Enigma (criptare)

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
O mașină Enigma-G

Enigma a fost un dispozitiv electromecanic pentru criptarea și decriptarea mesajelor. Mașină născută dintr-o încercare de comercializare eșuată, a fost folosită pe scară largă de forțele armate germane în perioada nazistă și al doilea război mondial . Ușurința de utilizare și pretinsa indescifrabilitate au fost principalele motive pentru utilizarea sa largă.

Deși a fost modificat și îmbunătățit în timpul perioadei sale de utilizare, un grup mare de experți au reușit să o încalce după ce au lucrat din greu cu această intenție. Primii care l-au descifrat în 1932 au fost câțiva matematicieni polonezi: Marian Rejewski , Jerzy Różycki și Henryk Zygalski . Munca lor a făcut posibilă obținerea de informații suplimentare despre aparatul tot mai actualizat al germanilor „Enigma”, mai întâi în Polonia și, după izbucnirea războiului, și în Franța și Marea Britanie . Decriptarea mesajelor criptate cu Enigma a furnizat informații foarte importante forțelor aliate pentru cea mai mare parte a celui de-al doilea război mondial.

Istorie

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Operațiunea Ruthless și Operațiunea Primrose .
O mașină Enigma expusă la Varșovia
Cifru Enigma furnizat Luftwaffe, expus la muzeul internațional de spionaj din Washington

Mașina Enigma a fost dezvoltată de Arthur Scherbius în diferite versiuni începând cu 1918 când a obținut brevetul , inspirat din discul de cifrare al lui Leon Battista Alberti . Prima versiune abia se potrivea 34 × 28 × 15 cm, dar avea o greutate apropiată de 12 kg .

A înființat o companie la Berlin , Scherbius & Ritter, pentru a produce această mașină și a pus în vânzare prima versiune comercială în 1923 . Deși criptogramele produse erau într-adevăr indescifrabile pentru acea vreme, mulți comercianți și oameni de afaceri au crezut că posibilitatea de a avea mesaje sigure nu justifica costul ridicat al mașinii.

După descoperirea de către germani că comunicațiile navale din Primul Război Mondial au fost decriptate de Marea Britanie chiar prin coduri descoperite după scufundarea unui crucișător german, guvernul german a crezut că este timpul să se bazeze pe un sistem sigur pentru a vă cripta mesaje importante.

Prin urmare, Scherbius a creat o versiune diferită de cea anterioară, cu circuitele schimbătorului modificate pentru a preveni decodarea mesajelor în cazul în care oricare dintre mașinile aflate deja în circulație a căzut în mâinile inamicului. Mai multe exemplare au fost achiziționate de marina germană în 1926 , apoi în 1929 dispozitivul a fost achiziționat de armată și, ulterior, de practic de fiecare organizație militară germană și de majoritatea ierarhiei naziste .

Versiunile Enigmei au fost utilizate pentru aproape toate comunicațiile radio germane, adesea chiar și telegrafice, în timpul războiului (chiar și rapoartele meteo au fost criptate cu Enigma).

Italienii, în timpul celui de- al doilea război mondial , au folosit diverse cifre, inclusiv o versiune comercială a mașinii Enigma: în comparație cu cea folosită de armata germană, aceasta nu avea panoul de comutare, astfel încât cifrele produse erau mai ușor de încălcat cu metodă descoperită anterior de Marian Rejewski . Această mașină a fost folosită atât în ​​timpul războiului civil spaniol, cât și în timpul ciocnirilor din Marea Mediterană între flotele engleze și italiene [1] .

În noiembrie 1931, Hans-Thilo Schmidt , un angajat german care putea accesa aparatul militar Enigma, le-a furnizat francezilor două documente, numite Gebrauchsanweisung für die Chiffriermaschine Enigma și Schlüsselanleitung für die Chiffriermaschine Enigma , care erau un fel de manuale de instrucțiuni pentru aparat. prin care și datorită altor informații recuperate din serviciile secrete franceze, a fost posibil să se încerce reconstituirea Enigmei.

