Проект Турнир шифровальщиков/История криптографии/Энигма

Версия 14:19, 20 сентября 2009

«Энигма» в переводе с греческого языка означает «загадка». В течение Второй мировой войны это был наиболее распространенный шифратор, который использовался в Германии (и в странах-союзниках, например, в Италии и Японии), а также в нейтральной Швейцарии.

Основываясь на шифровальном диске, созданном голландцем Хуго Кохом, «Энигму» разработал немецкий инженер Артур Шербиус, запатентовавший свое изобретение 18 февраля 1918 года.

Устройство шифратора

Схема шифратора.
1 – диски;
2 – рефлектор;
3 – клавиатура;
4 – индикаторные лампы;
5 – штепсельная панель

Первоначально он состоял из трех вращающихся на одной оси барабанов – дисков (позже их стало больше). На каждой стороне диска, представлявшего собой зубчатое колесо, по окружности имелось двадцать шесть электрических контактов – по числу букв в латинском алфавите. Контакты с обеих сторон случайным образом соединялись внутри диска двадцатью шестью проводами, формировавшими замену символов. Диски складывались вместе и их контакты, касаясь друг друга, обеспечивали прохождение электрических импульсов сквозь весь набор дисков на регистрирующее устройство. На боковой поверхности дисков был нанесен алфавит. Перед началом работы диски поворачивались таким образом, чтобы установилось кодовое слово.

В момент нажатия клавиши происходило шифрование очередного знака открытого текста. При этом электрический импульс поступал с клавиатуры и проходил через систему дисков, после чего левый диск поворачивался на один шаг. Движение дисков происходило как в счетчике электроэнергии. После того как первый диск делал полный оборот, на один шаг поворачивался второй диск. После полного поворота второго диска сдвигался на один шаг третий диск.

После прохождения через три диска электрический сигнал поступал на рефлектор, который представлял собой тринадцать проводников, соединявших пары различных контактов на задней стороне третьего диска. С его помощью сигнал шел обратно через диски, но уже по другому пути. Выходивший из системы дисков сигнал поступал на лампочку-индикатор, которая указывала на букву шифрованного текста.

Как правило, с «Энигмой» работали три человека. Один зачитывал открытый текст, другой набирал его на клавиатуре, третий считывал шифртекст с ламп и записывал его.

«Энигма» была портативной (размером с пишущую машинку), работала от батареи, имела деревянный футляр. Один из недостатков шифратора заключался в том, что на первых порах он не был снабжен печатающим устройством для воспроизводства шифртекста, впрочем, в более поздних модификации это неудобство был устранено.

В 1930 году «Энигма» была модернизирована. В ее конструкцию включили штепсельную (коммутационную) панель из двадцати шести пар розеток и штепселей. С помощью этой панели осуществлялась дополнительная замена знаков перед тем, как знаки открытого текста в виде электрических сигналов поступали с клавиатуры на систему дисков, и после того, как они ее покидали. У коммерческих вариантов шифратора такая панель отсутствовала.

Ключами шифратора являлись следующие элементы:

• Коммутации дисков. Они формировали долговременный ключ шифратора. Заметим, что количество возможных коммутаций для одного диска равно числу 26! = =26X25X... X2 X1 различных перестановок двадцати шести элементов, что составляет приблизительно 4 X10 (26) вариантов.

• Выбор дисков из комплекта и взаимное расположение их в шифраторе. Всего в комплекте имелось пять дисков, в шифратор устанавливались три. Количество различных вариантов выбора этих трех дисков равно десяти. Три диска можно переставить шестью различными способами. Поэтому всего получается 60 вариантов. Выбор дисков также был элементом долговременного ключа. Начальное положение дисков. Для каждого диска – 26 вариантов, для трех дисков – 2(63) = 17 576. Это был разовый ключ.

• Коммутация штепсельной панели (менялась достаточно часто).

Дешифратор "Бомба"

Для решения задачи дешифрования под руководством М. Режевского на фирме AVA было разработано электромеханическое устройство под названием «Бомба» – шесть соединенных между собой «Энигм». Этот аппарат позволял находить путем перебора начальное положение дисков за два часа. Для ускорения процесса вскрытия ключевых установок использовалась параллельная работа нескольких «Бомб». Впервые для управления «Бомбой» стали использоваться новые носители информации – перфокарты, изобретенные Г. Зыгальским.

Источники

• www.agentura.ru
• ru.wikipedia.org/wiki/Энигма
• Жельников В. Криптография от папируса до компьютера. М.: ABF, 1996. 336 с.