Šifra Enigma bola poľná šifra, ktorú používali Nemci počas druhej svetovej vojny. Enigma je jedným z najznámejších šifrovacích strojov v histórii. Prvý stroj Enigma vynašiel nemecký inžinier Arthur Scherbius na konci prvej svetovej vojny. Komerčne sa používa od začiatku 20. rokov 20. storočia a pred druhou svetovou vojnou a počas nej ju používali aj vojenské a vládne služby mnohých krajín vrátane Nemecka na prenos kódovaných správ. Bolo vyrobených mnoho rôznych modelov Enigmy, ale najznámejší a diskutovaný je nemecký vojenský model a nemecká šifra „Enigma“.
Prelomenie šifry Enigma počas druhej svetovej vojny
Niektorí historici sa domnievajú, že prelomenie šifry Enigma bolo najdôležitejším víťazstvom spojeneckých mocností počas druhej svetovej vojny. Stroj Enigma umožňoval miliardy spôsobov kódovania správ, vďaka čomu bolo neuveriteľne ťažké pre iné krajiny prelomiť nemecké kódy počas druhej svetovej vojny. Na chvíľu sa kód zdal nezraniteľný. Potom Alan Turing aďalší výskumníci využili niekoľko nedostatkov v implementácii kódu Enigma a získali prístup k nemeckým kódovým knihám, čo im umožnilo vytvoriť stroj s názvom Bombe. Pomohla prelomiť najťažšie verzie Enigmy. Poľsko v roku 2007 vydalo mincu na počesť 75. výročia prelomenia šifry Enigma – 2 złoty zo severského zlata. V strede je štátny znak Poľska a v kruhu je koleso Enigma-relle.
Význam prelomenia šifry pre spojencov
Niektorí historici sa domnievajú, že hacknutie Enigmy bolo jediným najdôležitejším víťazstvom spojeneckých mocností počas druhej svetovej vojny. Pomocou informácií, ktoré rozlúštili od Nemcov, dokázali spojenci zabrániť mnohým útokom. Aby sa však spojenci vyhli podozreniu, že našli spôsob, ako správy rozlúštiť, museli povoliť niektoré útoky, napriek tomu, že mali vedomosti, aby ich zastavili. Toto je opísané vo filme „The Imitation Game“, ktorý vyšiel v roku 2014.
Stroj "Enigma": popis, komponenty
Stroj Enigma sa skladá z niekoľkých častí vrátane klávesnice, dosky, rotorov a vnútorných elektronických obvodov. Niektoré z nich majú ďalšie funkcie. Kódované správy boli súborom písmen, ktoré sa po rozlúštení zmenili na jasnú vetu. Stroje Enigma používajú formu substitučného šifrovania. Substitučné šifrovanie je jednoduchý spôsob kódovania správ, ale takéto kódy sa dajú pomerne ľahko prelomiť. Ale stroj Enigma je navrhnutý tak, aby sa správny rotor posúval dopredujednu pozíciu ihneď po stlačení klávesu enter. Šifrovanie písmen teda v skutočnosti začína, keď sú rotory v polohe pred AAA. Zvyčajne je táto pozícia AAZ.
Ako funguje šifra Enigma
Jednoduchým príkladom schémy substitučného šifrovania je Caesarova šifra. Spočíva v zmene miesta každého písmena abecedy. Napríklad pri posune o 3 miesta písmeno A nahradí písmeno G. Ale strojová šifra Enigma bola nepochybne oveľa výkonnejšia ako jednoduchá Caesarova šifra. Používajú formu substitučných šifier, ale zakaždým, keď bolo písmeno porovnané s iným, zmenila sa celá schéma kódovania. Varianty šifier Enigma - na fotografii nižšie.
Po stlačení každého tlačidla sa rotory pohybujú a smerujú prúd inou cestou k inému otvorenému písmenu. Pre prvé stlačenie klávesy sa teda vygeneruje jedno kódovanie a pre druhé stlačenie klávesy ďalšie. To značne zvyšuje počet možných možností kódovania, pretože pri každom stlačení klávesy na stroji Enigma sa rotory otáčajú a kód sa mení.
Princíp stroja Enigma
Po stlačení klávesu na klávesnici sa jeden alebo viacero rotorov pohne a vytvorí novú konfiguráciu rotora, ktorá zakóduje jedno písmeno ako druhé. Cez stroj preteká prúd a na doske lampy sa rozsvieti jedna kontrolka, ktorá označuje výstupné písmeno. Príklad šifry Enigma vyzeral takto: ak sa stlačí klávesa P a stroj Enigma zakóduje toto písmeno ako A, napanel lampy sa rozsvieti A. Každý mesiac dostali operátori Enigmy kódy, ktoré indikovali, ktoré nastavenia sa budú používať každý deň.