Franța, având în vedere schemele și ceea ce ar fi trebuit să descifreze, a decis că mecanismul era prea complex pentru a fi descifrat de criptanalizatorii săi și nici măcar nu s-a obosit să termine realizarea unui prototip al mașinii. Pe de altă parte, Polonia știa că, dacă Germania va începe un război , va fi prima care va fi atacată și a cerut Franței planurile și tot ce a fost recuperat pentru realizarea unui prototip pentru a încerca să rupă codul. [2] Având în vedere natura tehnologică a Enigmei, polonezul Biuro Szyfrów (Biroul Cifra) a decis să consulte academicienii Universității din Poznań din apropiere, supunându-i unui test pentru a găsi persoanele cele mai potrivite pentru a decripta Enigma.

Criptograf polonez Marian Rejewski (1932)

Serviciile secrete poloneze au reușit astfel să descifreze Enigma, datorită atât slăbiciunii sistemului de criptare, cât și unei reguli impuse utilizării mașinii de către biroul german responsabil. [3] Inteligența poloneză, condusă de matematician Marian Rejewski , proiectat un aparat special numit Bomba , pentru a simula funcționarea unei mașini Enigma și să obțină dintr - un mesaj criptat, cu încercări repetate în mod sistematic, cheile de reglare ale mașinii ar fi efectuat criptare și, prin urmare, fiind capabil să o decripteze pe rând. Cu toate acestea, germanii au schimbat funcționarea Enigmei prin introducerea unui set de cinci rotoare, dintre care se foloseau întotdeauna doar trei, dar diferite în fiecare zi: acest lucru a înmulțit combinațiile posibile cu șaizeci, iar bomba poloneză nu s -a putut confrunta cu o astfel de creștere a complexității .

Imagine 1943 a unui dispozitiv Enigma

În ajunul invaziei Poloniei în 1939 , proiectul a fost transferat britanicilor, [4] care au organizat o interceptare și decriptare pe scară largă a comunicațiilor radio germane în Bletchley Park și cu ajutorul unor mari matematicieni precum Alan Turing , a reproiectat bomba și a conceput mai multe metode pentru ruperea cheilor de criptare germane, care au dus la textul clar, cunoscut sub numele de cod Ultra, ca produs .

Serviciile de informații militare germane Abwehr au folosit un anumit model, „ Enigma-G ”.

O primă încercare de a accesa cifrele versiunii navale a mașinii Enigma a fost făcută în timpul Operațiunii Ruthless , o mare operațiune de spionaj propusă pentru prima dată în 1940 de Ian Fleming la Amiralitatea Britanică . [5] [6]

În mai 1941, marina britanică a reușit să pună mâna pe un aparat Enigma intact și documente de criptare prin capturarea unui submarin german în timpul unui atac al acestuia pe un convoi aliat. Această operație este cunoscută sub numele de Primrose .

În 1944 , o nouă evoluție a bombei a dus la introducerea computerului Colossus . [7]

O versiune specială a Enigmei a fost dezvoltată pentru marina germană , care a folosit patru rotoare cifrate luate dintr-un set de opt (cele ale enigmei terestre plus trei noi rotoare exclusive pentru marină) și ar putea utiliza două reflectoare diferite la alegere, pentru a crește încă numărul de combinații disponibile.

Operațiune

Principiu

În principiu pur, Enigma poate fi considerată ca o extensie a metodei de cifrare Vigenère echipată cu disc a lui Leon Battista Alberti . Principala diferență constă în faptul că există mai multe discuri de criptare, așezate împreună „în cascadă” și că lipsește cheia aici, numită și vierme , care a fost în schimb un element esențial în criptarea lui Vigenère .

Structura

Latura cu contactele electrice ale unui rotor al mașinii Enigma. Rețineți că există exact 26 de contacte, fiecare dedicat unei litere din alfabet.

Mașina Enigma avea aspectul unei mașini de scris cu două tastaturi: prima, inferioară și a doua în care tastele erau înlocuite cu litere luminoase care se aprindeau de fiecare dată când o tastă era apăsată pe tastatura reală; secvența de litere care s-a aprins a dat mesajul criptat (sau textul clar, dacă ați tastat textul criptat).

Panoul de control al unei mașini Enigma, cu pini pentru schimbarea literelor SO și JA.

