Rotory „Enigma“měly 26 pozic - podle počtu písmen latinské abecedy. Tři rotory, každý s jedinečným zapojením kontaktů a jinou rychlostí otáčení, například třetí rotor po každém zdvihu (kódované písmeno) se okamžitě otočil o 2 kroky vpřed. Místo jednoduché jednoabecední náhrady A → B vypadala šifra Enigma jako nesmyslná sada písmen, kde jedno písmeno šifrového textu mohlo znamenat různá písmena skutečného textu. Poprvé mohlo být „A“kódováno jako „T“, příště stroj nahradil „A“„E“atd.
Aby mohla taková zpráva přečíst, musela přijímající strana nastavit rotory do stejné počáteční polohy. Počáteční poloha rotorů (klíč dne, například QSY) byla tajemstvím známým pouze německým provozovatelům Enigmy. Ti, kteří neměli klíč, ale chtěli si zprávy přečíst, museli projít všemi možnými kombinacemi.
Takových kombinací bylo 26.3 = 17576. S náležitou péčí a motivací by skupina dešifrátorů mohla projít a najít požadovaný klíč za pouhý den.
Zvýšení síly šifry v důsledku většího počtu rotorů hrozilo nepřijatelným zvýšením hmotnosti a rozměrů stroje. Ale pak Arthur Scherbius, tvůrce „Enigmy“, šel na trik. Udělal rotory vyjímatelné a zaměnitelné, což okamžitě zvýšilo počet kombinací o 6krát!
A aby se mozky nepřátelských zlodějů kódů konečně rozvařily, nainstaloval Scherbius mezi klávesnici a rotory panel zástrčky, na kterém byla nahrazena písmena. Například písmeno „A“bylo pomocí panelu transformováno na „E“a rotory provedly další výměnu E → W. Sada Enigma měla šest kabelů, pomocí kterých operátor spojil 6 párů písmen v dohodnutou objednávku. Každý den je jiný.
Počet možností připojení pro 6 párů písmen na panelu o 26 znacích byl 100391791500.
Celkový počet možných klíčů Enigmy pomocí tří výměnných rotorů a propojovacího panelu byl 17576 * 6 * 100391791500 = počet, který mohl absolvovat test hrubou silou, který může trvat déle, než je věk vesmíru!
Proč jsou potřeba rotory?
Patch panel poskytoval o 7 řádů více klíčů než objemné rotory, ale sám nemohl poskytnout dostatečnou sílu šifry. Vědět jaká písmena se v němčině používají častěji, a který, méně často, mohl protivník pomocí metody frekvenční analýzy určit, jak k substituci dochází, a dešifrovat zprávu. Rotory díky souvislému vzájemnému otáčení poskytovaly lepší „kvalitní“šifrování.
Rotory a propojovací panel dohromady poskytly obrovské množství klíčů a současně zbavily protivníka jakékoli příležitosti použít frekvenční analýzu při pokusu o dešifrování zpráv.
Enigma byla považována za zcela nepřístupnou.
Šifra Enigma byla objevena v době podstatně kratší, než je věk vesmíru
Sbírání statistik trvalo mladému matematikovi Mariánu Rejewskému jeden skvělý nápad a rok. Poté se německé šifry začaly číst jako ranní noviny.
Stručně řečeno: Rejewski zneužil zranitelnost nevyhnutelnou při používání jakéhokoli hardwaru. Při vší šifrovací síle Enigmy bylo příliš neuctivé používat stejný kód (poloha rotorů) po dobu 24 hodin - odpůrci nashromáždili nebezpečné množství statistických dat.
V důsledku toho byly použity jednorázové kódy. Pokaždé před začátkem hlavní zprávy odesílatel odeslal duplicitní text (například DXYDXY, šifrovaný SGHNZK) - polohu rotorů pro příjem hlavní zprávy. Dabing byl vyžadován kvůli rádiovému rušení.
Vědět to 1. a 4. písmeno je vždy stejné písmeno “, který je v prvním případě šifrován jako„ S “a poté jako„ N “, Rejewski pečlivě sestavil korespondenční tabulky, analyzoval dlouhé řetězce přestavby a snažil se pochopit, jak byly instalovány rotory. Zpočátku nevěnoval pozornost panelu zástrček - monotónně přeskupoval stejné dvojice písmen.
