Роторите "Enigma" имаха 26 позиции - според броя на буквите от латинската азбука. Три ротора, всеки с уникално окабеляване на контакти и различна скорост на въртене, например, третият ротор след всеки ход (кодирана буква) се завъртя веднага 2 стъпки напред. Вместо просто заместване с една азбука A → B, шифърът Enigma изглеждаше като безсмислен набор от букви, където една буква от шифровия текст може да означава различни букви от реалния текст. Първият път, когато „А“може да бъде кодиран като „Т“, следващият път, когато машината замени „А“с „Е“и т.н.
За да прочете такова съобщение, приемащата страна трябваше да настрои роторите на същото начално положение. Първоначалната позиция на роторите (ключ на деня, например QSY) беше тайна, известна само на германските оператори на Enigma. Тези, които нямаха ключа, но искаха да прочетат съобщенията, трябваше да преминат през всички възможни комбинации.
Имаше 26 такива комбинации.3 = 17576. С дължимата грижа и мотивация, група дешифровачи може да премине и да намери необходимия ключ само за един ден.
Увеличаването на здравината на шифъра поради по -големия брой ротори застрашава неприемливо увеличение на масата и размерите на машината. Но след това Артър Шербиус, създателят на „Енигма“, отиде на трик. Той направи роторите сменяеми и взаимозаменяеми, което незабавно увеличи броя на комбинациите с 6 пъти!
И така, че мозъците на вражеските кодоразбивачи най -накрая заври, Шербиус инсталира щепселен панел между клавиатурата и роторите, на който буквите бяха заменени. Например буквата "А" се трансформира в "Е" с помощта на панела и роторите направиха допълнителна подмяна E → W. Комплектът Enigma имаше шест кабела, с които операторът свърза 6 двойки букви в договорената поръчка. Всеки ден е различен.
Броят на опциите за свързване за 6 двойки букви на панел от 26 знака беше 100391791500.
Общият брой на възможните ключове на Enigma, използващи три ротора за смяна и панел, е бил 17576 * 6 * 100391791500 = число, което би могло да вземе тест за груба сила, който може да отнеме повече от възрастта на Вселената!
Защо са необходими ротори?
Пач панелът предоставяше 7 порядъка повече ключове от обемистите ротори, но сам по себе си не можеше да осигури достатъчна сила на шифроване. Знаейки какви букви се използват по -често на немски език, и който по -рядко противникът, използвайки метода на честотния анализ, би могъл да определи как става заместването и да дешифрира съобщението. Роторите, поради непрекъснатото въртене един спрямо друг, осигуряват по -добро "качествено" криптиране.
Заедно роторите и пластирът предоставиха огромен брой ключове, като същевременно лишиха противника от всякаква възможност да използва честотен анализ, когато се опитва да дешифрира съобщенията.
Енигмата се смяташе за напълно непристъпна.
Шифърът на Енигма е открит във време, значително по -малко от възрастта на Вселената
На младия математик Мариан Реевски беше нужна една блестяща идея и една година, за да събере статистика. След това германските шифри започнаха да се четат като сутрешни вестници.
Накратко: Rejewski използва уязвимост, неизбежна при използване на хардуер. При цялата сила на криптиране на Enigma беше твърде неразумно да се използва един и същ код (позиция на роторите) за 24 часа - противниците натрупаха опасно количество статистически данни.
В резултат на това бяха използвани еднократни кодове. Всеки път преди началото на основното съобщение изпращачът изпраща дублиран текст (например DXYDXY, криптиран SGHNZK) - позицията на роторите за получаване на основното съобщение. Изисква се дублиране поради радиосмущения.
Знаейки това 1 -ва и 4 -та буква винаги са една и съща буква, който в първия случай е криптиран като „S“, а след това като „N“, Реевски старателно изгражда таблици за съответствие, анализирайки дългите вериги на възстановяване и опитвайки се да разбере как са монтирани роторите. Отначало той не обърна внимание на панела на щепсела - той монотонно пренареди същите двойки букви.
