Метод аркушів Зигальського був криптографічною технікою, яка використовувалася польським Бюро шифрів до і під час Другої світової війни, а також під час війни британськими криптологами в Блетчлі-парк, для розшифровки повідомлень, зашифрованих на німецьких машинах Enigma.
Апарат аркушів Зигальського бере свою назву від математика-криптографа польського Бюро шифрів Генріка Зигальського, який винайшов його в жовтні 1938 року.
Метод
Будова Енігми
Як і інші роторні машини, Енігма складалася з комбінації механічних і електричних систем. Механічна частина включала в себе клавіатуру, набір обертових дисків (роторів), які були розташовані вздовж валу і прилягали до нього, та ступеневого механізму, котрий рухав один або більше роторів при кожному натисканні клавіші.
Конкретний механізм роботи міг бути різним, але загальний принцип був такий: при кожному натисканні клавіші правий ротор зсувається на одну позицію, а при певних умовах зсуваються і інші ротори. Рух роторів призводить до різних криптографічних перетворень при кожному наступному натисканні клавіші на клавіатурі.
Механічні частини рухалися, замикаючи контакти і утворюючи змінний електричний контур (тобто, фактично, сам процес шифрування букв реалізовувався електрично). При натисканні клавіші клавіатури контур замикався, струм проходив через різні ланцюги і в підсумку включав одну з набору лампочок, вказуючи на потрібну букву коду (наприклад: при шифровці повідомлення, що починається з ANX..., оператор спочатку натискав кнопку A — спалахувала лампочка Z — тобто Z і ставала першою літерою криптограми; далі оператор натискав N і продовжував шифрування таким же чином далі).
Параметри роторів
Для безпеки кожне повідомлення, яке посилалося Енігмою, було зашифровано при різних початкових установках трьох роторів, котрі обирав оператор. Це позначалося «повідомлення налаштувань» і було завдовжки 3 символи. Для сполучення цих параметрів оператору який приймає, відправляючий оператор починав кожне повідомлення, надсилаючи повідомлення налаштувань в завуальованій формі — шестизнаковый «індикатор». Індикатор був сформований за допомогою Енігми з роторами, встановленим у положення, що відповідає поточним денним налаштуванням, позначеним «головними параметрами», загальними для всіх операторів.
Наприклад, припустимо оператор вибрав для повідомлення «повідомлення налаштувань» KYG. Спочатку оператор повинен виставити ротори Енігми згідно з «головними параметрами», які можуть бути цього дня, наприклад, GBL, а потім зашифрувати повідомлення налаштувань на Енігмі «двічі»; тобто оператор повинен ввести KYGKYG (у результаті може вийти щось на зразок QZKBLX). Потім оператор повинен переставити ротори в положення KYG і зашифрувати саме повідомлення. Приймаючий оператор повинен застосувати зворотний процес для розшифровки повідомлення налаштувань, а потім самого повідомлення. Повторення повідомлення налаштувань мабуть призначалося для перевірки на наявність помилок для виявлення спотворень, але воно мало непередбачений наслідок — значне ослаблення шифру.
Уразливість
Використання при передачі ключа два рази спричинило за собою виникнення так званих «female» пар: іноді (приблизно в 1 повідомленні з 8) одна з повторюваних літер в повідомленні налаштувань зашифровувалась в однакові букви.
Тільки обмежена кількість налаштувань шифрувального пристрою могли забезпечити виникнення female пар. Якщо, наприклад, перші шість букв зашифрованого повідомлення SZVSIK, це називалося 1-4 female парою; якщо WHOEHS, 2-5 парою; і якщо ASWCRW, 3-6 парою. Метод був названий Netz (нім. Netzverfahren, «метод») або метод аркушів Зигальського, оскільки в ньому використовувалися перфоровані листи, які він розробив. Для успішного завершення вимагалося 10 female пар з повідомлень одного дня.
У пристрій Зигальського входили 26 перфорованих листів для кожної з 6 первісно можливих послідовностей вставки 3 роторів в Енігму. Кожен лист був прив'язаний до початкової позиції лівого (самого повільно-рухомого) ротора.
