Enigma-chifferet var et feltchiffer som ble brukt av tyskerne under andre verdenskrig. Enigma er en av de mest kjente krypteringsmaskinene i historien. Den første Enigma-maskinen ble oppfunnet av en tysk ingeniør ved navn Arthur Scherbius på slutten av første verdenskrig. Den har blitt brukt kommersielt siden tidlig på 1920-tallet og ble også brukt av militære og offentlige tjenester i en rekke land, inkludert Tyskland, før og under andre verdenskrig for å overføre kodede meldinger. Mange forskjellige Enigma-modeller er produsert, men den tyske militærmodellen og det tyske "Enigma"-chifferet er de mest kjente og omt alte.
Cracking the Enigma-chiffer under andre verdenskrig
Noen historikere mener at bruddet på Enigma-chifferet var den viktigste seieren for de allierte maktene under andre verdenskrig. Enigma-maskinen tillot milliarder av måter å kode meldinger på, noe som gjorde det utrolig vanskelig for andre land å bryte tyske koder under andre verdenskrig. En stund virket koden usårbar. Så Alan Turing ogandre forskere utnyttet flere feil i implementeringen av Enigma-koden og fikk tilgang til tyske kodebøker, slik at de kunne lage en maskin k alt Bombe. Hun hjalp til med å bryte de vanskeligste versjonene av Enigma. Polen utstedte i 2007 en mynt til ære for 75-årsjubileet for brudd på Enigma-chifferet - 2 złoty fra nordlig gull. I midten er Polens våpenskjold, og i en sirkel er det en Enigma-hjul-relle.
Betydningen av å bryte chifferen for allierte
Noen historikere mener at Enigma-hakket var den viktigste enkeltseieren for de allierte maktene under andre verdenskrig. Ved å bruke informasjonen de dechiffrerte fra tyskerne, klarte de allierte å forhindre mange angrep. Men for å unngå mistanke om at de fant en måte å tyde meldingene på, måtte de allierte tillate noen angrep, til tross for at de hadde kunnskapen til å stoppe dem. Dette er beskrevet i filmen "The Imitation Game", utgitt i 2014.
Maskin "Enigma": beskrivelse, komponenter
Enigma-maskinen består av flere deler, inkludert tastatur, brett, rotorer og interne elektroniske kretser. Noen av dem har tilleggsfunksjoner. Kodede meldinger var et sett med bokstaver som ble til en tydelig setning når de ble dechiffrert. Enigma-maskiner bruker en form for substitusjonskryptering. Substitusjonskryptering er en enkel måte å kode meldinger på, men slike koder er ganske enkle å bryte. Men Enigma-maskinen er konstruert slik at den rette rotoren går fremén posisjon umiddelbart etter at du har trykket på enter-tasten. Dermed begynner krypteringen av bokstavene faktisk mens rotorene er i posisjonen før AAA. Vanligvis er denne stillingen AAZ.
Hvordan Enigma-chifferet fungerer
Et enkelt eksempel på et substitusjonskrypteringsskjema er Cæsar-chifferet. Det består i å endre plassen til hver bokstav i alfabetet. For eksempel, når den forskyves med 3 plasser, vil bokstaven A ta plassen til G. Men Enigma-maskinchifferet var utvilsomt mye kraftigere enn det enkle Cæsar-chifferet. De bruker en form for erstatningssiffer, men hver gang en bokstav ble matchet mot en annen, endret hele kodingsskjemaet seg. Varianter av Enigma-chiffer - på bildet nedenfor.
Etter å ha trykket på hver knapp, beveger rotorene seg og dirigerer strømmen i en annen bane til en annen åpen bokstav. For det første tastetrykket genereres således én koding, og for det andre tastetrykket en annen. Dette øker antallet mulige kode alternativer betraktelig, for hver gang en tast trykkes på Enigma-maskinen, dreier rotorene og koden endres.
Prinsippet til Enigma-maskinen
Når en tast trykkes på tastaturet, beveger en eller flere rotorer seg for å danne en ny rotorkonfigurasjon som vil kode en bokstav som en annen. Strøm flyter gjennom maskinen og ett lys på lampebordet lyser for å indikere utgangsbokstaven. Et eksempel på en Enigma-chiffer så slik ut: hvis P-tasten trykkes, og Enigma-maskinen koder denne bokstaven som A, pålampepanelet vil lyse A. Hver måned mottok Enigma-operatører kodebøker som indikerte hvilke innstillinger som ville bli brukt hver dag.
Krypteringsskjema
Kretsen lignet på et gammeldags telefonpatchpanel som har ti ledninger, med to ender i hver ledning som kan kobles til en kontakt. Hver pluggledning kan pare to bokstaver ved å koble den ene enden av ledningen til en bokstavspor og den andre enden til den andre bokstaven. De to bokstavene i paret vil bytte, så hvis B er koblet til G, blir G B og B blir G. Dette gir et ekstra lag med kryptering for militæret.