Година по -късно Реевски имаше достатъчно данни, за да определи бързо ключа за всеки ден, използвайки таблиците.
Шифрите придобиха неясни очертания на немски текст с правописни грешки - последица от подмяната на букви на пластира. Но за Реевски, завършил университета в Познан, населено място, което беше част от Германия до 1918 г., не беше трудно интуитивно да разбере смисъла и да персонализира панела, като свърже необходимите двойки букви.
Сега изглежда като просто нещо, след като намекът е даден и идеята за разделяне на работата на роторите и панела на щепсела е обяснена. Хакването на Enigma беше сесия за мозъчна атака, която изискваше старателни усилия и математически талант.
Германците се опитаха да увеличат здравината на шифъра
До края на 30 -те години на миналия век германците са подобрили Enigma, добавяйки два допълнителни ротора (# 4 и # 5, които увеличават броя на комбинациите от 6 на 60) и увеличават броя на кабелите, но хакването на Enigma вече се е превърнало в рутина. През военните години английският математик Алън Тюринг намери своето красиво решение, използвайки стереотипното съдържание на съобщенията (думата по -влажна в ежедневния метеорологичен доклад) и проектира аналогови компютри, като постави дешифрирането на съобщенията от Enigma в потока.
Прословутият „човешки фактор“- предателството на един от служителите на германската комуникационна служба - изигра роля в историята за хака на Enigma. Много преди войната и превземането на пленените загадки, противниците на Германия научиха електрическата схема в роторите на шифроваща машина за Вермахта. Между другото, през 20 -те години на миналия век. това устройство беше свободно достъпно на гражданския пазар за нуждите на корпоративните комуникации, но окабеляването му беше различно от военното "Enigma". Сред прехвърлените документи се натъкна на ръководство с инструкции - така стана ясно какво означават първите шест букви от всяко съобщение (еднократен код).
Въпреки това, поради принципа на действие, достъпът до самата Енигма все още не означаваше нищо. Необходими книги с шифрове, посочващи специфични настройки за всеки ден от текущия месец (ред на ротора II-I-III, позиция на роторите QCM, букви на панела са свързани A / F, R / L и т.н.).
Но декодерите Enigma се освободиха от книги с шифрове, анализиращи ръчно число с 16 нули.
Цифрова крепост
Компютърните методи за шифроване прилагат същите традиционни принципи на подмяна и пренареждане на знаци според даден алгоритъм като електромеханичната "Енигма".
Компютърните алгоритми са изключително сложни. Събрана под формата на механична машина, такава система би имала невероятни размери с огромен брой ротори, въртящи се с променлива скорост и променящи посоката на въртене всяка секунда.
Втората разлика е двоичен машинен код. Всички знаци се преобразуват в последователност от единици и нули, което дава възможност да се сменят битовете на една буква с битовете на друга буква. Всичко това осигурява много висока якост на компютърните шифри.
Въпреки това, както показа историята с Enigma, нарушаването на такива алгоритми е само въпрос на изчислителна мощ. Най -сложният шифър, основан на традиционните принципи на пермутация и замяна, скоро ще бъде "открит" от друг суперкомпютър.
За да се осигури криптографска якост, са необходими други шифри.
Шифър, който отнема милиони години, за да се пропука
През последните десетилетия криптирането с „публичен ключ“се счита за най -силният и надежден метод за криптиране. Няма нужда от размяна на секретни ключове и алгоритмите, чрез които съобщенията са били криптирани. Необратимата функция е като английска брава - не е необходим ключ за затваряне на вратата. Ключът е необходим за отварянето му и само собственикът (приемащата страна) го има.
Ключовете са резултат от разделяне с остатъка от гигантски прости числа.
Функцията е необратима не поради някакви фундаментални забрани, а поради трудностите при превръщането на големи числа във фактори във всеки разумен срок. Мащабът на „необратимост“се демонстрира от междубанкови системи за преводи, където числата се състоят от 10300 цифри.
