| bombardovat | |
|---|---|
| Typ | dešifrovací stroj |
| Výrobce | Vládní komunikační centrum |
| Datum vydání | 18. března 1940 |
| Vyrábí se podle | září 1944 |
| procesor | 108 rotujících elektromagnetických bubnů |
| Mediální soubory na Wikimedia Commons | |
Turing Bombe je elektronicko-mechanický stroj na dešifrování kódu Enigmy .
První zařízení pro rozluštění kódu Enigmy, „ kryptologická bomba “, vytvořili polští matematici v předvečer druhé světové války . Na základě tohoto vývoje a s přímou podporou jeho tvůrců v Anglii byla navržena „pokročilejší“ jednotka [pozn. 1] .
Hlavním cílem Bomby bylo najít denní nastavení stroje Enigma v různých německých vojenských formacích: zejména pozice rotorů. Polohy rotorů určují klíč šifrované zprávy.
Teoretickou část práce provedl Alan Turing . Jeho práce na kryptografické analýze algoritmu implementovaného v šifrovacím stroji Enigma vycházela z dřívější dešifrovací analýzy předchozích verzí tohoto stroje, kterou v roce 1938 provedl polský kryptoanalytik Marian Rejewski . Principem fungování dešifrovače vyvinutého Turingem bylo vyjmenovat možné varianty šifrovacího klíče a pokusy o dešifrování textu, pokud byla známa struktura dešifrované zprávy nebo část otevřeného textu.
První Bombe byla vypuštěna 18. března 1940. Stroj Turing Bombe se skládal ze 108 rotujících elektromagnetických bubnů a řady dalších pomocných jednotek. Byla 10 stop (3,0 m) dlouhá, 7 stop (2,1 m) vysoká, 2 stopy (0,61 m) široká a vážila 2,5 tuny. Sériově se vyráběly do září 1944 , kdy v průběhu války nebylo nutné jejich počet zvyšovat. Pro každou možnou klíčovou hodnotu danou polohou rotorů stroj provedl kontrolu proti známému otevřenému textu [Poznámka 2] .
Celkem bylo v Bletchley Park instalováno 210 strojů typu Bombe , což umožnilo dešifrovat až 3 tisíce zpráv denně. To významně přispělo k britskému válečnému úsilí, zejména v boji proti ponorkám v Atlantiku .
„Enigma“ byla Němci používána pouze pro radiová jednání na operačně-taktické úrovni. Pro zakódování jednání vrcholového managementu byl použit jiný kód – „ Lorenz “ [pozn. 3] . Tento kód byl mnohem složitější a k jeho dešifrování byly potřeba jiné metody a prostředky.
Po válce Churchill z důvodu utajení nařídil zničení všech hmotných stop programu Ultra , včetně strojů Bombe.
Britští milovníci historie obnovili jednu Turingovu bombu po více než 60 letech; i přes přítomnost podrobných nákresů a vysvětlení (kompletní sada byla sestavována 2 roky), strávili na ní 10 let.
Enigma (z jiného řeckého αἴνιγμα - hádanka) je přenosný šifrovací stroj používaný k šifrování a dešifrování tajných zpráv. Přesněji Enigma je celá rodina elektromechanických rotačních strojů, které se používají již od 20. let minulého století.
„Enigma“ fungovala tak, že se neustále měnil elektrický obvod díky otáčení vnitřních rotorů, kterými protékal proud. Pokaždé, když bylo na klávesnici stisknuto písmeno, stroj vydal šifrové písmeno a rotory se přesunuly do nové polohy. Takto fungovala polyalfabetická substituční šifra. Jednoduchou verzí polyalfabetické šifry je Vigenèrova šifra . Na svou dobu jde o poměrně kryptograficky silnou šifru – bez znalosti klíčového slova bylo velmi obtížné ji prolomit.
Správným používáním tohoto stroje lze dosáhnout velmi vysokého stupně bezpečnosti. Enigma encoder se skládá ze 3-5 rotorů s 26 elektrickými kontakty. Když bylo stisknuto tlačítko na klávesnici, elektrický proud protékal přes nahrávací buben na pravém konci scrambleru, poté přes sadu rotorů do bubnu reflektoru, který přiváděl signál zpět přes rotory a nahrávací buben.
