Enigma šifras buvo lauko šifras, kurį vokiečiai naudojo Antrojo pasaulinio karo metais. „Enigma“yra viena garsiausių šifravimo mašinų istorijoje. Pirmąjį Enigma mašiną išrado vokiečių inžinierius Arthuras Scherbiusas Pirmojo pasaulinio karo pabaigoje. Jis buvo naudojamas komerciniais tikslais nuo XX a. 20-ųjų pradžios, o prieš Antrąjį pasaulinį karą ir jo metu jį naudojo daugelio šalių, įskaitant Vokietiją, karinės ir vyriausybinės tarnybos, kad perduotų koduotus pranešimus. Buvo pagaminta daug įvairių „Enigma“modelių, tačiau vokiškas karinis modelis ir vokiškas „Enigma“šifras yra labiausiai žinomi ir aptariami.
Enigma šifro įlaužimas Antrojo pasaulinio karo metu
Kai kurie istorikai mano, kad „Enigma“šifro sulaužymas buvo svarbiausia sąjungininkų pergalė Antrojo pasaulinio karo metu. „Enigma“mašina leido užkoduoti pranešimus milijardais būdų, todėl kitoms šalims buvo neįtikėtinai sunku sulaužyti vokiškus kodus Antrojo pasaulinio karo metu. Kurį laiką kodas atrodė nepažeidžiamas. Tada Alanas Turingas irkiti tyrinėtojai išnaudojo keletą „Enigma“kodo įgyvendinimo trūkumų ir gavo prieigą prie vokiškų kodų knygų, o tai leido jiems sukurti mašiną, pavadintą „Bombe“. Ji padėjo sulaužyti sunkiausias Enigmos versijas. Lenkija 2007 m. išleido monetą, skirtą 75-osioms Enigmos šifro sulaužymo metinėms – 2 zlotai iš šiaurinio aukso. Centre – Lenkijos herbas, o apskritime – Enigma ratas-relle.
Sąjungininkų šifro sulaužymo prasmė
Kai kurie istorikai mano, kad „Enigma“įsilaužimas buvo vienintelė svarbiausia sąjungininkų pergalė Antrojo pasaulinio karo metu. Naudodami informaciją, kurią iššifravo iš vokiečių, sąjungininkai sugebėjo užkirsti kelią daugeliui išpuolių. Tačiau norėdami išvengti įtarimų, kad jie rado būdą iššifruoti pranešimus, sąjungininkai turėjo leisti kai kuriuos išpuolius, nepaisant to, kad jie turėjo žinių jas sustabdyti. Tai aprašyta filme „Imitacijos žaidimas“, išleistame 2014 m.
Mašina "Enigma": aprašymas, komponentai
Enigma mašina susideda iš kelių dalių, įskaitant klaviatūrą, plokštę, rotorius ir vidines elektronines grandines. Kai kurie iš jų turi papildomų funkcijų. Užkoduoti pranešimai buvo raidžių rinkinys, kuris iššifruotas virsta aiškiu sakiniu. Enigma mašinos naudoja pakaitinio šifravimo formą. Pakaitinis šifravimas yra paprastas būdas koduoti pranešimus, tačiau tokius kodus gana lengva sulaužyti. Tačiau Enigma mašina sukurta taip, kad tinkamas rotorius juda į priekįvienoje pozicijoje iškart paspaudus įvesties klavišą. Taigi, raidžių šifravimas iš tikrųjų prasideda, kai rotoriai yra padėtyje prieš AAA. Paprastai ši pozicija yra AAZ.
Kaip veikia Enigma šifras
Paprastas pakaitinio šifravimo schemos pavyzdys yra Cezario šifras. Jį sudaro kiekvienos abėcėlės raidės vietos pakeitimas. Pavyzdžiui, paslinkus 3 vietomis, raidė A užims G vietą. Tačiau Enigma mašininis šifras neabejotinai buvo daug galingesnis už paprastą Cezario šifrą. Jie naudoja pakaitinių šifrų formą, tačiau kiekvieną kartą, kai raidė buvo suderinta su kita, visa kodavimo schema pasikeitė. Enigma šifrų variantai – toliau esančioje nuotraukoje.
Paspaudus kiekvieną mygtuką, rotoriai juda ir nukreipia srovę kitu keliu į kitą atvirą raidę. Taigi, pirmam klavišo paspaudimui generuojama viena koduotė, o antram klavišo paspaudimui – kita. Tai labai padidina galimų kodavimo parinkčių skaičių, nes kiekvieną kartą paspaudus Enigma mašinos klavišą, rotoriai sukasi ir kodas pasikeičia.
Enigma mašinos principas
Kai klaviatūroje paspaudžiamas klavišas, vienas ar keli rotoriai pasislenka ir sudaro naują rotoriaus konfigūraciją, kuri užkoduos vieną raidę kaip kitą. Srovė teka per mašiną ir lempos plokštėje užsidega viena lemputė, rodanti išvesties raidę. Enigma šifro pavyzdys atrodė taip: jei paspaudžiamas P klavišas, o Enigma mašina užkoduoja šią raidę kaip A,lempos skydelyje užsidegs A. Kiekvieną mėnesį Enigma operatoriai gaudavo kodų knygeles, kuriose nurodyta, kurie nustatymai bus naudojami kiekvieną dieną.
