Enigma šifra je bila terenska šifra koju su Nemci koristili tokom Drugog svetskog rata. Enigma je jedna od najpoznatijih mašina za šifrovanje u istoriji. Prvu mašinu Enigma izumio je njemački inženjer po imenu Arthur Scherbius na kraju Prvog svjetskog rata. Komercijalno se koristio od ranih 1920-ih, a koristile su ga i vojne i vladine službe brojnih zemalja, uključujući Njemačku, prije i za vrijeme Drugog svjetskog rata za prijenos kodiranih poruka. Proizvedeno je mnogo različitih modela Enigme, ali njemački vojni model i njemačka šifra "Enigma" su najpoznatiji i o njima se raspravlja.
Probijanje šifre Enigme tokom Drugog svetskog rata
Neki istoričari veruju da je razbijanje šifre Enigma bila najvažnija pobeda savezničkih sila tokom Drugog svetskog rata. Mašina Enigma omogućila je milijarde načina za kodiranje poruka, što je drugim zemljama otežavalo probijanje njemačkih kodova tokom Drugog svjetskog rata. Neko vrijeme je kod izgledao neranjiv. Zatim Alan Turing idrugi istraživači su iskoristili nekoliko nedostataka u implementaciji Enigma koda i dobili pristup njemačkim šifrantima, omogućivši im da naprave mašinu nazvanu Bombe. Pomogla je da se razbiju najteže verzije Enigme. Poljska je 2007. godine izdala novčić u čast 75. godišnjice razbijanja šifre Enigma - 2 zlota od sjevernog zlata. U sredini je grb Poljske, au krugu je Enigma točak-relle.
Značenje razbijanja šifre za saveznike
Neki istoričari veruju da je hakiranje Enigme bila jedina najvažnija pobeda savezničkih sila tokom Drugog svetskog rata. Koristeći informacije koje su dešifrovali od Nemaca, saveznici su uspeli da spreče mnoge napade. Ali da bi izbjegli sumnju da su pronašli način da dešifruju poruke, saveznici su morali dozvoliti neke napade, uprkos činjenici da su imali znanje da ih zaustave. Ovo je opisano u filmu "The Imitation Game", objavljenom 2014.
Mašina "Enigma": opis, komponente
Enigma mašina se sastoji od nekoliko delova, uključujući tastaturu, ploču, rotore i unutrašnja elektronska kola. Neki od njih imaju dodatne funkcije. Kodirane poruke bile su skup slova koji su se dešifrovali u jasnu rečenicu. Enigma mašine koriste oblik zamjenske enkripcije. Zamjensko šifriranje je jednostavan način za kodiranje poruka, ali takve kodove je prilično lako razbiti. Ali mašina Enigma je dizajnirana tako da pravi rotor napredujejednu poziciju odmah nakon pritiska na tipku enter. Dakle, šifriranje slova zapravo počinje dok su rotori u poziciji koja prethodi AAA. Obično je ova pozicija AAZ.
Kako radi Enigma šifra
Jednostavan primjer šeme zamjenske enkripcije je Cezarova šifra. Sastoji se od promjene mjesta svakog slova abecede. Na primjer, kada se pomakne za 3 mjesta, slovo A će zauzeti mjesto G. Ali mašinska šifra Enigma je nesumnjivo bila mnogo moćnija od jednostavne Cezarove šifre. Oni koriste oblik supstitucijskih šifri, ali svaki put kada se jedno slovo upari s drugim, cijela shema kodiranja se mijenja. Varijante Enigma šifri - na slici ispod.
Nakon pritiskanja svakog dugmeta, rotori se pomeraju i usmeravaju struju na drugu putanju ka drugom otvorenom slovu. Tako se za prvi pritisak na tipku generira jedno kodiranje, a za drugi pritisak na tipku drugo. Ovo uvelike povećava broj mogućih opcija kodiranja, jer svaki put kada se pritisne tipka na Enigma mašini, rotori se okreću i kod se mijenja.
Princip Enigma mašine
Kada se pritisne taster na tastaturi, jedan ili više rotora se pomeraju da formiraju novu konfiguraciju rotora koja će kodirati jedno slovo kao drugo. Struja teče kroz mašinu i jedna lampica na ploči lampe se pali da označi izlazno slovo. Primjer šifre Enigma izgledao je ovako: ako se pritisne tipka P, a mašina Enigma kodira ovo slovo kao A, napanel lampe će osvetliti A. Svakog meseca, Enigma operateri su dobijali šifrarnike koji su ukazivali koje postavke će se koristiti svakog dana.
Šema šifriranja
Kolo je bilo slično staromodnom telefonskom patch panelu koji ima deset žica, sa dva kraja u svakoj žici koja se može priključiti u utičnicu. Svaka utikačna žica može upariti dva slova spajanjem jednog kraja žice na jedno slovo, a drugog kraja na drugo slovo. Dva slova u paru će se zameniti, tako da ako je B povezan sa G, G postaje B i B postaje G. Ovo obezbeđuje dodatni sloj šifrovanja za vojsku.