Матриця 26 х 26 давала всі 676 можливих позицій лівого і середнього роторів і була дубльована по горизонталі і вертикалі a-z, a-y. Листи були перфоровані таким чином, щоб допустити можливість виникнення «female» пар. Рядки представляли позиції середнього ротора, стовпці — позиції повільного ротора. Якщо female пара була можлива при будь-яких позиціях роторів (наприклад найповільніший ротор на букві «А», центральний ротор на букві «М», швидкий ротор на буквою «R»), на перетині з допомогою бритвеного леза робився отвір.
Польський математик-шифрувальник Маріан Реєвський описав, як працює пристрій на перфорованих аркушах:
Коли аркуші були накладені і рухалися в правильній послідовності і належним чином по відношенню один до одного, у відповідності зі строго певною програмою, кількість видимих отворів поступово знижувалася. І, якщо було доступно достатня кількість даних, зрештою залишався один отвір, який ймовірно, відповідає правильному варіанту, тобто рішенням. З позиції отвору можна обчислити порядок роторів, налаштування їх кілець, і, порівнюючи букви шифру з буквами в машині, так само переміщення S, іншими словами, весь ключ шифру.
Як і метод «картотеки», отриманої з допомогою «циклометра» Реевского, метод аркушів Зигальського не залежить від кількості з'єднань комутаційної панелі Енігми.
Виробництво
Ручне виробництво аркушів в Бюро шифрів, яке, з міркувань безпеки, виконувалося криптологами самостійно, за допомогою лез, вимагало дуже багато часу. До 13 грудня 1938 року була виконана лише 1/3 роботи.
Цього дня німці ввели 4 і 5 ротори, збільшивши потрібну кількість аркушів у 10 разів (60, тепер можливих послідовностей в Енігмі, замість 6).
25 липня 1939 р. за п'ять тижнів до початку Другої світової війни Бюро шифрів розкрило перед своїми англійськими і французькими союзниками у Варшаві свої досягнення в злому шифрів Енігми. Серед розкритих був і метод перфорованих аркушів Зигальського.
Британці, в Блетчлі-парку, недалеко від Лондона, організували виробництво двох повних наборів аркушів. Робота проводилася за допомогою перфораторів у відділі, очолюваному Джоном Р. Ф. Джефрісом
Перший набір був готовий наприкінці грудня 1939 року. 28 грудня частина другого набору була доставлена польським криптологам, які до того часу втекли з захопленій німцями Польщі до Франції (кодове ім'я центру PC Bruno), недалеко від Парижа. Аркущі, що залишилися були зроблені 7 січня 1940 року і доправлені до Франції Аланом Тюрінгом незабаром після цього. «З їх допомогою, — пише Маріан Реєвський, — ми продовжили злом ключів Енігми» Аркуші були використані поляками для першої розшифровки повідомлення Енігми у воєнний час 17 січня 1940 року.
У травні 1940-го німці відмовилися від використання повідомлення налаштувань двічі. Для кожного повідомлення оператор вибирав випадкову стартову позицію роторів, наприклад WZA, і випадкове повідомлення налаштувань, наприклад SXT. Він виставляв ротори в положення WZA й зашифровував ключ SXT. Припустимо, що результат був UHL. Потім він виставляв ротори в положення SXT й зашифровував повідомлення. Потім він передавав стартову позицію WZA, зашифрований ключ UHL і зашифрований текст адресату. Одержувач повідомлення виставляв ротори в позицію WZA, щоб отримати повідомлення налаштувань SXT, а потім з його допомогою розшифровував повідомлення. Після цього аркуші Зигальського виявилися марними.
Література
- Władysław Kozaczuk, Enigma: How the German Machine Cipher Was Broken, and How It Was Read by the Allies in World War Two, edited and translated by Christopher Kasparek, Frederick, MD, University Publications of America, 1984, .
- Marian Rejewski, "Summary of Our Methods for Reconstructing ENIGMA and Reconstructing Daily Keys, and of German Efforts to Frustrate Those Methods, " Appendix C to Władysław Kozaczuk, Enigma, 1984, pp. 241–45.
- Marian Rejewski, "The Mathematical Solution of the Enigma Cipher, " Appendix E to Władysław Kozaczuk, Enigma, 1984, pp. 272–91.