Šifravimo schema
Schema buvo panaši į senamadišką telefono skydelį, kuriame yra dešimt laidų, kurių kiekvienoje laidoje yra du galai, kuriuos galima prijungti prie lizdo. Kiekvienas kištuko laidas gali suporuoti dvi raides, vieną laido galą prijungus prie vienos raidės lizdo, o kitą galą prie kitos raidės. Dvi raidės poroje pasikeis, taigi, jei B yra prijungtas prie G, G tampa B, o B tampa G. Tai suteikia papildomą šifravimo sluoksnį kariškiams.
Pranešimo kodavimas
Kiekvienas mašinos rotorius turi 2626 skaičius arba raides. „Enigma“mašina vienu metu gali naudoti tris rotorius, tačiau juos galima pakeisti iš penkių rinkinių, todėl galimi tūkstančiai galimų konfigūracijų. Enigma šifro „raktas“susideda iš kelių elementų: rotorių ir jų eilės, pradinės padėties ir poslinkio schemos. Darant prielaidą, kad rotoriai juda iš kairės į dešinę, o raidė A turi būti šifruojama, tada užšifravus raidę A, kiekvienas rotorius yra pradinėje padėtyje – AAA. Rotoriams judant iš kairės į dešinę, veikėjas A pirmiausia pereis trečiąjį. Kiekvienas rotorius atlieka pakeitimo operaciją. Todėl po to, kai simbolis A praeina per trečiąjį, jis išeina kaip B. Dabar raidė B įvedama per antrąjį rotorių, kur ji pakeičiama J, o pirmajame J pakeičiama į Z. Kai Enigma šifras praeinaper visus rotorius, jis patenka į deflektorių ir pereina kitą paprastą pakeitimą.
Raktas žinutėms iššifruoti
Išėjus iš atšvaito, pranešimas siunčiamas per rotorius priešinga kryptimi ir taikomas atvirkštinis pakeitimas. Po to simbolis A pavirs į U. Kiekvienas rotorius, esantis ant ratlankio, turi abėcėlę, todėl operatorius gali nustatyti tam tikrą seką. Pavyzdžiui, operatorius gali pasukti pirmąjį rotorių, kad būtų rodomas D, pasukti antrąjį, kad būtų rodomas K, ir pasukti trečią angą, kad būtų rodomas P. Pradinis trijų skaičių arba raidžių rinkinys rodomas siuntėjo įrenginyje, kai jis pradėjo rašyti pranešimą., gavėjas gali jį iššifruoti nustatydamas identišką „Enigma“įrenginį į pradinius siuntėjo nustatymus.
Enigma šifravimo metodo trūkumai
Pagrindinis Enigma šifro trūkumas buvo tas, kad raidė niekada negalėjo būti užkoduota tokia, kokia ji yra. Kitaip tariant, A niekada nebus užkoduotas kaip A. Tai buvo didžiulis Enigma kodo trūkumas, nes jis suteikė informacijos, kurią buvo galima panaudoti žinutėms iššifruoti. Jei dekoderiai galėtų atspėti žodį ar frazę, kuri greičiausiai pasirodys pranešime, ši informacija padėtų jiems iššifruoti kodą. Kadangi vokiečiai orų žinią visada siųsdavo pradžioje, o pranešimo pabaigoje dažniausiai įtraukdavo frazę su savo tradiciniu pasisveikinimu, buvo rasta frazių, kurios apytiksliaidekoderiai.
Alano Turingo ir Gordono Welchmano automobilis
Alanas Turingas ir Gordonas Welchmanas sukūrė mašiną, pavadintą Bombe, kuri naudojo elektros grandinę, kad iššifruotų Enigma užkoduotą pranešimą per mažiau nei 20 minučių. „Bombe“mašina bandė nustatyti rotoriaus nustatymus ir „Enigma“mašinos grandinę, naudojamą siunčiant tam tikrą koduotą pranešimą. Standartinė britų „Bombe“transporto priemonė iš esmės buvo 36 tarpusavyje sujungtos „Enigma“transporto priemonės. Taigi ji vienu metu sumodeliavo kelias Enigma mašinas.
Kaip atrodė bomba
Dauguma Enigma mašinų turėjo tris rotorius, o kiekvienas Enigma simuliatorius Bombe turėjo tris būgnus, po vieną kiekvienam rotoriui. „Bombe“būgnai buvo pažymėti spalvomis, kad atitiktų jų imituojamą rotorių. Būgnai buvo išdėstyti taip, kad iš trijų viršutinė dalis imituotų kairįjį Enigmos rotorių, vidurinė – vidurinį, o apatinė – dešinįjį. Kiekvienam pilnam viršutinių ritinių pasukimui vidurinės ritės buvo padidintos viena padėtimi, tas pats atsitiko ir su viduriniais ir apatiniais rites, todėl bendras 3 rotorių Enigma mašinos pozicijų skaičius padidėjo iki 17 576.
Dekoderio darbas
Kiekvienai rotoriaus konfigūracijai, kiekvienam būgnų apsisukimui, Bombe mašina padarė prielaidą apie grandinės sąranką, pavyzdžiui, kad A yra prijungtas prie Z. Jei prielaida pasirodė klaidinga, mašina buvo atmesta ir daugiau jo nenaudojo ir negaišo laiko tikrintibet kurį iš šių vėliau. Bombe mašina pakeitė rotoriaus padėtis ir pasirinko naują spėjimą ir kartoja šį procesą, kol pasirodys patenkinama nustatymo tvarka. Jeigu aparatas „atspėjo“, kad A prijungtas prie Z, tai suprato, kad B turi būti prijungtas prie E ir pan. Jei bandymas nesukeltų prieštaravimų, aparatas sustotų ir dekoderis pasirinktą konfigūraciją naudotų kaip pranešimo raktą.
