Enigma-cifferet var et feltciffer, der blev brugt af tyskerne under Anden Verdenskrig. Enigma er en af de mest berømte krypteringsmaskiner i historien. Den første Enigma-maskine blev opfundet af en tysk ingeniør ved navn Arthur Scherbius i slutningen af Første Verdenskrig. Det har været brugt kommercielt siden begyndelsen af 1920'erne og blev også brugt af militær- og regeringstjenester i en række lande, herunder Tyskland, før og under Anden Verdenskrig til at transmittere kodede beskeder. Der er blevet produceret mange forskellige Enigma-modeller, men den tyske militærmodel og den tyske "Enigma"-chiffer er de mest berømte og diskuterede.
Cracking the Enigma cipher under Anden Verdenskrig
Nogle historikere mener, at brydningen af Enigma-chifferet var den vigtigste sejr for de allierede magter under Anden Verdenskrig. Enigma-maskinen tillod milliarder af måder at kode beskeder på, hvilket gjorde det utroligt svært for andre lande at bryde tyske koder under Anden Verdenskrig. I et stykke tid virkede koden usårbar. Så Alan Turing ogandre forskere udnyttede adskillige fejl i implementeringen af Enigma-koden og fik adgang til tyske kodebøger, hvilket gav dem mulighed for at skabe en maskine kaldet Bombe. Hun hjalp med at bryde de sværeste versioner af Enigma. Polen udstedte i 2007 en mønt til ære for 75-årsdagen for at bryde Enigma-cifferet - 2 złoty fra nordligt guld. I midten er Polens våbenskjold, og i en cirkel er der en Enigma-hjul-relle.
Betydningen af at bryde chifferen for allierede
Nogle historikere mener, at Enigma-hacket var den vigtigste enkelt sejr for de allierede magter under Anden Verdenskrig. Ved at bruge de oplysninger, de dechifrerede fra tyskerne, var de allierede i stand til at forhindre mange angreb. Men for at undgå mistanke om, at de fandt en måde at tyde beskederne på, måtte de allierede tillade nogle angreb, på trods af at de havde viden til at stoppe dem. Dette er beskrevet i filmen "The Imitation Game", udgivet i 2014.
Maskin "Enigma": beskrivelse, komponenter
Enigma-maskinen består af flere dele, inklusive tastaturet, kortet, rotorerne og interne elektroniske kredsløb. Nogle af dem har yderligere funktioner. Kodede beskeder var et sæt bogstaver, der blev til en klar sætning, når de blev dechifreret. Enigma-maskiner bruger en form for substitutionskryptering. Substitutionskryptering er en enkel måde at kode beskeder på, men sådanne koder er ret nemme at bryde. Men Enigma-maskinen er designet, så den rigtige rotor rykker fremén position umiddelbart efter tryk på enter-tasten. Således begynder krypteringen af bogstaverne faktisk, mens rotorerne er i positionen før AAA. Norm alt er denne stilling AAZ.
Sådan fungerer Enigma-chifferet
Et simpelt eksempel på et substitutionskrypteringsskema er Cæsar-chifferet. Det består i at ændre stedet for hvert bogstav i alfabetet. For eksempel, når det forskydes med 3 pladser, vil bogstavet A erstatte G. Men Enigma-maskincifferet var uden tvivl meget kraftigere end det simple Cæsar-ciffer. De bruger en form for substitutionscifre, men hver gang et bogstav blev matchet med et andet, ændredes hele indkodningsskemaet. Varianter af Enigma-cifre - på billedet nedenfor.
Efter at have trykket på hver knap bevæger rotorerne sig og dirigerer strømmen i en anden vej til et andet åbent bogstav. For det første tastetryk genereres således én kodning, og for det andet tastetryk en anden. Dette øger antallet af mulige kodningsmuligheder markant, for hver gang der trykkes på en tast på Enigma-maskinen, drejer rotorerne og koden ændres.
Enigma-maskinens princip
Når der trykkes på en tast på tastaturet, flytter en eller flere rotorer sig for at danne en ny rotorkonfiguration, der vil kode et bogstav som et andet. Strøm løber gennem maskinen, og et lys på lampekortet lyser for at angive udgangsbogstavet. Et eksempel på en Enigma-chiffer så sådan ud: hvis P-tasten trykkes ned, og Enigma-maskinen koder dette bogstav som A, pålampepanelet vil lyse A. Hver måned modtog Enigma-operatører kodebøger, der indikerede, hvilke indstillinger der ville blive brugt hver dag.
Krypteringsskema
Kredsløbet lignede et gammeldags telefonpatchpanel, der har ti ledninger, med to ender i hver ledning, der kan sættes i et stik. Hver stikledning kan parre to bogstaver ved at forbinde den ene ende af ledningen til den ene bogstavsp alte og den anden ende til den anden ende. De to bogstaver i parret vil bytte, så hvis B er forbundet med G, bliver G til B, og B bliver til G. Dette giver et ekstra lag af kryptering til militæret.
