Cifrul Enigma a fost un cifr de câmp folosit de germani în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. Enigma este una dintre cele mai cunoscute mașini de criptare din istorie. Prima mașină Enigma a fost inventată de un inginer german pe nume Arthur Scherbius la sfârșitul Primului Război Mondial. A fost folosit comercial de la începutul anilor 1920 și a fost folosit și de serviciile militare și guvernamentale ale unui număr de țări, inclusiv Germania, înainte și în timpul celui de-al Doilea Război Mondial pentru a transmite mesaje codificate. Au fost produse multe modele Enigma diferite, dar modelul militar german și cifrul german „Enigma” sunt cele mai faimoase și discutate.
Crăparea cifrului Enigma în timpul celui de-al Doilea Război Mondial
Unii istorici cred că ruperea cifrului Enigma a fost cea mai importantă victorie pentru puterile aliate în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. Mașina Enigma a permis miliarde de moduri de a codifica mesajele, făcând incredibil de dificil pentru alte țări să încalce codurile germane în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. Pentru o vreme, codul părea invulnerabil. Apoi Alan Turing șialți cercetători au exploatat mai multe defecte în implementarea codului Enigma și au obținut acces la cărțile de coduri germane, permițându-le să creeze o mașină numită Bombe. Ea a ajutat la spargerea celor mai dificile versiuni ale Enigma. Polonia a emis în 2007 o monedă în onoarea celei de-a 75-a aniversări de la spargerea cifrului Enigma - 2 zloty din aur nordic. În centru este stema Poloniei, iar într-un cerc este o roată Enigma.
Semnificația ruperii cifrului pentru aliați
Unii istorici cred că hack-ul Enigma a fost cea mai importantă victorie pentru Puterile Aliate în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. Folosind informațiile pe care le-au descifrat de la germani, aliații au reușit să prevină multe atacuri. Dar pentru a evita suspiciunea că au găsit o modalitate de a descifra mesajele, Aliații au fost nevoiți să permită unele atacuri, în ciuda faptului că aveau cunoștințele pentru a le opri. Acest lucru este descris în filmul „The Imitation Game”, lansat în 2014.
Mașină „Enigma”: descriere, componente
Mașina Enigma constă din mai multe părți, inclusiv tastatura, placa, rotoarele și circuitele electronice interne. Unele dintre ele au caracteristici suplimentare. Mesajele codificate erau un set de litere care se transformau într-o propoziție clară atunci când erau descifrate. Aparatele Enigma folosesc o formă de criptare de substituție. Criptarea de substituție este o modalitate simplă de a codifica mesajele, dar astfel de coduri sunt destul de ușor de spart. Dar mașina Enigma este proiectată astfel încât rotorul potrivit să avansezeo poziție imediat după apăsarea tastei Enter. Astfel, criptarea literelor începe efectiv în timp ce rotoarele sunt în poziția anterioară AAA. De obicei, această poziție este AAZ.
Cum funcționează cifrul Enigma
Un exemplu simplu de schemă de criptare de substituție este cifrul Caesar. Constă în schimbarea locului fiecărei litere a alfabetului. De exemplu, atunci când este deplasată cu 3 locuri, litera A va lua locul lui G. Dar cifrul mașinii Enigma a fost, fără îndoială, mult mai puternic decât simplul cifru Caesar. Ei folosesc o formă de cifruri de substituție, dar de fiecare dată când o literă a fost comparată cu alta, întreaga schemă de codificare se schimba. Variante ale cifrurilor Enigma - în fotografia de mai jos.
După apăsarea fiecărui buton, rotoarele se mișcă și direcționează curentul pe o cale diferită către o altă literă deschisă. Astfel, pentru prima apăsare a tastei, se generează o codificare, iar pentru a doua apăsare a tastei, alta. Acest lucru crește foarte mult numărul de opțiuni posibile de codare, deoarece de fiecare dată când o tastă este apăsată pe aparatul Enigma, rotoarele se rotesc și codul se schimbă.
Principiul mașinii Enigma
Când o tastă este apăsată pe tastatură, unul sau mai multe rotoare se mișcă pentru a forma o nouă configurație a rotorului care va codifica o literă ca alta. Curentul trece prin mașină și o lumină de pe panoul lămpii se aprinde pentru a indica litera de ieșire. Un exemplu de cifru Enigma arăta astfel: dacă tasta P este apăsată, iar aparatul Enigma codifică această literă ca A, pepanoul lămpii va lumina A. În fiecare lună, operatorii Enigma primeau cărți de coduri care indicau ce setări vor fi utilizate în fiecare zi.
Schema de criptare
Circuitul era similar cu un panou de patch-uri de modă veche pentru telefon, care are zece fire, cu două capete în fiecare fir care poate fi conectat la o mufă. Fiecare fir de priză poate împerechea două litere conectând un capăt al firului la un slot pentru litere și celăl alt capăt la ceal altă literă. Cele două litere din pereche se vor schimba, așa că dacă B este conectat la G, G devine B și B devine G. Acest lucru oferă un nivel suplimentar de criptare pentru militari.