Kodiranje poruke
Svaki rotor mašine ima 2626 brojeva ili slova. Enigma mašina može koristiti tri rotora istovremeno, ali oni se mogu mijenjati iz pet setova, što rezultira hiljadama mogućih konfiguracija. "Ključ" šifre Enigma sastoji se od nekoliko elemenata: rotora i njihovog reda, njihovih početnih položaja i šeme pomaka. Pod pretpostavkom da se rotori kreću s lijeva na desno, a slovo A treba šifrirati, onda kada je slovo A šifrirano, svaki rotor je u svom originalnom položaju - AAA. Kako se rotori pomiču s lijeva na desno, lik A će prvi proći kroz treći. Svaki rotor obavlja operaciju zamjene. Dakle, nakon što znak A prođe kroz treći, izlazi kao B. Sada se slovo B unosi kroz drugi rotor, gdje se zamjenjuje sa J, a u prvom J se mijenja u Z. Nakon što šifra Enigma prođekroz sve rotore, ide do deflektora i prolazi kroz još jednu jednostavnu zamjenu.
Ključ za dešifriranje poruka
Nakon izlaska iz reflektora, poruka se šalje kroz rotore u suprotnom smjeru, uz primijenjenu obrnutu zamjenu. Nakon toga, simbol A će se pretvoriti u U. Svaki rotor, na obodu, ima abecedu, tako da operater može postaviti određeni niz. Na primjer, operater može rotirati prvi rotor da prikaže D, rotirati drugi da prikaže K i rotirati treći prorez da prikaže P. Sa početnim skupom od tri broja ili slova prikazanim na mašini pošiljaoca kada je počeo kucati poruku, primalac ga može dekodirati postavljanjem identične mašine Enigma na početne postavke pošiljaoca.
Nedostaci Enigma metode enkripcije
Glavni nedostatak šifre Enigma je to što se pismo nikada ne može kodirati takvo kakvo jeste. Drugim riječima, A nikada neće biti kodiran kao A. Ovo je bila ogromna mana u Enigma kodu jer je pružao dio informacija koji se mogao koristiti za dešifriranje poruka. Kada bi dekoderi mogli pogoditi riječ ili frazu koja bi se vjerovatno pojavila u poruci, ove informacije bi im pomogle da dešifruju kod. Budući da su Nemci uvek slali vremensku poruku na početku i obično uključivali frazu sa svojim tradicionalnim pozdravom na kraju poruke, pronađene su fraze koje su približnodekoderi za rasplet.
Auto Alana Turinga i Gordona Welchmana
Alan Turing i Gordon Welchman razvili su mašinu nazvanu Bombe koja je koristila električna kola za dešifrovanje Enigma kodirane poruke za manje od 20 minuta. Bombe mašina je pokušala da odredi postavke rotora i kola Enigma mašine koja se koristi za slanje date kodirane poruke. Standardno britansko vozilo Bombe je u suštini bilo 36 Enigma vozila povezanih zajedno. Tako je modelirala nekoliko Enigma mašina odjednom.
Kako je izgledala bomba
Većina Enigma mašina imala je tri rotora, a svaki od Enigma simulatora u Bombeu imao je tri bubnja, po jedan za svaki rotor. Bombeovi bubnjevi su bili označeni bojama kako bi odgovarali rotoru koji su simulirali. Bubnjevi su bili raspoređeni tako da gornji od tri simulira lijevi rotor Enigme, srednji simulira srednji rotor, a donji simulira desni rotor. Za svaku potpunu rotaciju gornjih kotura, srednji koluti su povećani za jednu poziciju, isto se dogodilo sa srednjim i donjim koturovima, čime je ukupan broj pozicija na 3-rotornoj Enigma mašini porastao na 17,576 pozicija.
Dekoderski rad
Za svaku konfiguraciju rotora, pri svakom okretu bubnjeva, Bombe mašina je napravila pretpostavku o podešavanju kola, na primer, da je A spojen na Z. Ako se pretpostavka ispostavi da je netačna, mašina je odbacila i nisam ga ponovo koristio i nisam proveo vrijemebilo koji od ovih kasnije. Bombe mašina je pomerila pozicije rotora i odabrala novu pretpostavku i ponavlja ovaj proces dok se ne pojavi zadovoljavajući raspored podešavanja. Ako je mašina "pogodila" da je A spojen na Z, onda je shvatio da B mora biti povezan sa E, i tako dalje. Ako test nije rezultirao kontradikcijom, mašina bi stala i dekoder bi koristio odabranu konfiguraciju kao ključ za poruku.