În versiunea cu trei discuri, funcționarea sa se baza pe trei discuri cu fir, denumite „rotori”, care aveau 26 de contacte pe fiecare parte (câte unul pentru fiecare literă a alfabetului german). Cablarea internă a discurilor pune fiecare literă pe o parte într-o comunicare stabilă cu o literă pe cealaltă parte. Numite „partea L” și „partea R” cele două grupuri de contacte ale fiecărui disc, unul dintre contactele „laturii L” a primului disc a primit tensiunea de la comutatorul butonului apăsat, a transferat-o la un contact, predeterminată de cablare, a „laturii R” a acesteia, care „a atins” contactul corespunzător al celui de-al doilea disc pe „partea L” a acestuia, iar cablarea celui de-al doilea disc a transferat tensiunea la un contact predeterminat al acestuia „Partea R” și astfel către al treilea disc. Discurile erau conectate fizic printr-un mecanism similar cu un contor de parcurs : primul disc rotit cu o literă la fiecare apăsare a tastei, al doilea rotit cu o literă de fiecare dată când primul făcea o revoluție și al treilea rotit cu o literă ca al doilea turul s-a încheiat.

Criptare și decriptare folosind o mașină de enigmă. 2016

Contactele „laturii R” ale celui de-al treilea și ultimul rotor au ajuns să atingă omologii unui disc „reflector”, echipat cu contacte doar pe „partea L”, care, cablate în așa fel încât să transfere tensiunea între contactele diferite de pe aceeași parte, au schimbat legătura literelor celui de-al treilea rotor și au trimis contactul înapoi prin toți cei trei rotori: apoi tensiunea aplicată contactului literei apăsate de operator pe tastatură a fost aplicată contactului corespunzător al primul rotor și a ieșit din același rotor printr-un alt contact al aceleiași „părți L”, acum îndreptat către unul dintre becurile Enigma prin deviatorul butonului corespunzător. [8] Datorită „reflectorului”, mașina ar putea funcționa astfel și ca decodor, fără nicio intervenție specifică, adică a fost necesar, înainte de începerea decodării, să aducă numai rotoarele și știfturile în configurația zilnică prevăzută de cifre (vezi mai jos). Această caracteristică a implicat codificarea „reciprocității” ca o consecință: dacă, într-o anumită setare a rotoarelor (și a pinilor menționați mai jos), litera B a fost, de exemplu, criptată cu un F, în aceeași setare, prin apăsarea tasta F aceasta din urmă a fost codificată cu B. Mai mult, o literă nu a putut fi niciodată codificată în sine.

Diagrama care arată calea curentă în dispozitivul de codificare Enigma. Litera „A” este codificată în becul corespunzător literei „D”. „D” va fi la rândul său criptat în „A”, dar litera „A” nu poate fi niciodată criptată cu ea însăși. [9]

În plus față de acest Enigma, acesta ar putea fi ajustat, pentru o mai mare siguranță, cu pinii unui panou cu mai multe prize pentru a schimba zece litere cu alte zece la alegere înainte de a intra în primul rotor; în sfârșit, contactele fiecărui rotor de la o față la alta ar putea fi compensate după dorință.

Prevederile de funcționare pentru unitățile echipate cu mașina Enigma impuneau ca în fiecare zi, din motive de siguranță, configurarea mașinii să fie modificată prin aranjarea conexiunilor diferite pentru pinii panoului, poziții reciproce diferite pentru cei trei rotori, configurare inițială diferită ( scrisoare de la care să înceapă pentru prima codificare) a fiecăruia dintre ei. Informațiile relative au fost conținute într-un calendar-cifru distribuit fiecărei unități echipate cu o mașină Enigma.

A existat, de asemenea, o versiune cu patru discuri rotor (Enigma M4) a cifrului Enigma. [10]

Ajustări

Înainte de a utiliza aparatul, operatorul desemnat să cripteze mesajul trebuia să:

  1. Consultați „cheia Enigma”, care este cheia conținută în cifru;
  2. Luați cele trei rotoare pentru a fi utilizate pentru acea zi dată;
  3. Setați programarea fiecărui rotor individual indicat în tripletul de litere indicat în tasta Enigma din acea zi (Ringstellung );
  4. Introduceți-le în mașină în ordinea indicată ( Walzenlage );
  5. Reglați poziția inițială a inelelor rotorului pe tripletul de litere indicat în tasta Enigma din acea zi ( Grundstellung );
  6. Configurați fișele de schimb de litere așa cum este determinat de cheia Enigma din acea zi ( Steckerverbindungen ).

