Enigma šifrs bija lauka šifrs, ko vācieši izmantoja Otrā pasaules kara laikā. Enigma ir viena no slavenākajām šifrēšanas mašīnām vēsturē. Pirmo Enigma mašīnu Pirmā pasaules kara beigās izgudroja vācu inženieris Artūrs Šerbijs. To komerciāli izmantoja kopš 20. gadu sākuma, un to izmantoja arī vairāku valstu, tostarp Vācijas, militārie un valdības dienesti pirms Otrā pasaules kara un tā laikā kodētu ziņojumu pārsūtīšanai. Ir ražoti daudzi dažādi Enigma modeļi, taču vācu militārais modelis un vācu "Enigma" šifrs ir visslavenākie un apspriestākie.
Enigma šifra uzlauzšana Otrā pasaules kara laikā
Daži vēsturnieki uzskata, ka Enigma šifra laušana bija vissvarīgākā sabiedroto spēku uzvara Otrā pasaules kara laikā. Enigma mašīna ļāva izmantot miljardus veidu, kā kodēt ziņojumus, padarot citām valstīm neticami grūti lauzt vācu kodus Otrā pasaules kara laikā. Kādu laiku kods šķita neievainojams. Tad Alans Tjūrings unciti pētnieki izmantoja vairākus trūkumus Enigma koda ieviešanā un ieguva piekļuvi vācu kodu grāmatām, ļaujot viņiem izveidot mašīnu ar nosaukumu Bombe. Viņa palīdzēja lauzt vissarežģītākās Enigma versijas. Polija 2007. gadā laida apgrozībā monētu par godu Enigma šifra laušanas 75. gadadienai – 2 zloti no ziemeļu zelta. Centrā ir Polijas ģerbonis, un aplī ir Enigma ritenis-relle.
Šifru laušanas nozīme sabiedrotajiem
Daži vēsturnieki uzskata, ka Enigma uzlaušana bija vienīgā vissvarīgākā sabiedroto spēku uzvara Otrā pasaules kara laikā. Izmantojot informāciju, ko viņi atšifrēja no vāciešiem, sabiedrotie spēja novērst daudzus uzbrukumus. Bet, lai izvairītos no aizdomām, ka viņi atrada veidu, kā atšifrēt ziņojumus, sabiedrotajiem bija jāatļauj daži uzbrukumi, neskatoties uz to, ka viņiem bija zināšanas, kā tos apturēt. Tas ir aprakstīts filmā "The Imitation Game", kas tika izlaista 2014. gadā.
Mašīna "Enigma": apraksts, sastāvdaļas
Enigma iekārta sastāv no vairākām daļām, tostarp tastatūras, plates, rotoriem un iekšējām elektroniskajām shēmām. Dažiem no tiem ir papildu funkcijas. Kodētie ziņojumi bija burtu kopa, kas pēc atšifrēšanas pārvērtās par skaidru teikumu. Enigma mašīnas izmanto aizstāšanas šifrēšanas veidu. Aizstāšanas šifrēšana ir vienkāršs veids, kā kodēt ziņojumus, taču šādus kodus ir diezgan viegli uzlauzt. Bet Enigma mašīna ir izstrādāta tā, lai pareizais rotors virzītos uz priekšuvienā pozīcijā uzreiz pēc ievades taustiņa nospiešanas. Tādējādi burtu šifrēšana faktiski sākas, kamēr rotori atrodas pozīcijā pirms AAA. Parasti šī pozīcija ir AAZ.
Kā darbojas Enigma šifrs
Vienkāršs aizstāšanas šifrēšanas shēmas piemērs ir Cēzara šifrs. Tas sastāv no katra alfabēta burta vietas maiņas. Piemēram, nobīdot par 3 vietām, burts A ieņems G vietu. Taču Enigma mašīnšifrs neapšaubāmi bija daudz spēcīgāks par vienkāršu Cēzara šifru. Viņi izmanto aizstāšanas šifru formu, taču katru reizi, kad burts tika saskaņots ar citu, visa kodēšanas shēma mainījās. Enigma šifru varianti - zemāk esošajā fotoattēlā.
Pēc katras pogas nospiešanas rotori pārvietojas un novirza strāvu citā ceļā uz citu atvērtu burtu. Tādējādi pirmajam taustiņsitienam tiek ģenerēts viens kodējums, bet otrajam taustiņa nospiešanai - cits. Tas ievērojami palielina iespējamo kodēšanas opciju skaitu, jo katru reizi, kad Enigma mašīnā tiek nospiests taustiņš, rotori griežas un kods mainās.
Enigma mašīnas princips
Kad uz tastatūras tiek nospiests taustiņš, viens vai vairāki rotori pārvietojas, veidojot jaunu rotora konfigurāciju, kas kodēs vienu burtu kā citu. Caur iekārtu plūst strāva, un lampas panelī iedegas viens indikators, kas norāda izvades burtu. Enigma šifra piemērs izskatījās šādi: ja tiek nospiests taustiņš P un Enigma mašīna kodē šo burtu kā A,lampas panelī izgaismosies A. Katru mēnesi Enigma operatori saņēma kodu grāmatiņas, kas norādīja, kuri iestatījumi tiks izmantoti katru dienu.
