Šifra Enigma je bila terenska šifra, ki so jo uporabljali Nemci med drugo svetovno vojno. Enigma je eden najbolj znanih šifrirnih strojev v zgodovini. Prvi stroj Enigma je izumil nemški inženir po imenu Arthur Scherbius ob koncu prve svetovne vojne. Komercialno se uporablja od zgodnjih dvajsetih let prejšnjega stoletja, uporabljale pa so ga tudi vojaške in vladne službe številnih držav, vključno z Nemčijo, pred in med drugo svetovno vojno za prenos kodiranih sporočil. Izdelanih je bilo veliko različnih modelov Enigma, vendar sta nemški vojaški model in nemška šifra "Enigma" najbolj znana in obravnavana.
Razbijanje šifre Enigma med drugo svetovno vojno
Nekateri zgodovinarji verjamejo, da je bila razbijanje šifre Enigma najpomembnejša zmaga zavezniških sil med drugo svetovno vojno. Stroj Enigma je omogočal na milijarde načinov za kodiranje sporočil, zaradi česar je drugim državam neverjetno težko razbiti nemške kode med drugo svetovno vojno. Nekaj časa se je koda zdela neranljiva. Nato Alan Turing indrugi raziskovalci so izkoristili več pomanjkljivosti pri izvajanju kode Enigma in pridobili dostop do nemških šifrantov, kar jim je omogočilo, da ustvarijo stroj, imenovan Bombe. Pomagala je razbiti najtežje različice Enigme. Poljska je leta 2007 izdala kovanec v čast 75. obletnici zloma šifre Enigma - 2 złoty iz severnega zlata. V sredini je grb Poljske, v krogu pa kolo Enigma-relle.
Pomen razbitja šifre za zaveznike
Nekateri zgodovinarji verjamejo, da je bil vdor v Enigmo najpomembnejša zmaga zavezniških sil med drugo svetovno vojno. Z uporabo informacij, ki so jih dešifrirali od Nemcev, so zavezniki lahko preprečili številne napade. Toda da bi se izognili sumu, da so našli način za dešifriranje sporočil, so morali zavezniki dovoliti nekaj napadov, kljub dejstvu, da so imeli znanje, da jih ustavijo. To je opisano v filmu "The Imitation Game", ki je izšel leta 2014.
stroj "Enigma": opis, komponente
Stroj Enigma je sestavljen iz več delov, vključno s tipkovnico, ploščo, rotorji in notranjimi elektronskimi vezji. Nekateri od njih imajo dodatne funkcije. Kodirana sporočila so bila niz črk, ki so se ob dešifriranju spremenile v jasen stavek. Stroji Enigma uporabljajo obliko nadomestnega šifriranja. Nadomestno šifriranje je preprost način za kodiranje sporočil, vendar je takšne kode dokaj enostavno zlomiti. Toda stroj Enigma je zasnovan tako, da se desni rotor premika naprejeno mesto takoj po pritisku na tipko enter. Tako se šifriranje črk dejansko začne, ko so rotorji v položaju pred AAA. Običajno je ta položaj AAZ.
Kako deluje šifra Enigma
Preprost primer sheme nadomestnega šifriranja je Cezarjeva šifra. Sestoji iz spreminjanja mesta vsake črke abecede. Na primer, če se premakne za 3 mesta, bo črka A prevzela mesto G. Toda strojna šifra Enigma je bila nedvomno veliko močnejša od preproste Cezarjeve šifre. Uporabljajo obliko nadomestnih šifr, vendar se vsakič, ko se črka ujema z drugo, spremeni celotna shema kodiranja. Različice šifrov Enigma - na spodnji fotografiji.
Po pritisku na vsak gumb se rotorji premaknejo in usmerijo tok po drugi poti do druge odprte črke. Tako se za prvi pritisk tipke ustvari eno kodiranje, za drugi pritisk pa drugo. To močno poveča število možnih možnosti kodiranja, saj se ob vsakem pritisku na tipko na stroju Enigma rotorji obrnejo in koda se spremeni.
Načelo stroja Enigma
Ko pritisnete tipko na tipkovnici, se en ali več rotorjev premakne in tvori novo konfiguracijo rotorja, ki bo eno črko kodirala kot drugo. Skozi stroj teče tok in ena lučka na plošči svetilke zasveti, da označuje izhodno črko. Primer šifre Enigma je izgledal takole: če pritisnete tipko P in stroj Enigma to črko kodira kot A, naplošča luči bo osvetlila A. Vsak mesec so operaterji Enigme prejeli šifrante, v katerih je bilo razvidno, katere nastavitve se bodo uporabljale vsak dan.
Šema šifriranja
Vezje je bilo podobno staromodni telefonski plošči, ki ima deset žic, z dvema koncema v vsaki žici, ki ju je mogoče priključiti v vtičnico. Vsaka vtična žica lahko združi dve črki tako, da en konec žice povežete z eno črkovno režo, drugi konec pa z drugo črko. Dve črki v paru se bosta zamenjali, tako da če je B povezan z G, G postane B in B postane G. To zagotavlja dodatno plast šifriranja za vojsko.