O rok později měl Rejewski dostatek dat k rychlému určení klíče pro každý den pomocí tabulek.
Šifry získaly vágní obrys německého textu s pravopisnými chybami - důsledek nahrazení písmen na patch panelu. Pro Rejewského, absolventa Poznaňské univerzity, lokality, která byla do roku 1918 součástí Německa, však nebylo obtížné intuitivně pochopit význam a přizpůsobit panel propojením požadovaných dvojic písmen.
Nyní to vypadá jako jednoduchá věc, když jsme dostali nápovědu a byla vysvětlena myšlenka oddělení práce rotorů a panelu zástrčky. Hacking Enigma byl brainstorming, který vyžadoval pečlivé úsilí a matematické nadání.
Němci se pokusili zvýšit sílu šifry
Na konci třicátých let Němci vylepšili Enigmu přidáním dalších dvou rotorů (# 4 a # 5, což zvýšilo počet kombinací ze 6 na 60) a zvýšilo počet kabelů, ale hackování Enigmy se již stalo rutinou. Během válečných let našel anglický matematik Alan Turing své vlastní krásné řešení, využíval stereotypní obsah zpráv (slovo vlhčí v denní zprávě o počasí) a navrhl analogové počítače, čímž do streamu vložil dešifrování zpráv Enigmy.
V příběhu hacku Enigmy hrál roli notoricky známý „lidský faktor“- zrada jednoho ze zaměstnanců německé komunikační služby. Dlouho před válkou a zajetím zajatých Enigmas se němečtí odpůrci naučili schéma zapojení v rotorech šifrovacího stroje pro Wehrmacht. Mimochodem, ve 20. letech 20. století. toto zařízení bylo volně dostupné na civilním trhu pro potřeby podnikové komunikace, ale jeho zapojení se lišilo od vojenské „Enigmy“. Mezi přenesenými dokumenty se objevil návod k použití - takže bylo jasné, co prvních šest písmen každé zprávy znamená (jednorázový kód).
Vzhledem k principu fungování však samotný přístup k Enigmě ještě nic neznamenal. Požadované šifrovací knihy udávající konkrétní nastavení pro každý den aktuálního měsíce (pořadí rotorů II-I-III, poloha rotorů QCM, písmena na panelu jsou připojena A / F, R / L atd.).
Ale dekodéry Enigma upustily od šifrovacích knih a ručně analyzovaly číslo se 16 nulami.
Digitální pevnost
Metody počítačového šifrování implementují stejné tradiční principy nahrazování a přeskupování znaků podle daného algoritmu jako elektromechanické „Enigma“.
Počítačové algoritmy jsou extrémně složité. Sestavený ve formě mechanického stroje, takový systém by měl neuvěřitelné rozměry s velkým počtem rotorů otáčejících se proměnnými rychlostmi a měnícími směr otáčení každou sekundu.
Druhým rozdílem je binární strojový kód. Všechny znaky jsou převedeny na posloupnost jedniček a nul, což umožňuje zaměnit bity jednoho písmene s bity jiného písmene. To vše poskytuje velmi vysokou sílu počítačových šifer.
Jak však ukázal příběh s Enigmou, prolomení takových algoritmů je jen otázkou výpočetního výkonu. Nejsložitější šifru založenou na tradičních principech permutace a náhrady brzy „objeví“jiný superpočítač.
K zajištění kryptografické síly jsou vyžadovány další šifry.
Šifra, jejíž rozluštění trvá miliony let
V posledních desetiletích je šifrování „veřejným klíčem“považováno za nejsilnější a nejspolehlivější způsob šifrování. Není třeba vyměňovat tajné klíče a algoritmy, kterými byly zprávy šifrovány. Nevratná funkce je jako anglický zámek - k zavření dveří není potřeba žádný klíč. K otevření je vyžadován klíč a má ho pouze vlastník (přijímající strana).
Klíče jsou výsledkem rozdělení se zbytkem obřích prvočísel.
Tato funkce je nevratná ne kvůli nějakým zásadním zákazům, ale kvůli obtížím rozdělování velkého počtu faktorů v jakýkoli rozumný čas. Rozsah „nevratnosti“demonstrují systémy mezibankovního převodu, kde čísla sestávají z 10300 číslice.