- Marian Rejewski, "Remarks on Appendix 1 to British Intelligence in the Second World War by F.H. Hinsley, " Cryptologia, vol. 6, no. 1 (January 1982), pp. 75–83.
- Welchman, Gordon (1997) [1982], The Hut Six story: Breaking the Enigma codes, Cleobury Mortimer, England: M&M Baldwin, ISBN
New edition updated with an addendum consisting of a 1986 paper written by Welchman that corrects his misapprehensions in the 1982 edition.
Статті по темі
Примітки
- In Welchman, 1997 he suggests that this arose from the nomenclature for plugs (male) and sockets (female) because the success of this method depended on a number of overlying sheets having their apertures in register.
- Sebag-Montefiore, 2004 cites Alfred Dillwyn Knox, who attended the 25 July 1939 Warsaw conference, as having given a more frankly biological etymology, discreetly veiled in French.
- On December 15, 1938, the Germans increased the number of rotors from three to five. Only three were still used in the machine at a time, but the number of possible rotor arrangements now jumped from 6 to 60. As a result, 60 sets of perforated sheets would now be needed. Marian Rejewski, «Summary of Our Methods for Reconstructing ENIGMA and Reconstructing Daily Keys…», Appendix C to Władysław Kozaczuk, Enigma, 1984, pp. 242-43.(англ.)
- Welchman, 1997 (англ.)
- Marian Rejewski, "The Mathematical Solution of the Enigma Cipher, " Appendix E to Władysław Kozaczuk, Enigma, 1984, p. 289.(англ.)
- Marian Rejewski, «Summary of Our Methods for Reconstructing ENIGMA and Reconstructing Daily Keys…», Appendix C to Władysław Kozaczuk, Enigma, 1984, p. 243.(англ.)
- Marian Rejewski, "Remarks on Appendix 1 to British Intelligence in the Second World War by F.H. Hinsley, " p. 82.
- Władysław Kozaczuk, Enigma, 1984, p. 59.(англ.)
- Ralph Erskine, "The Poles Reveal their Secrets: Alastair Denniston’s Account of the July 1939 Meeting at Pyry, " Cryptologia 30 (4), December 2006, pp. 294—305.(англ.)
- Ralph Erskine, "Breaking Air Force and Army Enigma, " in Action this Day, edited by Ralph Erskine and Michael Smith, 2001, p. 53.(англ.)
- Władysław Kozaczuk, Enigma, 1984, pp. 84, 94 (note 8).(англ.)
- Rijmenants, Dirk; Enigma message procedures [ 9 травня 2019 у Wayback Machine.] Cipher Machines & Cryptology
- Marian Rejewski, «Summary of Our Methods for Reconstructing ENIGMA and Reconstructing Daily Keys…», Appendix C to Władysław Kozaczuk, Enigma, 1984, pp. 243, 245.(англ.)
Додаткові посилання
- Javascript демонстрація листів Зигальского [ 14 квітня 2016 у Wayback Machine.]
- «Polish Enigma Double» [ 12 березня 2007 у Wayback Machine.]
- About the Enigma (National Security Agency) [ 16 січня 2006 у Wayback Machine.]
- The «Enigma» and the Intelligence [ 11 липня 2007 у Wayback Machine.]