Beskedkodning
Hver maskinrotor har 2626 tal eller bogstaver. Enigma-maskinen kan bruge tre rotorer ad gangen, men disse kan ændres fra fem sæt, hvilket resulterer i tusindvis af mulige konfigurationer. "Nøglen" til Enigma-chifferet består af flere elementer: rotorerne og deres rækkefølge, deres indledende positioner og forskydningsskemaet. Hvis man antager, at rotorerne bevæger sig fra venstre mod højre, og bogstavet A skal krypteres, så er hver rotor i sin oprindelige position - AAA, når bogstavet A er krypteret. Når rotorerne bevæger sig fra venstre mod højre, vil karakteren A gå gennem den tredje først. Hver rotor udfører en udskiftningsoperation. Derfor, efter at tegnet A passerer gennem den tredje, kommer det ud som B. Nu indtastes bogstavet B gennem den anden rotor, hvor det erstattes af J, og i det første J ændres til Z. Efter Enigma-cifferet passerergennem alle rotorerne går den til deflektoren og gennemgår endnu en simpel udskiftning.
Nøgle til at dekryptere meddelelser
Efter at have forladt reflektoren, sendes beskeden gennem rotorerne i den modsatte retning, med omvendt udskiftning. Derefter vil symbolet A blive til U. Hver rotor på fælgen har et alfabet, så operatøren kan indstille en bestemt rækkefølge. For eksempel kunne operatøren rotere den første rotor for at vise D, dreje den anden for at vise K og dreje den tredje sp alte for at vise P. Med det indledende sæt af tre tal eller bogstaver vist på afsenderens maskine, da han begyndte at skrive beskeden, kan modtageren afkode den ved at indstille dens identiske Enigma-maskine til de oprindelige afsenderindstillinger.
Ulemper ved Enigma-krypteringsmetode
Den største ulempe ved Enigma-chifferet var, at bogstavet aldrig kunne kodes, som det er. Med andre ord vil A aldrig blive kodet som A. Dette var en stor fejl i Enigma-koden, fordi den gav et stykke information, som kunne bruges til at dekryptere beskeder. Hvis dekodere kunne gætte det ord eller den sætning, der sandsynligvis ville blive vist i meddelelsen, ville denne information hjælpe dem med at dechifrere koden. Da tyskerne altid sendte vejrbeskeden i begyndelsen og norm alt inkluderede en sætning med deres traditionelle hilsen i slutningen af meddelelsen, blev der fundet sætninger, der tilnærmetdekodere til at optrevle.
Alan Turing og Gordon Welchmans bil
Alan Turing og Gordon Welchman udviklede en maskine kaldet Bombe, der brugte elektriske kredsløb til at dechifrere en Enigma-kodet besked på mindre end 20 minutter. Bombe-maskinen forsøgte at bestemme rotorindstillingerne og Enigma-maskinens kredsløb, der blev brugt til at sende en given kodet besked. Det standard britiske Bombe-køretøj var i det væsentlige 36 Enigma-køretøjer forbundet med hinanden. Således modellerede hun flere Enigma-maskiner på én gang.
Sådan så bomben ud
De fleste Enigma-maskiner havde tre rotorer, og hver af Enigma-simulatorerne i Bombe havde tre tromler, en til hver rotor. Bombes tromler var farvekodede for at matche den rotor, de simulerede. Tromlerne var arrangeret således, at den øverste af de tre simulerede Enigmas venstre rotor, den midterste simulerede den midterste rotor, og den nederste simulerede den højre rotor. For hver fuldstændig rotation af de øverste hjul, blev de midterste hjul øget med én position, det samme skete med de midterste og nederste hjul, hvilket bringer det samlede antal positioner til 17.576 positioner for 3-rotor Enigma-maskinen.
Dekoderarbejde
For hver rotorkonfiguration, ved hver drejning af tromlerne, lavede Bombe-maskinen en antagelse om kredsløbsopsætningen, for eksempel at A er forbundet med Z. Hvis antagelsen viste sig at være falsk, afviste maskinen det og brugte det ikke igen, og brugte ikke tid på at tjekkenogen af disse senere. Bombe-maskinen skiftede rotorpositionerne og valgte et nyt gæt og gentager denne proces, indtil et tilfredsstillende indstillingsarrangement fremkommer. Hvis maskinen "gættede", at A var forbundet med Z, så forstod den, at B skulle forbindes til E, og så videre. Hvis testen ikke resulterede i en modsigelse, ville maskinen stoppe, og dekoderen ville bruge den valgte konfiguration som nøglen til beskeden.