Kodiranje sporočil
Vsak rotor stroja ima 2626 številk ali črk. Stroj Enigma lahko uporablja tri rotorje hkrati, vendar jih je mogoče spremeniti iz petih nizov, kar ima za posledico na tisoče možnih konfiguracij. "Ključ" šifre Enigma je sestavljen iz več elementov: rotorjev in njihovega vrstnega reda, njihovih začetnih položajev in sheme premika. Ob predpostavki, da se rotorji premikajo od leve proti desni in da je črka A šifrirana, potem ko je črka A šifrirana, je vsak rotor v svojem prvotnem položaju - AAA. Ko se rotorji premikajo od leve proti desni, bo znak A najprej šel skozi tretjega. Vsak rotor opravi operacijo zamenjave. Potem ko znak A preide skozi tretji, se pojavi kot B. Zdaj se črka B vnese skozi drugi rotor, kjer se nadomesti z J, v prvem pa se J spremeni v Z. Po prehodu šifre Enigmaskozi vse rotorje gre do deflektorja in gre skozi drugo preprosto zamenjavo.
Ključ za dešifriranje sporočil
Po izstopu iz reflektorja se sporočilo pošlje skozi rotorje v nasprotni smeri, z obratno zamenjavo. Po tem se bo simbol A spremenil v U. Vsak rotor na robu ima abecedo, tako da lahko operater nastavi določeno zaporedje. Na primer, operater lahko zavrti prvi rotor, da prikaže D, zavrti drugega, da prikaže K, in zavrti tretjo režo, da prikaže P. Z začetnim nizom treh številk ali črk, prikazanih na pošiljateljevem stroju, ko je začel tipkati sporočilo, ga lahko prejemnik dekodira tako, da nastavi svoj enak stroj Enigma na začetne nastavitve pošiljatelja.
Pomanjkljivosti metode šifriranja Enigma
Glavna pomanjkljivost šifre Enigma je bila, da črke nikoli ni bilo mogoče kodirati tako, kot je. Z drugimi besedami, A nikoli ne bo kodiran kot A. To je bila velika napaka v kodi Enigma, ker je zagotavljala del informacij, ki bi jih bilo mogoče uporabiti za dešifriranje sporočil. Če bi dekoderji lahko uganili besedo ali besedno zvezo, ki bi se verjetno pojavila v sporočilu, bi jim te informacije pomagale dešifrirati kodo. Ker so Nemci vedno poslali vremensko sporočilo na začetku in običajno na koncu sporočila vključili frazo s svojim tradicionalnim pozdravom, so se našli stavki, ki sodekoderji za razplet.
avto Alana Turinga in Gordona Welchmana
Alan Turing in Gordon Welchman sta razvila stroj, imenovan Bombe, ki je uporabil električno vezje za dešifriranje sporočila, kodiranega Enigma, v manj kot 20 minutah. Naprava Bombe je poskušala določiti nastavitve rotorja in vezje stroja Enigma, ki se uporablja za pošiljanje danega kodiranega sporočila. Standardno britansko vozilo Bombe je bilo v bistvu 36 vozil Enigma, povezanih skupaj. Tako je modelirala več strojev Enigma hkrati.
Kako je izgledala bomba
Večina strojev Enigma je imela tri rotorje, vsak od simulatorjev Enigma v Bombeju pa je imel tri bobne, po enega za vsak rotor. Bobni Bombe so bili barvno označeni, da se ujemajo z rotorjem, ki so ga simulirali. Bobni so bili razporejeni tako, da je zgornji del treh simuliral levi rotor Enigme, srednji je simuliral srednji rotor, spodnji pa desni rotor. Za vsako popolno rotacijo zgornjih kolutov so se srednji koluti povečali za eno pozicijo, enako se je zgodilo s srednjim in spodnjim kolutom, s čimer se je skupno število pozicij 3-rotorskega stroja Enigma spravilo na 17.576 pozicij.
dekodirnik
Za vsako konfiguracijo rotorja, pri vsakem obratu bobnov, je stroj Bombe naredil predpostavko o nastavitvi vezja, na primer, da je A povezan z Z. Če se je predpostavka izkazala za napačno, je stroj zavrnil ga in ga ni več uporabil in ni porabil časa za preverjanjekateri koli od teh kasneje. Stroj Bombe je premaknil položaje rotorja in izbral novo ugibanje ter ta postopek ponavlja, dokler se ne pojavi zadovoljiva nastavitev. Če je stroj "uganil", da je A povezan z Z, potem je razumel, da mora biti B povezan z E itd. Če test ne bi povzročil protislovja, bi se stroj ustavil in dekoder bi uporabil izbrano konfiguracijo kot ključ do sporočila.