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Metod arkushiv Zigalskogo buv kriptografichnoyu tehnikoyu yaka vikoristovuvalasya polskim Byuro shifriv do i pid chas Drugoyi svitovoyi vijni a takozh pid chas vijni britanskimi kriptologami v Bletchli park dlya rozshifrovki povidomlen zashifrovanih na nimeckih mashinah Enigma Arkush Zigalskogo Aparat arkushiv Zigalskogo bere svoyu nazvu vid matematika kriptografa polskogo Byuro shifriv Genrika Zigalskogo yakij vinajshov jogo v zhovtni 1938 roku MetodBudova Enigmi Yak i inshi rotorni mashini Enigma skladalasya z kombinaciyi mehanichnih i elektrichnih sistem Mehanichna chastina vklyuchala v sebe klaviaturu nabir obertovih diskiv rotoriv yaki buli roztashovani vzdovzh valu i prilyagali do nogo ta stupenevogo mehanizmu kotrij ruhav odin abo bilshe rotoriv pri kozhnomu natiskanni klavishi Konkretnij mehanizm roboti mig buti riznim ale zagalnij princip buv takij pri kozhnomu natiskanni klavishi pravij rotor zsuvayetsya na odnu poziciyu a pri pevnih umovah zsuvayutsya i inshi rotori Ruh rotoriv prizvodit do riznih kriptografichnih peretvoren pri kozhnomu nastupnomu natiskanni klavishi na klaviaturi Mehanichni chastini ruhalisya zamikayuchi kontakti i utvoryuyuchi zminnij elektrichnij kontur tobto faktichno sam proces shifruvannya bukv realizovuvavsya elektrichno Pri natiskanni klavishi klaviaturi kontur zamikavsya strum prohodiv cherez rizni lancyugi i v pidsumku vklyuchav odnu z naboru lampochok vkazuyuchi na potribnu bukvu kodu napriklad pri shifrovci povidomlennya sho pochinayetsya z ANX operator spochatku natiskav knopku A spalahuvala lampochka Z tobto Z i stavala pershoyu literoyu kriptogrami dali operator natiskav N i prodovzhuvav shifruvannya takim zhe chinom dali Parametri rotoriv Dlya bezpeki kozhne povidomlennya yake posilalosya Enigmoyu bulo zashifrovano pri riznih pochatkovih ustanovkah troh rotoriv kotri obirav operator Ce poznachalosya povidomlennya nalashtuvan i bulo zavdovzhki 3 simvoli Dlya spoluchennya cih parametriv operatoru yakij prijmaye vidpravlyayuchij operator pochinav kozhne povidomlennya nadsilayuchi povidomlennya nalashtuvan v zavualovanij formi shestiznakovyj indikator Indikator buv sformovanij za dopomogoyu Enigmi z rotorami vstanovlenim u polozhennya sho vidpovidaye potochnim dennim nalashtuvannyam poznachenim golovnimi parametrami zagalnimi dlya vsih operatoriv Napriklad pripustimo operator vibrav dlya povidomlennya povidomlennya nalashtuvan KYG Spochatku operator povinen vistaviti rotori Enigmi zgidno z golovnimi parametrami yaki mozhut buti cogo dnya napriklad GBL a potim zashifruvati povidomlennya nalashtuvan na Enigmi dvichi tobto operator povinen vvesti KYGKYG u rezultati mozhe vijti shos na zrazok QZKBLX Potim operator povinen perestaviti rotori v polozhennya KYG i zashifruvati same povidomlennya Prijmayuchij operator povinen zastosuvati zvorotnij proces dlya rozshifrovki povidomlennya nalashtuvan a potim samogo povidomlennya Povtorennya povidomlennya nalashtuvan mabut priznachalosya dlya perevirki na nayavnist pomilok dlya viyavlennya spotvoren ale vono malo neperedbachenij naslidok znachne oslablennya shifru Urazlivist Vikoristannya pri peredachi klyucha dva razi sprichinilo za soboyu viniknennya tak zvanih female par inodi priblizno v 1 povidomlenni z 8 odna z povtoryuvanih liter v povidomlenni nalashtuvan zashifrovuvalas v odnakovi bukvi Tilki obmezhena kilkist nalashtuvan shifruvalnogo pristroyu mogli zabezpechiti viniknennya female par Yaksho napriklad pershi shist bukv zashifrovanogo povidomlennya SZVSIK ce nazivalosya 1 4 female paroyu