Stejně jako ostatní rotační stroje se Enigma skládala z kombinace mechanických a elektrických subsystémů. Mechanická část zahrnovala klávesnici, sadu rotujících disků - rotorů, které byly umístěny podél hřídele a přilehlé k ní, a stupňovitý mechanismus, který při každém stisknutí klávesy pohyboval jedním nebo více rotory.
Pro vysvětlení principu činnosti stroje se prosím podívejte na výše uvedené schéma. Schéma je zjednodušené: ve skutečnosti se mechanismus skládal z 26 žárovek, klíčů, konektorů a elektrických obvodů uvnitř rotorů. Proud šel ze zdroje energie (často baterie) (1) přes spínač (2) do propojovacího panelu (3). Patch panel umožnil přepnout spojení mezi klávesnicí (2) a pevným vstupním kolečkem (4). Dále proud prošel konektorem (3), v tomto příkladu nepoužitým, vstupním kolem (4) a schématem zapojení tří (u armádního modelu) nebo čtyř (u námořního modelu) rotorů (5) a vstoupil reflektor (6). Reflektor vrátil proud zpět, přes rotory a vstupní kolo, ale jinou cestou, pak přes konektor „S“ připojený ke konektoru „D“, přes další spínač (9) a žárovka se rozsvítila.
Neustálá změna elektrického obvodu, kterým protékal proud, v důsledku rotace rotorů, tedy umožnila implementovat polyalfabetickou substituční šifru, která dávala na tu dobu vysokou stabilitu šifry.
Rozluštění zpráv německého stroje Enigma je možné pouze v případě, že je znám klíč, tedy poloha rotorů.
"Bomba" opakuje akce několika strojů Enigma spojených dohromady. Standardní Enigma má tři rotory, z nichž každý lze nastavit do kterékoli z 26 poloh. Stroj Bomb je ekvivalentem 26 strojů Enigma, z nichž každý se skládá ze tří válců. "Bomba" může současně fungovat na třech klíčích tajných zpráv.
Na rozdíl od rotorů Enigma má stroj Bomba bubny se vstupními a výstupními kontakty. Lze je tedy zapojit do série. Každý buben měl 104 drátěných kartáčů, které se dotýkaly desek, na které byly naloženy. Kartáče a odpovídající sada kontaktů na desce byly uspořádány ve čtyřech soustředných kruzích po 26. Vnější pár kruhů byl ekvivalentní proudu protékajícího Enigmou v jednom směru, zatímco vnitřní pár byl ekvivalentní proudu tekoucího v opačném směru. .
Během druhé světové války Turing pracoval v Bletchley Park, britském kryptografickém centru, kde vedl jednu z pěti skupin – Hut 8, které se zabývaly dešifrováním zpráv zakódovaných německým šifrovacím strojem Enigma v rámci projektu Ultra. Turingův příspěvek ke kryptografické analýze algoritmu Enigma byl založen na dřívější kryptoanalýze předchozích verzí šifrovacího stroje polským kryptoanalytikem Marianem Rejewskim v roce 1938.
Počátkem roku 1940 vyvinul dešifrovací stroj Bomba, který umožňoval číst zprávy Luftwaffe. Principem fungování „Bomby“ bylo vyjmenování možných variant šifrovacího klíče a pokusy o dešifrování textu, pokud byla známa část otevřeného textu nebo struktura dešifrované zprávy. Klávesy třídily rotující mechanické bubny, doprovázené zvukem podobným tikotu hodin, proto "Bomba" dostala své jméno. Pro každou možnou hodnotu klíče danou polohou rotorů (počet klíčů byl asi 10 19 pro pozemní Enigmu a 10 22 pro šifrovací stroje používané v ponorkách) provedla Bomba kontrolu proti známému otevřenému textu. elektricky. Turingova první Bletchley Bomb byla vypuštěna 18. března 1940. Také design Turingových „Bomb“ vycházel z konstrukce stejnojmenného Rejewského stroje.
O šest měsíců později byla také prolomena silnější šifra Kriegsmarine. Později, v roce 1943, Turing významně přispěl k vytvoření pokročilejšího dešifrovacího elektronického počítače "Colossus", používaného pro stejné účely.