Асиметричното криптиране се използва широко в работата на банкови услуги, незабавни съобщения, криптовалути и по -нататък, където е необходимо да се скрие информация от любопитни очи. Нищо по -надеждно от тази схема все още не е измислено.
На теория всичко, създадено от един човек, може да бъде счупено от друго. Въпреки това, както показват последните събития, държавните регулаторни органи са принудени да търсят ключове от разработчиците на съобщения чрез убеждаване и заплахи. Силата на шифрите с публичен ключ все още надхвърля възможностите на съвременната криптоанализа.
Квантов телефон за 30 милиона
Тригер за написването на статията беше видео, публикувано в Youtube, което случайно се появи в списъка с „препоръки“за гледане. Авторът не е абонат на такива канали поради тяхното стереотипно и безполезно съдържание.
Това не е реклама. Това не е антиреклама. Лично мнение.
Един блогър разбива аргументите на друг, който твърди за „корупционна измама“със създаването на вътрешен квантов телефон.
Скептикът-опозиционер разказва за намереното копие на „квантовия телефон“ViPNet QSS Phone, който се продава в интернет за 200 долара. Противникът му възразява: самите „тръби“нямат нищо общо - създателите са използвали всякакви устройства, които са били под ръка. Основната характеристика на ViPNet QSS Phone е в „кутията“на сървъра, вътре в която се генерират фотони. Това е "сървърът", който оправдава цената от 30 милиона рубли.
И двамата блогъри демонстрират пълно незнание на въпроса и неспособност да мислят и анализират информацията. Разговорът за квантов телефон не трябва да започва с „тръби“и „сървър“, но от принципа на работа, за което всичко е казано в официалното издание.
С помощта на фотони се предава само секретният ключ, който криптира основното съобщение. По този начин, според разработчика, се осигурява най -високата степен на ключова защита. Самото съобщение се предава криптирано по обикновен канал.
"Фотоните са необходими само за да се споразумеят за споделен ключ, самите преговори протичат по всеки начин, с който сме свикнали."
(Моментът на видеото е 6:09.)
И двамата блогъри не обърнаха внимание на това. Но ако авторът е потенциален купувач, той би задал на разработчиците няколко въпроса:
1. Криптографията е наука как да се четат шифри без да има ключ. С други думи, липсата на ключ не гарантира, че съобщението не може да бъде декриптирано и прочетено. Ярък пример е историята на Enigma.
2. Ако говорим за прехвърляне на който и да е „секретен ключ“, това означава криптиране с традиционни алгоритми за подмяна / пермутация. Това прави шифъра още по -малко криптографски сигурен спрямо съвременните инструменти за хакерство.
Както знаете, най -надеждното е криптирането с "публичен ключ", където не се изисква да се прехвърля никъде ключ. Каква е стойността и значението на квантовия канал?
Мистиката на микросвета
Обикновени устройства с необичайни възможности? Ще спорим по логичен начин. Създателите на ViPNet QSS Phone очевидно бързаха с въвеждането на „квантовия телефон“на пазара на комуникационни устройства. С наличната ширина на канала, която не позволява предаване на цялото съобщение и постигнатия обхват от 50 км, такава система няма приложена стойност.
В същото време историята с крипто телефона показа, че в Русия се извършват изследвания в челните редици на съвременната наука и технологии в областта на квантовите комуникации.
Квантовата комуникация надхвърля конвенционалната криптография (скрива значението на съобщението) и стеганографията (скрива самия факт на предадено съобщение). Битове информация, криптирани като фотони, получават допълнителен слой защита. Това обаче няма нищо общо с криптирането.
Основните природни закони не позволяват прихващане на съобщение без измерване (и следователно не промяна) на параметрите на фотоните. С други думи, тези, които водят поверителен разговор, веднага ще разберат, че някой се е опитал да ги изслуша. Здравейте…
