Rotoriem "Enigma" bija 26 pozīcijas - pēc latīņu alfabēta burtu skaita. Trīs rotori, katrs ar unikālu kontaktu vadu un atšķirīgu rotācijas ātrumu, piemēram, trešais rotors pēc katra gājiena (kodēts burts) nekavējoties pagriezās 2 soļus uz priekšu. Vienkāršas vienas alfabēta aizstāšanas A → B vietā Enigma šifrs izskatījās kā bezjēdzīga burtu kopa, kur viens šifrētā teksta burts varētu nozīmēt dažādus reālā teksta burtus. Pirmo reizi "A" varēja kodēt kā "T", nākamajā reizē mašīna "A" aizstāja ar "E" utt.
Lai izlasītu šādu ziņojumu, saņēmējai pusei bija jāiestata rotori tajā pašā sākotnējā stāvoklī. Rotoru sākotnējā pozīcija (dienas atslēga, piemēram, QSY) bija noslēpums, kas bija zināms tikai Enigma vācu operatoriem. Tiem, kuriem nebija atslēgas, bet gribēja lasīt ziņas, bija jāiziet visas iespējamās kombinācijas.
Šādas kombinācijas bija 26.3 = 17576. Ar pienācīgu rūpību un motivāciju atšifrētāju grupa varētu iziet cauri un atrast vajadzīgo atslēgu tikai vienas dienas laikā.
Šifra stiprības palielināšanās lielāka rotora skaita dēļ draudēja nepieņemami palielināt mašīnas masu un izmērus. Bet tad Arthur Scherbius, "Enigma" radītājs, devās uz viltību. Viņš padarīja rotorus noņemamus un maināmus, kas uzreiz palielināja kombināciju skaitu par 6 reizēm!
Un, lai ienaidnieka koda lauzēju smadzenes beidzot vārītos, Šerbijs starp tastatūru un rotoriem uzstādīja kontaktdakšu paneli, uz kura tika nomainīti burti. Piemēram, burts "A" ar paneļa palīdzību tika pārveidots par "E", un rotori veica turpmāku nomaiņu E → W. Enigma komplektā bija seši kabeļi, ar kuriem operators savienoja 6 pārus burtu saskaņotajā kārtībā. Katra diena ir citāda.
Savienojuma iespēju skaits 6 burtu pāriem uz 26 rakstzīmju paneļa bija 100391791500.
Kopējais iespējamo Enigma taustiņu skaits, izmantojot trīs maināmus rotorus un plākstera paneli, bija 17576 * 6 * 100391791500 = skaitlis, kas varēja izturēt brutāla spēka pārbaudi, kas varētu aizņemt vairāk nekā Visuma vecums!
Kāpēc nepieciešami rotori?
Plākstera panelis nodrošināja par 7 kārtām vairāk taustiņu nekā lielgabarīta rotori, taču vien tas nespēja nodrošināt pietiekamu šifrēšanas spēku. Zinot kādi burti biežāk tiek lietoti vācu valodā, un kas retāk pretinieks, izmantojot frekvences analīzes metodi, varētu noteikt, kā notiek aizstāšana, un atšifrēt ziņojumu. Rotori nepārtrauktas rotācijas dēļ viens pret otru nodrošināja labāku "kvalitātes" šifrēšanu.
Kopā rotori un plākstera panelis nodrošināja milzīgu skaitu taustiņu, vienlaikus liedzot pretiniekam iespēju izmantot frekvenču analīzi, mēģinot atšifrēt ziņojumus.
Enigma tika uzskatīta par pilnīgi nepieejamu.
Enigma šifrs tika atklāts laikā, kas bija ievērojami mazāks par Visuma vecumu
Jaunajam matemātiķim Marianam Rejevskim bija nepieciešama viena izcila ideja un gads, lai apkopotu statistiku. Pēc tam vācu šifrus sāka lasīt kā rīta avīzes.
Īsumā: Rejevskis izmantoja ievainojamību, kas neizbēgama, izmantojot jebkuru aparatūru. Visai Enigma šifrēšanas stiprībai bija pārāk neapdomīgi izmantot vienu un to pašu kodu (rotora novietojums) 24 stundas - pretinieki uzkrāja bīstamu statistikas datu daudzumu.
Rezultātā tika izmantoti vienreizēji kodi. Katru reizi pirms galvenā ziņojuma sākuma sūtītājs nosūtīja teksta dublikātu (piemēram, DXYDXY, šifrēts SGHNZK) - rotora atrašanās vietu galvenā ziņojuma saņemšanai. Dublēšana bija nepieciešama radio traucējumu dēļ.
To zinot Pirmais un ceturtais burts vienmēr ir viens un tas pats burts, kas pirmajā gadījumā ir šifrēts kā "S" un pēc tam kā "N", Rejevskis rūpīgi uzbūvēja atbilstības tabulas, analizējot garas pārbūves ķēdes un mēģinot saprast, kā tika uzstādīti rotori. Sākumā viņš nepievērsa uzmanību kontaktdakšas panelim - tas monotoni pārkārtoja tos pašus burtu pārus.