În acest moment, aparatul era gata să cripteze (sau să decripteze) un mesaj.

Criptarea (și decriptarea) mesajului

Operatorul a primit mesajul scris. În timp ce apăsa o literă identică pe tastatura reală, litera criptată corespunzătoare a apărut pe „tastatura luminoasă” și operatorul (sau cineva apropiat în numele său) a înregistrat-o pe o foaie de hârtie. La sfârșitul criptării, foaia pe care a fost scris mesajul criptat a fost livrată operatorului radio care l-a transmis (prin radio sau prin cablu, în funcție de suportul de transmisie care va fi utilizat în acest moment). În mod similar, s-a efectuat decriptarea: operatorul Enigma a primit mesajul criptat de la operatorul de radio sau oricine ar fi fost, l-a „apăsat” pe tastatura reală și literele în text clar au apărut treptat pe „tastatura luminoasă”.

Calculul posibilelor combinații de criptare

În versiunea tipică a mașinii, trebuie alese 3 rotoare dintre 5 disponibile. Pentru prima aveți 5 opțiuni, deci 4 și în cele din urmă 3: numărul de combinații este:

Fiecare rotor are 26 de poziții de pornire, deci numărul de poziții de pornire este:

Mașinile de criptare militare aveau și un panou de control, care permitea schimbarea a 13 perechi de litere conectându-le cu cabluri. Deoarece în mod obișnuit au fost schimbate 10 perechi de litere cu 10 cabluri, numărul de combinații de conexiuni posibile este cel mai mare, adică 150 738 274 937 250.

De fapt, 26 de litere pot fi combinate în 26! căi. Din acestea eliminăm cele 3 perechi de litere care nu au fost utilizate de obicei, împărțind la (3 × 2)! Ordinea celor 10 perechi rămase nu contează, deci se împarte la 10!, Iar ordinea fiecărei perechi nu contează (AB = BA): deoarece există 10 perechi, împărțim la 2 de zece ori, sau 2 10 .

Înmulțirea celor trei rezultate oferă 158 962 555 217 826 350 000 de combinații inițiale.

Enigma în ficțiune

Cărți

Romanul Enigma al lui Robert Harris se învârte în jurul rolului Enigmei în contracararea acțiunii submarinelor germane în timpul celui de-al doilea război mondial. Amplasat în Bletchley Park , romanul condensează povestea decodificării Enigmei în câteva săptămâni, reamintind rolul inițial al polonezilor, metoda și tehnologia dezvoltate de britanici (printre care apare însuși Alan Turing ) și predarea finală către Americani. Din roman a fost realizat filmul cu același nume din 2001 , produs de Mick Jagger .

Film

Evenimentele care s-au centrat pe mașina de cifrat Enigma au inspirat, de asemenea, unele filme, aderând mai mult sau mai puțin la evenimente istorice consacrate:

  • Sekret Enigmy ( Secretul Enigmei ) (1979), film polonez de Roman Wionczek , povestea polonezului Biuro Szyfrów (Biroul Cifra) care a încălcat prima dată codul Enigma
  • Breaking the Code (1996), filmul TV britanic al lui Herbert Wise despre viața lui Alan Turing ;
  • U-571 (2000), film de Jonathan Mostow (coproducție franco-americană). Americanii află că un submarin german aflat în primejdie așteaptă ajutorul de la un alt submarin. O echipă de raiders este imediat pregătită și trimisă cu un submarin deghizat în submarin german pentru a urca în ea și pentru a prelua Enigma și documentele de criptare aferente, dar ceva nu merge bine. 2001 Premiul Academiei pentru cel mai bun scor ;
  • Enigma (2001), film de Michael Apted , (coproducție engleză, americană, germană și olandeză) bazat pe romanul cu același nume de Robert Harris . În martie 1943, decriptorii Bletchley Park sunt dezamăgiți să descopere că germanii au modificat sistemul Enigma folosit de bărcile lor U. Strălucitul decriptor Tom Jericho este însărcinat să găsească o altă modalitate de a decripta mesajele din nou, dar o suspiciune de spionaj cade asupra lui din cauza dispariției contextuale a iubitei sale.
  • All the Queen's Men (2001), film de Stefan Rutzowitzky ( coproducție germană, austriacă și americană). Patru personaje ciudate spre sfârșitul celui de- al doilea război mondial sunt parașute în Germania pentru a ajunge la fabrica unde sunt produse mașinile Enigma și a lua una;
  • The Imitation Game (2014) un film de producție din SUA și Marea Britanie despre viața lui Alan Turing, un mare matematician și criptograf britanic care a fost angajat de serviciile secrete britanice în timpul celui de-al doilea război mondial pentru a descifra sistemul de mesagerie criptat utilizat de trupele germane și numit ENIGMA . Premiul Academiei 2015 pentru cel mai bun scenariu neoriginal de Graham Moore bazat pe cartea lui Andrew Hodges .