Meldingskoding
Hver maskinrotor har 2626 tall eller bokstaver. Enigma-maskinen kan bruke tre rotorer om gangen, men disse kan endres fra fem sett, noe som resulterer i tusenvis av mulige konfigurasjoner. "Nøkkelen" til Enigma-chifferet består av flere elementer: rotorene og deres rekkefølge, deres utgangsposisjoner og forskyvningsskjemaet. Forutsatt at rotorene beveger seg fra venstre til høyre, og bokstaven A skal krypteres, så når bokstaven A er kryptert, er hver rotor i sin opprinnelige posisjon - AAA. Når rotorene beveger seg fra venstre til høyre, vil tegnet A gå gjennom den tredje først. Hver rotor utfører en erstatningsoperasjon. Derfor, etter at tegnet A passerer gjennom den tredje, kommer det ut som B. Nå legges bokstaven B inn gjennom den andre rotoren, hvor den erstattes av J, og i den første J endres til Z. Etter at Enigma-chifferet passerergjennom alle rotorene går den til deflektoren og går gjennom en annen enkel utskifting.
Nøkkel for å dekryptere meldinger
Etter at du har gått ut av reflektoren, sendes meldingen gjennom rotorene i motsatt retning, med omvendt erstatning brukt. Etter det vil symbolet A bli til U. Hver rotor, på felgen, har et alfabet, slik at operatøren kan sette en bestemt sekvens. For eksempel kan operatøren rotere den første rotoren for å vise D, rotere den andre for å vise K, og rotere den tredje sporet for å vise P. Med det første settet med tre tall eller bokstaver vist på avsenderens maskin da han begynte å skrive meldingen, kan mottakeren dekode den ved å sette den identiske Enigma-maskinen til de opprinnelige avsenderinnstillingene.
Ulemper med Enigma-krypteringsmetode
Den største ulempen med Enigma-chifferet var at bokstaven aldri kunne kodes som den er. Med andre ord, A vil aldri bli kodet som A. Dette var en stor feil i Enigma-koden fordi den ga en del informasjon som kunne brukes til å dekryptere meldinger. Hvis dekodere kunne gjette ordet eller setningen som sannsynligvis vil vises i meldingen, vil denne informasjonen hjelpe dem med å tyde koden. Siden tyskerne alltid sendte værmeldingen i begynnelsen og vanligvis inkluderte en setning med sin tradisjonelle hilsen på slutten av meldingen, ble det funnet setninger som tilnærmetdekodere for å løse opp.
Alan Turing og Gordon Welchmans bil
Alan Turing og Gordon Welchman utviklet en maskin k alt Bombe som brukte elektriske kretser for å dechiffrere en Enigma-kodet melding på mindre enn 20 minutter. Bombe-maskinen forsøkte å bestemme rotorinnstillingene og Enigma-maskinkretsene som ble brukt til å sende en gitt kodet melding. Det standard britiske Bombe-kjøretøyet var i hovedsak 36 Enigma-kjøretøyer koblet sammen. Dermed modellerte hun flere Enigma-maskiner samtidig.
Hvordan bomben så ut
De fleste Enigma-maskiner hadde tre rotorer, og hver av Enigma-simulatorene i Bombe hadde tre trommer, en for hver rotor. Bombes trommer var fargekodet for å matche rotoren de simulerte. Trommene ble arrangert slik at toppen av de tre simulerte Enigmas venstre rotor, den midterste simulerte den midtre rotoren, og den nederste simulerte høyre rotor. For hver fullstendig rotasjon av de øvre hjulene ble de midterste hjulene økt med én posisjon, det samme skjedde med de midtre og nedre hjulene, noe som brakte det totale antallet posisjoner til 17 576 posisjoner til Enigma-maskinen med 3 rotorer.
Dekoderarbeid
For hver rotorkonfigurasjon, ved hver omdreining av tromlene, gjorde Bombe-maskinen en antagelse om kretsoppsettet, for eksempel at A er koblet til Z. Hvis antagelsen viste seg å være feil, avviste maskinen den og brukte den ikke igjen, og brukte ikke tid på å sjekkenoen av disse senere. Bombe-maskinen skiftet rotorposisjonene og valgte en ny gjetning og gjentar denne prosessen inntil et tilfredsstillende innstillingsarrangement vises. Hvis maskinen "gjettet" at A var koblet til Z, så forsto den at B måtte kobles til E, og så videre. Hvis testen ikke resulterte i en selvmotsigelse, ville maskinen stoppe og dekoderen ville bruke den valgte konfigurasjonen som nøkkelen til meldingen.