Gadu vēlāk Rejevskim bija pietiekami daudz datu, lai, izmantojot tabulas, ātri noteiktu atslēgu katrai dienai.
Šifri ieguva neskaidru vācu teksta kontūru ar pareizrakstības kļūdām - sekas burtu nomaiņai plākstera panelī. Bet Rejevskim, Poznaņas universitātes absolventam, apvidum, kas līdz 1918. gadam bija Vācijas sastāvā, nebija grūti intuitīvi aptvert nozīmi un pielāgot paneli, savienojot nepieciešamos burtu pārus.
Šķiet, ka tagad ir vienkārša lieta, kad ir sniegts mājiens un ir izskaidrota ideja par rotora un kontaktdakšas paneļa darba nodalīšanu. Datorurķēšana Enigma bija prāta vētra, kas prasīja rūpīgas pūles un matemātiskus talantus.
Vācieši centās palielināt šifra spēku
Līdz 30. gadu beigām vācieši bija uzlabojuši Enigma, pievienojot divus papildu rotorus (# 4 un # 5, kas palielināja kombināciju skaitu no 6 līdz 60) un palielināja kabeļu skaitu, bet Enigma uzlaušana jau bija kļuvusi par ikdienu. Kara gados angļu matemātiķis Alans Tjūrings atrada savu skaisto risinājumu, izmantojot ziņu stereotipisko saturu (ikdienas laikapstākļu ziņojumā vārds mitrāks), un izstrādāja analogos datorus, straumē ieliekot Enigma ziņojumu atšifrēšanu.
Bēdīgi slavenajam “cilvēciskajam faktoram” - viena Vācijas sakaru dienesta darbinieku nodevībai - bija nozīme Enigma uzlaušanas stāstā. Ilgi pirms kara un sagūstītā Enigmas sagūstīšanas Vācijas pretinieki Vērmahtas šifrēšanas mašīnas rotoros uzzināja elektroinstalācijas shēmu. Starp citu, 20. gados. šī ierīce bija brīvi pieejama civilajā tirgū korporatīvo komunikāciju vajadzībām, taču tās elektroinstalācija atšķīrās no militārās "Enigma". Starp pārsūtītajiem dokumentiem nonāca lietošanas pamācība - tāpēc kļuva skaidrs, ko nozīmē jebkura ziņojuma pirmie seši burti (vienreizējs kods).
Tomēr darbības principa dēļ piekļuve pašai Enigma vēl neko nenozīmēja. Nepieciešamās šifru grāmatas, kurās norādīti konkrēti iestatījumi katrai kārtējā mēneša dienai (rotora secība II-I-III, rotora stāvoklis QCM, burti uz paneļa ir savienoti A / F, R / L uc).
Bet Enigma dekodētāji iztika bez šifru grāmatām, manuāli analizējot skaitli ar 16 nullēm.
Digitālais cietoksnis
Datora šifrēšanas metodes īsteno tos pašus tradicionālos rakstzīmju aizstāšanas un pārkārtošanas principus saskaņā ar doto algoritmu kā elektromehāniskā "Enigma".
Datoru algoritmi ir ārkārtīgi sarežģīti. Salikta mehāniskas mašīnas veidā, šādai sistēmai būtu neticami izmēri ar milzīgu skaitu rotoru, kas rotē ar mainīgu ātrumu un katru sekundi maina rotācijas virzienu.
Otra atšķirība ir binārais mašīnas kods. Jebkuras rakstzīmes tiek pārvērstas vienību un nulles secībā, kas ļauj apmainīt viena burta bitus ar cita burta bitiem. Tas viss nodrošina ļoti augstu datora šifru izturību.
Tomēr, kā parādīja stāsts ar Enigma, šādu algoritmu laušana ir tikai skaitļošanas jaudas jautājums. Sarežģītāko šifru, kas balstīts uz tradicionālajiem permutācijas un nomaiņas principiem, drīz "atklās" cits superdators.
Lai nodrošinātu kriptogrāfijas izturību, ir nepieciešami citi šifri.
Šifrs, kura uzlaušana prasa miljoniem gadu
Pēdējās desmitgadēs "publiskās atslēgas" šifrēšana tiek uzskatīta par spēcīgāko un uzticamāko šifrēšanas metodi. Nav jāmaina slepenās atslēgas un algoritmi, pēc kuriem ziņojumi tika šifrēti. Neatgriezeniskā funkcija ir kā angļu slēdzene - durvju aizvēršanai nav nepieciešama atslēga. Lai to atvērtu, ir nepieciešama atslēga, un tā ir tikai īpašniekam (saņēmējai pusei).
Atslēgas ir sadalīšanas rezultāts ar atlikušajiem milzu primiem.
Funkcija ir neatgriezeniska nevis kādu fundamentālu aizliegumu dēļ, bet gan tāpēc, ka ir grūtības saprātīgā laikā faktorus iedalīt faktoros. "Neatgriezeniskuma" skalu parāda starpbanku pārskaitījumu sistēmas, kurās skaitļi sastāv no 10300 cipari.