yaksho WHOEHS 2 5 paroyu i yaksho ASWCRW 3 6 paroyu Metod buv nazvanij Netz nim Netzverfahren metod abo metod arkushiv Zigalskogo oskilki v nomu vikoristovuvalisya perforovani listi yaki vin rozrobiv Dlya uspishnogo zavershennya vimagalosya 10 female par z povidomlen odnogo dnya U pristrij Zigalskogo vhodili 26 perforovanih listiv dlya kozhnoyi z 6 pervisno mozhlivih poslidovnostej vstavki 3 rotoriv v Enigmu Kozhen list buv priv yazanij do pochatkovoyi poziciyi livogo samogo povilno ruhomogo rotora Matricya 26 h 26 davala vsi 676 mozhlivih pozicij livogo i serednogo rotoriv i bula dublovana po gorizontali i vertikali a z a y Listi buli perforovani takim chinom shob dopustiti mozhlivist viniknennya female par Ryadki predstavlyali poziciyi serednogo rotora stovpci poziciyi povilnogo rotora Yaksho female para bula mozhliva pri bud yakih poziciyah rotoriv napriklad najpovilnishij rotor na bukvi A centralnij rotor na bukvi M shvidkij rotor na bukvoyu R na peretini z dopomogoyu britvenogo leza robivsya otvir Polskij matematik shifruvalnik Marian Reyevskij opisav yak pracyuye pristrij na perforovanih arkushah Koli arkushi buli nakladeni i ruhalisya v pravilnij poslidovnosti i nalezhnim chinom po vidnoshennyu odin do odnogo u vidpovidnosti zi strogo pevnoyu programoyu kilkist vidimih otvoriv postupovo znizhuvalasya I yaksho bulo dostupno dostatnya kilkist danih zreshtoyu zalishavsya odin otvir yakij jmovirno vidpovidaye pravilnomu variantu tobto rishennyam Z poziciyi otvoru mozhna obchisliti poryadok rotoriv nalashtuvannya yih kilec i porivnyuyuchi bukvi shifru z bukvami v mashini tak samo peremishennya S inshimi slovami ves klyuch shifru Yak i metod kartoteki otrimanoyi z dopomogoyu ciklometra Reevskogo metod arkushiv Zigalskogo ne zalezhit vid kilkosti z yednan komutacijnoyi paneli Enigmi VirobnictvoDemonstraciya dvoh perforovanih arkushiv v muzeyi Bletchli parku Ruchne virobnictvo arkushiv v Byuro shifriv yake z mirkuvan bezpeki vikonuvalosya kriptologami samostijno za dopomogoyu lez vimagalo duzhe bagato chasu Do 13 grudnya 1938 roku bula vikonana lishe 1 3 roboti Cogo dnya nimci vveli 4 i 5 rotori zbilshivshi potribnu kilkist arkushiv u 10 raziv 60 teper mozhlivih poslidovnostej v Enigmi zamist 6 25 lipnya 1939 r za p yat tizhniv do pochatku Drugoyi svitovoyi vijni Byuro shifriv rozkrilo pered svoyimi anglijskimi i francuzkimi soyuznikami u Varshavi svoyi dosyagnennya v zlomu shifriv Enigmi Sered rozkritih buv i metod perforovanih arkushiv Zigalskogo Britanci v Bletchli parku nedaleko vid Londona organizuvali virobnictvo dvoh povnih naboriv arkushiv Robota provodilasya za dopomogoyu perforatoriv u viddili ocholyuvanomu Dzhonom R F Dzhefrisom Pershij nabir buv gotovij naprikinci grudnya 1939 roku 28 grudnya chastina drugogo naboru bula dostavlena polskim kriptologam yaki do togo chasu vtekli z zahoplenij nimcyami Polshi do Franciyi kodove im ya centru PC Bruno nedaleko vid Parizha Arkushi sho zalishilisya buli zrobleni 7 sichnya 1940 roku i dopravleni do Franciyi Alanom Tyuringom nezabarom pislya cogo Z yih dopomogoyu pishe Marian Reyevskij mi prodovzhili zlom klyuchiv Enigmi Arkushi buli vikoristani polyakami dlya pershoyi rozshifrovki povidomlennya Enigmi u voyennij chas 17 sichnya 1940 roku U travni 1940 go nimci vidmovilisya vid vikoristannya povidomlennya nalashtuvan dvichi Dlya kozhnogo povidomlennya operator vibirav vipadkovu startovu poziciyu rotoriv napriklad WZA i vipadkove povidomlennya nalashtuvan napriklad SXT Vin vistavlyav rotori v polozhennya WZA j zashifrovuvav klyuch SXT Pripustimo sho rezultat buv UHL Potim