Polští kolegové se pokusili prolomit díru v kódování s využitím chyb německých kryptografů – které však byly rychle opraveny – a pokusili se o kompletní výčet všech možných kombinací, což vyžadovalo prostě neskutečné výdaje času a úsilí. Alan Turing navrhl efektivnější způsob: iterování sekvencí znaků na základě zvoleného otevřeného textu. Jednoduše řečeno, stačilo každý den rozpoznat nebo uhodnout jeden malý úryvek ze zprávy – což nebylo tak těžké, protože přes všechna tajemství a kódy spolu německá armáda komunikovala spíše stereotypními frázemi – a mechanický výčet z dvaceti šesti znaků latinské abecedy určuje přesné umístění této pasáže v úplném šifrovém textu. Turing přišel s posledním postupem k implementaci založeným na principu vyloučení: známým rysem Enigmy bylo, že když byla zašifrována, nahradila každé písmeno jiným, ale ne stejným písmenem.
Například předpověď počasí vždy začínala slovy:
WETTERVORHERSAGEBISKAYA
Řekněme, že šifrový text vypadá takto:
…QFZWRWIVTYRESXBFOGKUHQBAISEZ…
Pro zjištění korespondence písmen je nutné tyto texty spárovat tak, aby dopis nebyl zašifrován do sebe.
| Q | F | Z | W | R | W | já | PROTI | T | Y | R | E | S | X | B | F | Ó | G | K | U | H | Q | B | A | já | S | E | Z |
| W | E | T | T | E | R | PROTI | Ó | R | H | E | R | S | A | G | E | B | já | S | K | A | Y | A |
Tento příklad ukazuje, že písmeno S je zašifrováno samo do sebe.
| Q | F | Z | W | R | W | já | PROTI | T | Y | R | E | S | X | B | F | Ó | G | K | U | H | Q | B | A | já | S | E | Z |
| W | E | T | T | E | R | PROTI | Ó | R | H | E | R | S | A | G | E | B | já | S | K | A | Y | A |
Pokud jsou tedy texty správně seřazeny, víme, že R znamená W na první pozici a tak dále.
| R | W | já | PROTI | T | Y | R | E | S | X | B | F | Ó | G | K | U | H | Q | B | A | já | S | E |
| W | E | T | T | E | R | PROTI | Ó | R | H | E | R | S | A | G | E | B | já | S | K | A | Y | A |
Vztah zašifrovaných písmen lze odrazit v diagramu.
Během provozu stroje Bomb se bubny umístěné na horní řadě otáčejí rychlostí 120 otáček za minutu. Po dokončení úplné rotace se prostřední řada válců otočí do další polohy. Výčtem tedy všechny tři řady válců postupně mění svůj stav. Toto pokračuje, dokud stroj nevydá signál Stop nebo dokud se kotouče nevrátí do své původní polohy.
Signál Stop je generován, když poloha rotorů zaujme stejnou polohu jako při šifrování. Otázkou je, za jakých podmínek k náhodám dochází?
Testovací registr je připojen k jednomu z kabelů odpovídajících nejčastěji se vyskytujícímu písmenu v nabídce. Každé písmeno odpovídá jednomu drátu, který je charakterizován dvěma stavy. A zároveň je testovací registr schopen určit počet vodičů, kterými protéká proud.
Během startu stroje Enigma je napětí přivedeno na libovolný drát. Například vodič A je přiřazen kabelu E, to znamená, že předpokládáme, že písmeno A je spojeno s písmenem E a naopak. Každý vodič připojený k vodiči A v kabelu E a vodič E v kabelu A ponese proud. Ale předpokládejme, že druhý vodič H je aktivní. Navíc to znamená, že písmeno H odpovídá písmenu E a naopak. Ale E nelze přiřadit ke dvěma písmenům abecedy současně. Původní hypotéza je tedy chybná.
Vyvstává další otázka: musíme zkontrolovat vodič B v kabelu E, abychom zkontrolovali spojení mezi písmeny B a E? Není třeba. Úplné hledání by zabralo poměrně hodně času. Stojí za zmínku, že klíč se měnil každý den. Stroj Bomba dokázal rozpoznat klíč za pár hodin práce. V našem příkladu můžeme pozorovat, že proud bude procházet kodérem připojeným ke kabelům A, E, H k drátům připojeným k ostatním kabelům.
Uvažujme dva případy. Předpokládejme, že po spuštění celého šifrového textu je poloha rotorů správná a hypotézy správné. Tento případ je znázorněn na obrázku níže. V tomto případě je generován signál zastavení.
| Kryptografie druhé světové války | |
|---|---|
| Organizace |
|
| Osobnosti | |
| Šifry a šifrovací zařízení | |
| Kryptanalytická zařízení | |
| Rané počítače | |
|---|---|
| |