Rotorji "Enigma" so imeli 26 položajev - glede na število črk latinske abecede. Trije rotorji, vsak z edinstvenim ožičenjem kontaktov in različno hitrostjo vrtenja, na primer tretji rotor po vsakem hodu (kodirana črka) so se takoj obrnili 2 koraka naprej. Namesto preproste enobesedne zamenjave A → B je bila šifra Enigma videti kot nesmiselni niz črk, kjer lahko ena črka šifriranega besedila pomeni različne črke resničnega besedila. Prvič je bilo mogoče "A" kodirati kot "T", naslednjič je stroj zamenjal "A" z "E" itd.
Za branje takšnega sporočila je morala prejemna stran nastaviti rotorje v isti začetni položaj. Začetni položaj rotorjev (ključ dneva, na primer QSY) je bila skrivnost, ki so jo poznali le nemški operaterji Enigme. Tisti, ki niso imeli ključa, a so želeli prebrati sporočila, so morali skozi vse možne kombinacije.
Bilo je 26 takih kombinacij.3 = 17576. Z ustrezno skrbnostjo in motivacijo bi lahko skupina dešifrirancev v samo enem dnevu šla skozi in poiskala zahtevani ključ.
Povečanje trdnosti šifre zaradi večjega števila rotorjev je ogrozilo nesprejemljivo povečanje mase in dimenzij stroja. Potem pa se je Arthur Scherbius, ustvarjalec "Enigme", odločil za trik. Rotorje je naredil snemljive in zamenljive, kar je takoj povečalo število kombinacij za 6 -krat!
In da so možgani sovražnikovih razbijalcev kod končno zavreli, je Scherbius med tipkovnico in rotorje namestil vtično ploščo, na kateri so bile črke zamenjane. Na primer je bila črka "A" s pomočjo plošče spremenjena v "E", rotorji pa so naredili nadaljnjo zamenjavo E → W. Komplet Enigma je imel šest kablov, s katerimi je operater povezal 6 parov črk v dogovorjeno naročilo. Vsak dan je drugačen.
Število možnosti povezave za 6 parov črk na plošči s 26 znaki je bilo 100391791500.
Skupno število možnih ključev Enigma s tremi menjalnimi rotorji in ploščo za popravilo je bilo 17576 * 6 * 100391791500 = število, ki bi lahko opravilo preizkus surove sile, ki bi lahko trajalo več kot starost vesolja!
Zakaj so potrebni rotorji?
Obližna plošča je zagotovila za 7 vrstnih red več ključev kot zajetni rotorji, vendar sama ni mogla zagotoviti zadostne jakosti šifriranja. Vedeti katere črke se v nemščini pogosteje uporabljajo, in ki bi lahko nasprotnik z metodo frekvenčne analize redkeje določil, kako pride do zamenjave, in dešifriral sporočilo. Rotorji so zaradi neprekinjenega medsebojnega vrtenja zagotovili boljšo "kakovostno" šifriranje.
Rotorji in patch panel sta skupaj zagotovili veliko število ključev, hkrati pa sovražnika prikrajšali za vsako možnost uporabe frekvence pri poskusu dešifriranja sporočil.
Enigma je veljala za popolnoma nedostopno.
Šifra Enigma je bila odkrita v času, ki je bil bistveno manjši od starosti vesolja
Mladi matematik Marian Rejewski je potreboval eno briljantno idejo in eno leto za zbiranje statističnih podatkov. Po tem so se nemške šifre začele brati kot jutranji časopisi.
Skratka: Rejewski je izkoristil ranljivost, ki je neizogibna pri uporabi katere koli strojne opreme. Pri vsej šifrirani moči Enigme je bilo preveč nepremišljeno uporabljati isto kodo (položaj rotorjev) 24 ur - nasprotniki so nabrali nevarno količino statističnih podatkov.
Posledično so bile uporabljene enkratne kode. Pošiljatelj je vsakič pred začetkom glavnega sporočila poslal podvojeno besedilo (na primer DXYDXY, šifrirano SGHNZK) - položaj rotorjev za sprejem glavnega sporočila. Zaradi radijskih motenj je bilo potrebno presnemavanje.
Poznavanje tega Prva in četrta črka sta vedno ista črka, ki je v prvem primeru šifrirana kot "S", nato pa kot "N", je Rejewski skrbno sestavljal korespondenčne tabele, analiziral dolge verige obnove in poskušal razumeti, kako so bili rotorji nameščeni. Sprva ni bil pozoren na vtično ploščo - monotono je preuredil iste pare črk.