Asimetriskā šifrēšana tiek plaši izmantota banku pakalpojumu, tūlītējo kurjeru, kriptogrāfijas valūtu un visur citur, kur nepieciešams slēpt informāciju no ziņkārīgo acīm. Nekas ticamāks par šo shēmu vēl nav izgudrots.
Teorētiski visu, ko radījis viens cilvēks, var salauzt cits. Tomēr, kā liecina nesenie notikumi, valsts pārvaldes iestādes ir spiestas meklēt atslēgas no kurjeru izstrādātājiem, pārliecinot un draudot. Publisko atslēgu šifru spēks joprojām pārsniedz mūsdienu kriptoanalīzes iespējas.
Kvantu telefons par 30 miljoniem
Raksta rakstīšanas ierosinātājs bija Youtube ievietots videoklips, kas nejauši parādījās apskates "ieteikumu" sarakstā. Autors nav šādu kanālu abonents to stereotipiskā un nevērtīgā satura dēļ.
Tā nav reklāma. Tā nav antireklāma. Personīgais viedoklis.
Kāds emuāru autors izjauc cita argumentu, kurš apgalvo, ka ir izveidojies vietējais kvantu telefons.
Skeptiķis-opozicionārs stāsta par atrasto "kvantu telefona" ViPNet QSS Phone kopiju, kas internetā tiek pārdota par 200 ASV dolāriem. Viņa pretinieks iebilst: pašām "caurulēm" ar to nav nekāda sakara - radītāji izmantoja visas ierīces, kas bija pie rokas. ViPNet QSS Phone galvenā iezīme ir servera kastē, kurā tiek ģenerēti fotoni. Tas ir "serveris", kas attaisno cenu zīmi 30 miljonu rubļu apmērā.
Abi emuāru autori demonstrē pilnīgu jautājuma nezināšanu un nespēju domāt un analizēt informāciju. Sarunai par kvantu tālruni nevajadzētu sākt ar "caurulēm" un "serveri", bet gan no darba principa, par kuru viss ir teikts oficiālajā izlaidumā.
Ar fotonu palīdzību tiek pārsūtīta tikai slepenā atslēga, kas šifrē galveno ziņojumu. Tādējādi, pēc izstrādātāja domām, tiek nodrošināta augstākā atslēgas aizsardzības pakāpe. Pats ziņojums tiek pārraidīts šifrēti pa parastu kanālu.
"Fotoni ir nepieciešami tikai, lai vienotos par kopīgu atslēgu, pašas sarunas notiek jebkurā mums pierastā veidā."
(Video brīdī ir 6:09.)
Abi emuāru autori tam nepievērsa uzmanību. Bet, ja autors būtu potenciālais pircējs, viņš uzdotu izstrādātājiem pāris jautājumus:
1. Kriptogrāfija ir zinātne par to, kā lasīt šifrus bez atslēgas. Citiem vārdiem sakot, atslēgas neesamība negarantē, ka ziņojumu nevar atšifrēt un izlasīt. Spilgts piemērs ir stāsts par Enigmu.
2. Ja mēs runājam par jebkuras "slepenās atslēgas" nodošanu, tas nozīmē šifrēšanu ar tradicionālajiem aizstāšanas / permutācijas algoritmiem. Tas padara šifru vēl mazāk kriptogrāfiski drošu salīdzinājumā ar mūsdienu uzlaušanas rīkiem.
Kā jūs zināt, visuzticamākā ir šifrēšana ar "publisko atslēgu", kur neviena atslēga nav jāpārsūta nekur. Kāda ir kvantu kanāla vērtība un nozīme?
Mikropasaules mistika
Parastas ierīces ar neparastām iespējām? Mēs strīdēsimies loģiski. ViPNet QSS Phone veidotāji nepārprotami steidzās ar "kvantu tālruņa" ieviešanu sakaru ierīču tirgū. Ar pieejamo kanāla platumu, kas neļauj pārraidīt visu ziņojumu un sasniegto 50 km diapazonu, šādai sistēmai nav pielietotas vērtības.
Tajā pašā laikā stāsts ar kriptogrāfisko telefonu parādīja, ka Krievijā tiek veikti pētījumi mūsdienu zinātnes un tehnoloģiju priekšgalā, kvantu sakaru jomā.
Kvantu komunikācija sniedzas tālāk par parasto kriptogrāfiju (ziņojuma nozīmes slēpšanu) un steganogrāfiju (paša ziņojuma nosūtīšanas fakta slēpšanu). Informācijas biti, kas šifrēti kā fotoni, saņem papildu aizsardzības slāni. Tomēr tam nav nekāda sakara ar šifrēšanu.
Dabas pamatlikumi neļauj pārtvert ziņojumu, nemērot (un tāpēc nemainot) fotonu parametrus. Citiem vārdiem sakot, tie, kas vada konfidenciālu sarunu, uzreiz zinās, ka kāds ir mēģinājis viņus uzklausīt. Sveiki…