vin vistavlyav rotori v polozhennya SXT j zashifrovuvav povidomlennya Potim vin peredavav startovu poziciyu WZA zashifrovanij klyuch UHL i zashifrovanij tekst adresatu Oderzhuvach povidomlennya vistavlyav rotori v poziciyu WZA shob otrimati povidomlennya nalashtuvan SXT a potim z jogo dopomogoyu rozshifrovuvav povidomlennya Pislya cogo arkushi Zigalskogo viyavilisya marnimi LiteraturaWladyslaw Kozaczuk Enigma How the German Machine Cipher Was Broken and How It Was Read by the Allies in World War Two edited and translated by Christopher Kasparek Frederick MD University Publications of America 1984 ISBN 0 89093 547 5 Marian Rejewski Summary of Our Methods for Reconstructing ENIGMA and Reconstructing Daily Keys and of German Efforts to Frustrate Those Methods Appendix C to Wladyslaw Kozaczuk Enigma 1984 pp 241 45 Marian Rejewski The Mathematical Solution of the Enigma Cipher Appendix E to Wladyslaw Kozaczuk Enigma 1984 pp 272 91 Marian Rejewski Remarks on Appendix 1 to British Intelligence in the Second World War by F H Hinsley Cryptologia vol 6 no 1 January 1982 pp 75 83 Welchman Gordon 1997 1982 The Hut Six story Breaking the Enigma codes Cleobury Mortimer England M amp M Baldwin ISBN 9780947712341 New edition updated with an addendum consisting of a 1986 paper written by Welchman that corrects his misapprehensions in the 1982 edition Statti po temiEnigma Byuro shifriv Genrih Zigalskij Yezhi Rozhickij Marian Reyevskij Bletchli parkPrimitkiIn Welchman 1997 he suggests that this arose from the nomenclature for plugs male and sockets female because the success of this method depended on a number of overlying sheets having their apertures in register Sebag Montefiore 2004 cites Alfred Dillwyn Knox who attended the 25 July 1939 Warsaw conference as having given a more frankly biological etymology discreetly veiled in French On December 15 1938 the Germans increased the number of rotors from three to five Only three were still used in the machine at a time but the number of possible rotor arrangements now jumped from 6 to 60 As a result 60 sets of perforated sheets would now be needed Marian Rejewski Summary of Our Methods for Reconstructing ENIGMA and Reconstructing Daily Keys Appendix C to Wladyslaw Kozaczuk Enigma 1984 pp 242 43 angl Welchman 1997 angl Marian Rejewski The Mathematical Solution of the Enigma Cipher Appendix E to Wladyslaw Kozaczuk Enigma 1984 p 289 angl Marian Rejewski Summary of Our Methods for Reconstructing ENIGMA and Reconstructing Daily Keys Appendix C to Wladyslaw Kozaczuk Enigma 1984 p 243 angl Marian Rejewski Remarks on Appendix 1 to British Intelligence in the Second World War by F H Hinsley p 82 Wladyslaw Kozaczuk Enigma 1984 p 59 angl Ralph Erskine The Poles Reveal their Secrets Alastair Denniston s Account of the July 1939 Meeting at Pyry Cryptologia 30 4 December 2006 pp 294 305 angl Ralph Erskine Breaking Air Force and Army Enigma in Action this Day edited by Ralph Erskine and Michael Smith 2001 p 53 angl Wladyslaw Kozaczuk Enigma 1984 pp 84 94 note 8 angl Rijmenants Dirk Enigma message procedures 9 travnya 2019 u Wayback Machine Cipher Machines amp Cryptology Marian Rejewski Summary of Our Methods for Reconstructing ENIGMA and Reconstructing Daily Keys Appendix C to Wladyslaw Kozaczuk Enigma 1984 pp 243 245 angl Dodatkovi posilannyaJavascript demonstraciya listiv Zigalskogo 14 kvitnya 2016 u Wayback Machine Polish Enigma Double 12 bereznya 2007 u Wayback Machine About the Enigma National Security Agency 16 sichnya 2006 u Wayback Machine The Enigma and the Intelligence 11 lipnya 2007 u Wayback Machine