Leto kasneje je imel Rejewski dovolj podatkov, da je s pomočjo tabel hitro določil ključ za vsak dan.
Šifre so dobile nejasen oris nemškega besedila z črkovalnimi napakami - posledica zamenjave črk na popravku. Toda za Rejewskega, diplomanta Univerze v Poznanu, kraja, ki je bil del Nemčije do leta 1918, ni bilo težko intuitivno dojeti pomena in prilagoditi plošče s povezovanjem zahtevanih parov črk.
Zdaj, ko je bil podan namig in razložena ideja o ločitvi dela rotorjev in vtične plošče, se zdi preprosta stvar. Hacking Enigma je bila seja možganov, ki je zahtevala mukotrpne napore in matematični talent.
Nemci so poskušali povečati moč šifre
Do poznih tridesetih let prejšnjega stoletja so Nemci izboljšali Enigmo in dodali dva dodatna rotorja (št. 4 in št. 5, ki sta povečali število kombinacij s 6 na 60) in povečali število kablov, toda vdor v Enigmo je že postal rutina. V vojnih letih je angleški matematik Alan Turing našel svojo lepo rešitev, ki je uporabila stereotipno vsebino sporočil (beseda vlažnejša v dnevnem vremenskem poročilu) in oblikovala analogne računalnike, s čimer je dešifriranje sporočil Enigme postavila v tok.
Zloglasni "človeški faktor" - izdaja enega od zaposlenih v nemški komunikacijski službi - je imel vlogo v zgodbi o krampu Enigme. Že pred vojno in zavzetjem zajetih ugank so se nemški nasprotniki naučili sheme ožičenja v rotorjih šifrirnega stroja za Wehrmacht. Mimogrede, v dvajsetih letih 20. stoletja. ta naprava je bila za potrebe korporacijske komunikacije prosto dostopna na civilnem trgu, vendar se je njeno ožičenje razlikovalo od vojaške "Enigme". Med prenesenimi dokumenti je naletel priročnik z navodili - tako je postalo jasno, kaj pomenijo prvih šest črk katerega koli sporočila (enkratna koda).
Zaradi načela delovanja pa sam dostop do Enigme še ni pomenil nič. Potrebne knjige s šiframi, ki označujejo posebne nastavitve za vsak dan v tekočem mesecu (vrstni red rotorja II-I-III, položaj rotorjev QCM, črke na plošči so povezane A / F, R / L itd.).
Toda dekoderji Enigma so opustili šifrirne knjige in ročno analizirali število s 16 ničel.
Digitalna trdnjava
Računalniške metode šifriranja izvajajo enaka tradicionalna načela zamenjave in prerazporeditve znakov po danem algoritmu kot elektromehanska "Enigma".
Računalniški algoritmi so zelo zapleteni. Sestavljen v obliki mehanskega stroja bi imel tak sistem neverjetne dimenzije z ogromnim številom rotorjev, ki se vrtijo s spremenljivo hitrostjo in vsako sekundo spreminjajo smer vrtenja.
Druga razlika je binarna strojna koda. Vsi znaki se pretvorijo v zaporedje enot in nič, kar omogoča zamenjavo bitov ene črke z bitov druge črke. Vse to zagotavlja zelo visoko trdnost računalniških kod.
Vendar pa je, kot je pokazala zgodba z Enigmo, razbijanje takšnih algoritmov le stvar računalniške moči. Najbolj zapleteno šifro, ki temelji na tradicionalnih načelih permutacije in zamenjave, bo kmalu "odkril" drug superračunalnik.
Za zagotovitev kriptografske trdnosti so potrebne druge šifre.
Šifra, ki traja milijone let, da se razbije
V zadnjih desetletjih je šifriranje z "javnim ključem" veljalo za najmočnejšo in najzanesljivejšo metodo šifriranja. Skrivnih ključev ni treba zamenjati in algoritmi, s katerimi so bila sporočila šifrirana. Nepopravljiva funkcija je kot angleška ključavnica - za zapiranje vrat ni potreben ključ. Ključ je potreben za odpiranje in ga ima samo lastnik (prejemnik).
Ključi so rezultat delitve z ostankom velikanskih praštevilk.
Funkcija je nepreklicna ne zaradi kakršnih koli temeljnih prepovedi, ampak zaradi težav, ki v velikem številu upoštevajo faktorje v vsakem razumnem času. Lestvico "nepovratnosti" dokazujejo medbančni prenosni sistemi, kjer številke sestavljajo 10300 števke.