Asymetrické šifrování je široce používáno v práci bankovních služeb, instant messengerů, kryptoměn a dále všude tam, kde je nutné skrýt informace před zvědavýma očima. Dosud nebylo vynalezeno nic spolehlivějšího než toto schéma.
Teoreticky cokoli vytvořené jedním člověkem může být zlomeno druhým. Jak však svědčí nedávné události, státní regulační orgány jsou nuceny hledat klíče od vývojářů messengeru prostřednictvím přesvědčování a hrozeb. Síla šifry veřejného klíče stále přesahuje možnosti moderní kryptoanalýzy.
Kvantový telefon za 30 milionů
Spouštěčem psaní článku bylo video zveřejněné na Youtube, které se omylem objevilo v seznamu „doporučení“ke zhlédnutí. Autor není předplatitelem takových kanálů kvůli jejich stereotypnímu a bezcennému obsahu.
Není to reklama. Není to antireklama. Osobní názor.
Jeden blogger bourá argumenty druhého, který tvrdí o „korupčním podvodu“vytvořením domácího kvantového telefonu.
Skeptik-opozičník vypráví o nalezené kopii „kvantového telefonu“ViPNet QSS Phone, který se na internetu prodává za 200 dolarů. Jeho protivník namítá: samotné „dýmky“s tím nemají nic společného - tvůrci použili jakákoli zařízení, která byla po ruce. Klíčovou vlastností telefonu ViPNet QSS je serverový „box“, uvnitř kterého se generují fotony. Je to „server“, který ospravedlňuje cenovku 30 milionů rublů.
Oba bloggeři prokazují naprostou ignoraci problému a neschopnost přemýšlet a analyzovat informace. Konverzace o kvantovém telefonu by neměla začínat „dýmkami“a „serverem“, ale z principu práce, o kterém je vše řečeno v oficiálním vydání.
Pomocí fotonů se přenáší pouze tajný klíč, který šifruje hlavní zprávu. Podle názoru vývojáře je tedy poskytován nejvyšší stupeň ochrany klíčů. Samotná zpráva je přenášena šifrovaně přes běžný kanál.
„Fotony jsou potřeba pouze k dohodě o sdíleném klíči, samotná jednání probíhají jakýmkoli způsobem, na který jsme zvyklí.“
(Moment na videu je 6:09.)
Oba bloggerové tomu nevěnovali pozornost. Pokud by ale autor byl potenciálním kupcem, položil by vývojářům několik otázek:
1. Kryptografie je věda o tom, jak číst šifry bez klíče. Jinými slovy, absence klíče nezaručuje, že zprávu nelze dešifrovat a přečíst. Pozoruhodným příkladem je příběh Enigmy.
2. Pokud mluvíme o přenosu jakéhokoli „tajného klíče“, znamená to šifrování tradičními algoritmy nahrazování / permutace. Díky tomu je šifra ještě méně kryptograficky bezpečná oproti moderním hackerským nástrojům.
Jak víte, nejspolehlivější je šifrování pomocí „veřejného klíče“, kdy není nutné žádný klíč kamkoli přenášet. Jaká je hodnota a význam kvantového kanálu?
Mystika mikrosvěta
Běžná zařízení s neobvyklými schopnostmi? Budeme se hádat logicky. Tvůrci ViPNet QSS Phone s uvedením „kvantového telefonu“na trh komunikačních zařízení zjevně spěchali. Při dostupné šířce kanálu, která neumožňuje přenos celé zprávy, a dosaženém dosahu 50 km nemá takový systém žádnou aplikovanou hodnotu.
Příběh s krypto telefonem zároveň ukázal, že v Rusku probíhá výzkum v čele moderní vědy a technologie, v oblasti kvantové komunikace.
Kvantová komunikace přesahuje konvenční kryptografii (skrývající význam zprávy) a steganografii (skrývající samotný fakt přenosu zprávy). Bitové informace šifrované jako fotony dostávají další vrstvu ochrany. To však nemá nic společného se šifrováním.
Základní přírodní zákony neumožňují zachytit zprávu bez měření (a tedy nemění) parametrů fotonů. Jinými slovy, ti, kdo vedou důvěrný rozhovor, okamžitě vědí, že se jim někdo pokusil naslouchat. Ahoj…