Šifrēšanas shēma
Ķēde bija līdzīga vecmodīgam telefona plākstera panelim, kuram ir desmit vadi ar diviem galiem katrā vadā, ko var iespraust ligzdā. Katrs spraudņa vads var savienot pārī divus burtus, savienojot vienu vada galu ar vienu burtu slotu un otru galu ar otru burtu. Abi pārī esošie burti tiks apmainīti, tādēļ, ja B ir savienots ar G, G kļūst par B un B kļūst par G. Tas nodrošina papildu šifrēšanas slāni militārpersonām.
Ziņojuma kodējums
Katrā mašīnas rotorā ir 2626 cipari vai burti. Enigma iekārta vienlaikus var izmantot trīs rotorus, taču tos var mainīt no pieciem komplektiem, tādējādi radot tūkstošiem iespējamo konfigurāciju. Enigma šifra "atslēga" sastāv no vairākiem elementiem: rotoriem un to secības, to sākotnējām pozīcijām un pārvietošanas shēmas. Pieņemot, ka rotori pārvietojas no kreisās puses uz labo, un burts A ir jāšifrē, tad, kad burts A ir šifrēts, katrs rotors atrodas sākotnējā stāvoklī - AAA. Rotoriem virzoties no kreisās puses uz labo, varonis A vispirms izies cauri trešajam. Katrs rotors veic nomaiņas darbību. Tāpēc pēc tam, kad rakstzīme A iziet cauri trešajam, tas iznāk kā B. Tagad burts B tiek ievadīts caur otro rotoru, kur tas tiek aizstāts ar J, un pirmajā J tiek mainīts uz Z. Pēc Enigma šifra izietcaur visiem rotoriem tas nonāk deflektorā un tiek veikts vēl viens vienkāršs nomaiņa.
Ziņojumu atšifrēšanas atslēga
Pēc atstarotāja iziešanas ziņojums tiek nosūtīts caur rotoriem pretējā virzienā, izmantojot apgriezto nomaiņu. Pēc tam simbols A pārvērtīsies par U. Katram rotoram uz loka ir alfabēts, tāpēc operators var iestatīt noteiktu secību. Piemēram, operators var pagriezt pirmo rotoru, lai parādītu D, pagriezt otro, lai parādītu K, un pagriezt trešo slotu, lai parādītu P. Sākotnējā trīs ciparu vai burtu kopa tiek parādīta sūtītāja iekārtā, kad viņš sāka rakstīt ziņojumu., adresāts var to atšifrēt, iestatot identiskajai Enigma mašīnai sākotnējos sūtītāja iestatījumus.
Enigma šifrēšanas metodes trūkumi
Galvenais Enigma šifra trūkums bija tas, ka burtu nekad nevarēja iekodēt tādu, kāds tas ir. Citiem vārdiem sakot, A nekad netiks kodēts kā A. Tas bija milzīgs Enigma koda trūkums, jo tas sniedza informāciju, ko varēja izmantot ziņojumu atšifrēšanai. Ja dekodētāji varētu uzminēt vārdu vai frāzi, kas, visticamāk, tiks parādīta ziņojumā, šī informācija viņiem palīdzētu atšifrēt kodu. Tā kā vācieši vienmēr sūtīja laika ziņas sākumā un ziņojuma beigās parasti iekļāva frāzi ar savu tradicionālo sveicienu, tika atrastas frāzes, kas aptuvenidekoderi, lai atšķetinātu.
Alans Tjūrings un Gordona Velčmana automašīna
Alans Tjūrings un Gordons Velčmans izstrādāja mašīnu ar nosaukumu Bombe, kas izmantoja elektriskās shēmas, lai atšifrētu Enigma kodētu ziņojumu mazāk nekā 20 minūšu laikā. Bombe iekārta mēģināja noteikt rotora iestatījumus un Enigma mašīnas shēmas, ko izmantoja, lai nosūtītu noteiktu kodētu ziņojumu. Standarta British Bombe transportlīdzeklis būtībā bija 36 Enigma transportlīdzekļi, kas bija savienoti kopā. Tādējādi viņa modelēja vairākas Enigma mašīnas vienlaikus.
Kā izskatījās bumba
Lielākajai daļai Enigma iekārtu bija trīs rotori, un katram Enigma simulatoram Bombē bija trīs bungas, pa vienai katram rotoram. Bombe bungas tika apzīmētas ar krāsu kodiem, lai tās atbilstu rotoram, kuru tās simulēja. Bungas tika izkārtotas tā, ka augšējais no trim imitēja Enigma kreiso rotoru, vidējais imitēja vidējo rotoru, bet apakšējais - labo rotoru. Katrai pilnīgai augšējo ruļļu rotācijai vidējie ruļļi tika palielināti par vienu pozīciju, tas pats notika ar vidējo un apakšējo ruļļu, kopējo pozīciju skaitu palielinot līdz 17 576 3 rotoru Enigma mašīnas pozīcijām.
Darbs dekodētājs
Nr. to vairs neizmantoja un netērēja laiku pārbaudeikādu no šiem vēlāk. Bombe iekārta mainīja rotora pozīcijas un izvēlējās jaunu minējumu un atkārto šo procesu, līdz parādās apmierinošs iestatījums. Ja mašīna "uzminēja", ka A ir savienots ar Z, tad saprata, ka B ir jābūt savienotam ar E utt. Ja pārbaudē neradās pretruna, iekārta apstāsies un dekodētājs izmantos atlasīto konfigurāciju kā ziņojuma atslēgu.