Muzică

Dream Theater intitulat Enigma Machine o piesă din albumul lor Dream Theater (2013).

Jocuri video

Unele jocuri video stabilite în al doilea război mondial conțin una sau mai multe misiuni care implică capturarea unui dispozitiv Enigma; printre ei, Hidden & Dangerous , „ Medal of Honor Heroes ”, Wolfenstein - The New Order și Commandos 2 , Wolfpack .

Notă

  1. ^ Enigma și Bletchley Park , pe trentoincina.it , Regio Cruiser Trento.
  2. ^ Simon Singh , p. 146 .
  3. ^ Structura preconizată de calendarul-cifru a fost utilizată de fiecare biting într-adevăr doar la începutul mesajului de transmis: a fost transmisă în primul rând orientarea, pentru a urma mesajul în sine, operatorul ar fi acordat celor trei rotoare. Astfel, destinatarul, prin decodarea acestor informații, ar putea reorienta rotoarele propriei mașini pentru a decripta informațiile ulterioare: criptarea mesajului propriu-zis a devenit astfel o operație cu codificare specifică, chiar dacă parțială, a acelei mașini și a acelui mesaj. Punctul slab consta în faptul că aceste informații, cruciale pentru înțelegerea receptorului, trebuiau repetate de două ori pentru a remedia orice condiții proaste în transmiterea mesajului criptat prin radio. În plus, a existat și constrângerea că o scrisoare nu ar putea fi niciodată transcodată de sistemul însuși. ( Simon Singh , p. 148 )
  4. ^ Materialul transferat în Anglia a fost transportat, pentru a devia suspiciunile agenților germani care operau în principalele porturi, printre bagajele dramaturgului Sacha Guitry și soția sa, actrița Yvonne Printemps . ( Simon Singh , p. 161 )
  5. ^ (RO) Operațiunea Ruthless, octombrie 1940 , pe turing.org.uk.
  6. ^ (EN) 12 septembrie 1940: Ian Fleming propune „Operațiunea nemiloasă” , pe ww2today.com.
  7. ^ Colosul , spre deosebire de „bombele” lui Rejewski și Turing, care erau dispozitive electromecanice, a fost un adevărat procesor de tuburi termionice realizat de Eng. Tommy Flowers urmând o schemă teoretică a matematicianului grupului de criptografi Bletchley Max Newman , care la rândul său pornise de la ideea lui Alan Turing de o mașină universală. A fost conceput pentru a putea decripta mesajele codificate cu Lorenz S40 / 42 , o mașină de criptare germană bazată pe principii total diferite de Enigma. Colossus a fost precursorul primului computer electronic. ( Simon Singh , pp. 249-250 )
  8. ^ Cheia, pe lângă activarea mișcării primului rotor, a deplasat și un deviator electric. Aceasta a fost permanent legată de litera corespunzătoare a panoului de conectare. Cu tasta în poziția de repaus, aceasta din urmă a fost conectată la litera corespunzătoare a panoului luminos și tasta a fost apăsată la tensiune.
  9. ^ Această caracteristică aparent pozitivă a fost exploatată în unele cazuri de criptoanalizatori pentru a facilita decriptarea
  10. ^ https://www.silcosoft.it/sito/docs/Enigma.pdf

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN (EN) sh00004694 · GND (DE) 4209290-5