Schéma šifrovania
Obvod bol podobný staromódnemu telefónnemu prepojovaciemu panelu, ktorý má desať vodičov s dvoma koncami v každom vodiči, ktoré možno zapojiť do zásuvky. Každý kábel zástrčky môže spárovať dve písmená pripojením jedného konca kábla k jednému otvoru na písmeno a druhého konca k druhému písmenu. Dve písmená v páre sa vymenia, takže ak je B spojené s G, G sa zmení na B a B sa zmení na G. To poskytuje ďalšiu vrstvu šifrovania pre armádu.
Kódovanie správy
Každý rotor stroja má 2626 čísel alebo písmen. Stroj Enigma môže využívať tri rotory súčasne, no tie je možné meniť z piatich sád, čo vedie k tisíckam možných konfigurácií. „Kľúč“k šifre Enigma pozostáva z niekoľkých prvkov: rotorov a ich poradia, ich počiatočných polôh a schémy posunu. Za predpokladu, že sa rotory pohybujú zľava doprava a písmeno A má byť zašifrované, potom keď je zašifrované písmeno A, každý rotor je vo svojej pôvodnej polohe - AAA. Keď sa rotory pohybujú zľava doprava, postava A prejde najskôr tretím. Každý rotor vykonáva operáciu výmeny. Preto potom, čo znak A prejde tretím, vyjde ako B. Teraz sa písmeno B zadá cez druhý rotor, kde sa nahradí J a v prvom sa J zmení na Z. Po prechode šifry Enigmycez všetky rotory ide do deflektora a prejde ďalšou jednoduchou výmenou.
Kľúč na dešifrovanie správ
Po opustení reflektora sa správa odošle cez rotory v opačnom smere, pričom sa použije spätná výmena. Potom sa symbol A zmení na U. Každý rotor na ráfiku má abecedu, takže operátor môže nastaviť určitú postupnosť. Operátor mohol napríklad otočiť prvý rotor, aby sa zobrazilo D, otočiť druhý, aby sa zobrazilo K a otočiť tretí slot, aby sa zobrazilo P. S počiatočnou sadou troch čísel alebo písmen zobrazených na odosielateľovom stroji, keď začal písať správu, príjemca ho môže dekódovať nastavením svojho identického stroja Enigma na počiatočné nastavenia odosielateľa.
Nevýhody metódy šifrovania Enigma
Hlavnou nevýhodou šifry Enigma bolo, že písmeno sa nikdy nedalo zakódovať tak, ako je. Inými slovami, A nikdy nebude zakódované ako A. To bola obrovská chyba v kóde Enigmy, pretože poskytoval časť informácie, ktorú bolo možné použiť na dešifrovanie správ. Ak by dekodéry dokázali uhádnuť slovo alebo frázu, ktorá by sa pravdepodobne objavila v správe, tieto informácie by im pomohli rozlúštiť kód. Keďže Nemci vždy posielali správu o počasí na začiatku a zvyčajne na konci správy zahrnuli frázu s ich tradičným pozdravom, našli sa frázy, ktoré sa približovalidekodéry na rozlúštenie.
Auto Alana Turinga a Gordona Welchmana
Alan Turing a Gordon Welchman vyvinuli stroj s názvom Bombe, ktorý používal elektrické obvody na rozlúštenie správy zakódovanej v Enigme za menej ako 20 minút. Stroj Bombe sa pokúsil určiť nastavenia rotora a obvody stroja Enigma používané na odoslanie danej kódovanej správy. Štandardné britské vozidlo Bombe bolo v podstate 36 spojených vozidiel Enigma. Takto vymodelovala niekoľko strojov Enigma naraz.
Ako vyzerala bomba
Väčšina strojov Enigma mala tri rotory a každý zo simulátorov Enigmy v Bombe mal tri bubny, jeden pre každý rotor. Bubny Bombe boli farebne odlíšené tak, aby zodpovedali rotoru, ktorý simulovali. Bubny boli usporiadané tak, že horný z troch simuloval ľavý rotor Enigmy, stredný simuloval stredný rotor a spodný simuloval pravý rotor. Pri každej úplnej rotácii horných kotúčov sa stredné kotúče zvýšili o jednu pozíciu, to isté sa stalo so stredným a spodným kotúčom, čím sa celkový počet pozícií zvýšil na 17 576 pozícií 3-rotorového stroja Enigma.
Fungovanie dekodéra
Pre každú konfiguráciu rotora, pri každom otočení bubnov, stroj Bombe urobil predpoklad o nastavení okruhu, napríklad, že A je pripojený k Z. Ak sa predpoklad ukázal ako nepravdivý, stroj zamietol a nepoužili ho znova a nestrávili čas jeho kontrolouktorýkoľvek z nich neskôr. Stroj Bombe posunul polohy rotora a vybral nový odhad a tento proces opakuje, kým sa neobjaví uspokojivé usporiadanie nastavenia. Ak stroj "uhádol", že A je pripojený k Z, potom pochopil, že B musí byť pripojený k E atď. Ak by test neviedol k rozporu, stroj by sa zastavil a dekodér by použil zvolenú konfiguráciu ako kľúč k správe.