Codarea mesajelor
Fiecare rotor de mașină are 2626 de numere sau litere. Mașina Enigma poate folosi trei rotoare simultan, dar acestea pot fi modificate din cinci seturi, rezultând mii de configurații posibile. „Cheia” cifrului Enigma constă din mai multe elemente: rotoarele și ordinea acestora, pozițiile lor inițiale și schema de deplasare. Presupunând că rotoarele se mișcă de la stânga la dreapta și litera A urmează să fie criptată, atunci când litera A este criptată, fiecare rotor se află în poziția sa inițială - AAA. Pe măsură ce rotoarele se mișcă de la stânga la dreapta, personajul A va trece mai întâi prin al treilea. Fiecare rotor efectuează o operație de înlocuire. Prin urmare, după ce caracterul A trece prin al treilea, acesta iese ca B. Acum litera B este introdusă prin al doilea rotor, unde este înlocuită cu J, iar în primul J este schimbată în Z. După trecerea cifrului Enigmaprin toate rotoarele, merge la deflector și trece printr-o altă înlocuire simplă.
Cheie pentru decriptarea mesajelor
După ieșirea din reflector, mesajul este trimis prin rotoare în direcția opusă, cu înlocuirea inversă aplicată. După aceea, simbolul A se va transforma în U. Fiecare rotor, pe jantă, are un alfabet, astfel încât operatorul poate seta o anumită secvență. De exemplu, operatorul ar putea roti primul rotor pentru a afișa D, al doilea pentru a afișa K și al treilea slot pentru a afișa P. Cu setul inițial de trei numere sau litere afișate pe aparatul expeditorului când a început să tasteze mesajul, destinatarul îl poate decoda setând aparatul Enigma identic la setările inițiale ale expeditorului.
Dezavantajele metodei de criptare Enigma
Principalul dezavantaj al cifrului Enigma a fost că litera nu a putut fi niciodată codificată așa cum este. Cu alte cuvinte, A nu va fi niciodată codificat ca A. Acesta a fost un defect uriaș în codul Enigma, deoarece a furnizat o informație care ar putea fi folosită pentru a decripta mesajele. Dacă decodorii ar putea ghici cuvântul sau expresia care ar apărea probabil în mesaj, această informație i-ar ajuta să descifreze codul. Deoarece germanii trimiteau întotdeauna mesajul meteo la început și, de obicei, includeau o frază cu salutul lor tradițional la sfârșitul mesajului, s-au găsit fraze care aproximativdecodoare de dezlegat.
Mașina lui Alan Turing și Gordon Welchman
Alan Turing și Gordon Welchman au dezvoltat o mașină numită Bombe care folosea circuite electrice pentru a descifra un mesaj codificat Enigma în mai puțin de 20 de minute. Aparatul Bombe a încercat să determine setările rotorului și circuitele mașinii Enigma folosite pentru a trimite un anumit mesaj codificat. Vehiculul standard British Bombe era în esență 36 de vehicule Enigma legate între ele. Astfel, a modelat mai multe aparate Enigma simultan.
Cum arăta bomba
Majoritatea mașinilor Enigma aveau trei rotoare, iar fiecare dintre simulatoarele Enigma din Bombe avea trei tamburi, câte unul pentru fiecare rotor. Tamburele lui Bombe erau codificate în culori pentru a se potrivi cu rotorul pe care îl simulau. Tamburele au fost aranjate astfel încât partea de sus a celor trei să simuleze rotorul stâng al Enigma, cea din mijloc să simuleze rotorul din mijloc, iar partea de jos să simuleze rotorul din dreapta. La fiecare rotație completă a rolelor superioare, rolele din mijloc au fost mărite cu o poziție, la fel s-a întâmplat și cu rolele mijlocii și inferioare, ducând numărul total de poziții la 17.576 de poziții ale mașinii Enigma cu 3 rotoare.
Lucrarea decodorului
Pentru fiecare configurație a rotorului, la fiecare rotație a tamburului, mașina Bombe a făcut o presupunere despre configurarea circuitului, de exemplu, că A este conectat la Z. Dacă presupunerea s-a dovedit a fi falsă, mașina a respins și nu l-am folosit din nou și nu a petrecut timp verificândoricare dintre acestea mai târziu. Mașina Bombe a schimbat pozițiile rotorului și a ales o nouă presupunere și repetă acest proces până când apare un aranjament satisfăcător de setare. Dacă mașina a „ghicit” că A era conectat la Z, atunci a înțeles că B trebuie să fie conectat la E și așa mai departe. Dacă testul nu avea ca rezultat o contradicție, mașina s-ar opri și decodorul ar folosi configurația selectată ca cheie pentru mesaj.
