谜并没有涉及到机器的结构存在缺陷, 但到了错误的使用，如果是. 许多运营商使用的三个相邻的字母键盘上的按键消息, 它可以更容易猜测密钥本身. 其他错误是那些负责密码的汇编，试图使按键难以预测的工作, 在相同的键的数量强加的限制. 他们建立了，没有人能换热器占据了连续两天在同一位置，并且每封信不应该与之前和/或之后的一个混淆. 这些措施导致减少超过百分之五十热交换器的展示位置，并以英语cryptoanalysts相当便利号码. 最关键的情况作出谜密码分析由于连续进化是有机器在其使用, 得到了由CG的所有员工付出巨大努力&CS之间谁给了最显著贡献谜战败的员工是 阿兰·图灵, 他的不可判定问题的研究及其通用算法解算器最知名的, 现代计算机理论预期.

图灵有很大的启示，建立密码分析的新方法的事实是，许多被截获的消息有相当的刚性结构，它常常碰巧的是定期发送的消息 (如天气预报) 他们必须在固定的位置相同的话. 例如，一些类型的消息的第二行的前六个字母对应于单词“润湿剂” (天气). 这构成了密码分析的行话什么所谓的“摇篮”, 即，明文的片段，可以考虑不密码分析的基础上扣除.

图灵专注于一个特定的婴儿床，并再次发现了链, 但他们担心的明文字母和加密文本婴儿床.

在图 13 它显示一个可能的婴儿床和级联. 在图中分析级联可以识别nell'assetto“一”, Enigma密码 “W” 为 “E”, 而nell'assetto “A + 1”, Enigma密码“和”怎么做“T”, 最后nell'assetto “A + 3”, 谜奇弗拉“T”来“W”. 从这个简单的例子图灵开发循环内的关系的所有影响，并且基于此设计的电路，连接三个谜机器与机器的输入和下一继输出之间铺设电缆在图中示出的逻辑图 14.

该方案实现了通过灯泡的自动验证处理，将被发现的正确结构时被接通. 注意，在图中示出在多个插槽板施加一定的连接的电路图, 其中在密码分析的时间, 这是不知道的事, 然后电路必须以这样的方式被构造为以消除面板多个套接字的效果, 因为仅需要将第一组换热器的输出与所述第二组中的L1输入端连接. 因为这个值是不知道是必要的链接 26 第一组的输出 26 第二形成的输入 26 电路, 分别配备有一个灯泡，以突出的闭合. 在结束, 发现了换热器的正确方向, 所述电路中的一个被关闭导致灯泡的点火. 但是到现在为止，我们还没有考虑转子的交换的可能性. 我们推测这种交换mutassero方向每秒钟, 完成所有方向的操作也就花了五小时控制, 更实现这种控制，我们需要一定的并行. 因此，如果使用的转子五个和密码机可用，仅包含三连 60 组合, 据估计，来控制所有规定

这是必须的 60 三个机一组并行工作. 另一个要考虑的方面是，为了确定所述多个插座面板的结构是必要的，以从部分解密密文操作. 我们列出的什么被称为“图灵炸弹”的主要特点, 这种机器有一个平均成本 100000 磅，完全实现了第一次的开始 1940. 每个炸弹是由十二个热交换器的谜电连接的. 第一架原型机并没有很好地工作和建设的完成，在使用谜的一些显着的变化相吻合, 主要是他停止重复消息密钥, 这导致了一个改进版的建设称为炸弹“AGNUS棣”.

这图灵炸弹的版本有机会回到六十分钟最大日键, 但它的操作并不完全自主和独立谁使用的人员. 该车的主要问题是从“摇篮”启动需求, 但它仅是一个假设，即密码破译了, 想象某一个词显然会在一定的位置. 倘若有预测的婴儿床是一个错误, 它是通过分析假想的明文和密文，以发现错误. 要了解这个过程中我们做出了榜样, 在婴儿床旁边的密码的纯文本部分，但你必须有它连接到正确的信件的安全性.