Asimetrično šifriranje se pogosto uporablja pri delu bančnih storitev, hitrih sporočil, kriptovalut in še povsod, kjer je treba podatke skriti pred radovednimi očmi. Nič bolj zanesljivega od te sheme še ni bilo izumljeno.
Teoretično lahko vse, kar ustvari ena oseba, zlomi druga. Vendar pa, kot pričajo nedavni dogodki, so državni regulativni organi primorani po prepričevanju in grožnjah iskati ključe pri razvijalcih sporočil. Moč šifriranja javnih ključev še vedno presega zmogljivosti sodobne kriptoanalize.
Kvantni telefon za 30 milijonov
Sprožilec za pisanje članka je bil videoposnetek, objavljen na Youtube, ki se je pomotoma pojavil na seznamu »priporočil« za ogled. Avtor ni naročnik tovrstnih kanalov zaradi njihove stereotipne in ničvredne vsebine.
To ni reklama. To ni proti oglaševanju. Osebno mnenje.
En bloger razbija argumente drugega, ki trdi o "korupcijski prevari" z ustvarjanjem domačega kvantnega telefona.
Skeptik-opozicionar pripoveduje o najdeni kopiji "kvantnega telefona" ViPNet QSS Phone, ki se na internetu prodaja za 200 dolarjev. Njegov nasprotnik ugovarja: "cevi" same s tem nimajo nič - ustvarjalci so uporabili vse naprave, ki so bile pri roki. Ključna značilnost telefona ViPNet QSS Phone je v strežniškem "polju", znotraj katerega nastajajo fotoni. "Strežnik" upravičuje ceno 30 milijonov rubljev.
Oba blogerja dokazujeta popolno nepoznavanje vprašanja in nezmožnost razmišljanja in analize informacij. Pogovor o kvantnem telefonu se ne bi smel začeti z "pipe" in "server", ampak iz načela dela, o katerem je vse povedano v uradni objavi.
S pomočjo fotonov se prenaša samo skrivni ključ, ki šifrira glavno sporočilo. Tako je po mnenju razvijalca zagotovljena najvišja stopnja zaščite ključa. Sporočilo se posreduje šifrirano po običajnem kanalu.
"Fotoni so potrebni le za dogovor o skupnem ključu, sama pogajanja potekajo na kakršen koli način, ki smo ga vajeni."
(Trenutek na videu je 6:09.)
Oba blogerja na to nista bila pozorna. Če pa bi bil avtor potencialni kupec, bi razvijalcem postavil nekaj vprašanj:
1. Kriptografija je veda, kako brati šifre brez ključa. Z drugimi besedami, odsotnost ključa ne zagotavlja, da sporočila ni mogoče dešifrirati in prebrati. Presenetljiv primer je zgodba o Enigmi.
2. Če govorimo o prenosu katerega koli "tajnega ključa", to pomeni šifriranje s tradicionalnimi algoritmi zamenjave / permutacije. Zaradi tega je šifra še manj kriptografsko varna nad sodobnimi orodji za vdiranje.
Kot veste, je najbolj zanesljivo šifriranje z "javnim ključem", pri katerem ni treba nikamor prenesti ključa. Kakšna je vrednost in pomen kvantnega kanala?
Mistika mikrosveta
Navadne naprave z nenavadnimi zmogljivostmi? Prepirali se bomo na logičen način. Ustvarjalci telefona ViPNet QSS Phone so se očitno mudili z uvedbo "kvantnega telefona" na trg komunikacijskih naprav. Z razpoložljivo širino kanala, ki ne omogoča prenosa celotnega sporočila in doseženim dosegom 50 km, tak sistem nima uporabne vrednosti.
Hkrati je zgodba s kripto telefonom pokazala, da v Rusiji potekajo raziskave v ospredju sodobne znanosti in tehnologije na področju kvantnih komunikacij.
Kvantna komunikacija presega konvencionalno kriptografijo (skriva pomen sporočila) in steganografijo (skriva samo dejstvo, da se sporočilo prenaša). Kosi informacij, šifriranih kot fotoni, dobijo dodatno plast zaščite. Vendar to nima nobene zveze s šifriranjem.
Temeljni zakoni narave ne dovoljujejo prestrezanja sporočila brez merjenja (in zato ne spreminjanja) parametrov fotonov. Z drugimi besedami, tisti, ki vodijo zaupni pogovor, bodo takoj vedeli, da jim je nekdo poskušal prisluhniti. Zdravo…
