Rotory „Enigma“mali 26 polôh - podľa počtu písmen latinskej abecedy. Tri rotory, každý s unikátnym zapojením kontaktov a inou rýchlosťou otáčania, napríklad tretí rotor po každom zdvihu (kódované písmeno) sa otočil bezprostredne o 2 kroky dopredu. Šifra Enigma namiesto jednoduchej jedno abecednej substitúcie A → B vyzerala ako nezmyselná sada písmen, kde jedno písmeno šifrového textu mohlo znamenať rôzne písmená skutočného textu. Prvýkrát „A“bolo možné kódovať ako „T“, nabudúce stroj nahradil „A“„E“atď.
Na prečítanie takejto správy musela prijímajúca strana nastaviť rotory do rovnakej počiatočnej polohy. Počiatočná poloha rotorov (kľúč dňa, napríklad QSY) bola tajomstvom, ktoré poznali iba nemeckí operátori Enigmy. Tí, ktorí nemali kľúč, ale chceli si prečítať správy, museli prejsť všetkými možnými kombináciami.
Takýchto kombinácií bolo 26.3 = 17576. S náležitou starostlivosťou a motiváciou by skupina dešifrátorov mohla prejsť a nájsť požadovaný kľúč za jeden deň.
Zvýšenie pevnosti šifry v dôsledku väčšieho počtu rotorov hrozilo neprijateľným zvýšením hmotnosti a rozmerov stroja. Potom však Arthur Scherbius, tvorca „Enigmy“, išiel na trik. Rotory urobil odnímateľné a zameniteľné, čo okamžite zvýšilo počet kombinácií o 6 -krát!
A aby mozgy nepriateľských lámačov kódov konečne vreli, Scherbius nainštaloval medzi klávesnicu a rotory panel s konektormi, na ktorom boli vymenené písmená. Napríklad písmeno „A“bolo pomocou panelu transformované na „E“a rotory urobili ďalšiu náhradu E → W. Súprava Enigma mala šesť káblov, pomocou ktorých operátor spojil 6 párov písmen v dohodnutú objednávku. Každý deň je iný.
Počet možností pripojenia pre 6 párov písmen na paneli s 26 znakmi bol 100391791500.
Celkový počet možných kľúčov Enigmy s použitím troch výmenných rotorov a prepojovacieho panela bol 17576 * 6 * 100391791500 = číslo, ktoré mohlo absolvovať test hrubou silou, ktorý môže trvať aj viac, ako je vek vesmíru!
Prečo sú potrebné rotory?
Patch panel poskytoval o 7 rádov viac kľúčov ako objemné rotory, ale sám nedokázal poskytnúť dostatočnú silu šifry. Vedieť aké písmena sa častejšie používajú v nemčine, a ktorý, menej často, mohol protivník pomocou metódy frekvenčnej analýzy určiť, ako dochádza k substitúcii, a dešifrovať správu. Rotory vďaka nepretržitému vzájomnému otáčaniu poskytovali lepšie „kvalitné“šifrovanie.
Rotory a prepojovací panel spoločne poskytli obrovské množstvo kľúčov a súčasne pripravili protivníka o akúkoľvek príležitosť použiť frekvenčnú analýzu pri pokuse o dešifrovanie správ.
Enigma bola považovaná za úplne neprístupnú.
Šifra Enigma bola objavená v čase výrazne menšom, ako je vek vesmíru
Mladému matematikovi Marianovi Rejewskému trvalo zbieranie štatistík jeden geniálny nápad a rok. Potom sa nemecké šifry začali čítať ako ranné noviny.
Stručne povedané: Rejewski využil zraniteľnosť, ktorej sa dá pri použití akéhokoľvek hardvéru vyhnúť. Napriek všetkej sile šifrovania Enigmy bolo príliš nerozumné používať rovnaký kód (poloha rotorov) po dobu 24 hodín - oponenti nahromadili nebezpečné množstvo štatistických údajov.
V dôsledku toho boli použité jednorazové kódy. Zakaždým pred začiatkom hlavnej správy odosielateľ odoslal duplicitný text (napríklad DXYDXY, šifrovaný SGHNZK) - poloha rotorov pre prijatie hlavnej správy. Kvôli rádiovému rušeniu bol potrebný dabing.
Vediac, že 1. a 4. písmeno sú vždy rovnaké písmena, ktorý je v prvom prípade šifrovaný ako „S“a potom ako „N“, Rejewski starostlivo zostavil korešpondenčné tabuľky, analyzoval dlhé reťazce prestavby a snažil sa pochopiť, ako boli nainštalované rotory. Spočiatku nevenoval pozornosť panelu zástrčiek - monotónne upravoval rovnaké dvojice písmen.
O rok neskôr mal Rejewski dostatok údajov na rýchle určenie kľúča pre každý deň pomocou tabuliek.
Šifry získali nejasný obrys nemeckého textu s pravopisnými chybami - dôsledok nahradenia písmen na opravnom paneli. Pre Rejewského, absolventa Poznaňskej univerzity, lokality, ktorá bola do roku 1918 súčasťou Nemecka, však nebolo ťažké intuitívne uchopiť význam a prispôsobiť panel prepojením požadovaných dvojíc písmen.
Zdá sa to teraz ako jednoduchá vec, keď bol daný tip a bola vysvetlená myšlienka oddelenia práce rotorov a panelu zástrčky. Hacking Enigma bola relácia brainstormingu, ktorá si vyžadovala usilovné úsilie a matematický talent.
Nemci sa pokúsili zvýšiť silu šifry
Koncom 30. rokov 20. storočia Nemci vylepšili Enigmu pridaním ďalších dvoch rotorov (č. 4 a č. 5, ktoré zvýšili počet kombinácií zo 6 na 60) a zvýšili počet káblov, ale hackovanie Enigmy sa už stalo rutinou. Počas vojnových rokov našiel anglický matematik Alan Turing svoje vlastné krásne riešenie, pričom použil stereotypný obsah správ (slovo vlhšie v dennej správe o počasí) a navrhol analógové počítače, pričom do streamu vložil dešifrovanie správ Enigmy.
V príbehu hacku Enigmy zohral úlohu notoricky známy „ľudský faktor“- zrada jedného zo zamestnancov nemeckej komunikačnej služby. Dlho pred vojnou a zajatím zajatých Enigmas sa odporcovia Nemecka dozvedeli schému zapojenia v rotoroch šifrovacieho stroja pre Wehrmacht. Mimochodom, v dvadsiatych rokoch minulého storočia. toto zariadenie bolo voľne dostupné na civilnom trhu pre potreby podnikovej komunikácie, ale jeho zapojenie sa líšilo od vojenskej „Enigmy“. Medzi prenesenými dokumentmi sa objavil návod na obsluhu - ukázalo sa, čo znamená prvých šesť písmen akejkoľvek správy (jednorazový kód).
Vzhľadom na princíp fungovania však prístup k samotnej Enigme ešte nič neznamenal. Požadované šifrovacie knihy indikujúce špecifické nastavenia pre každý deň aktuálneho mesiaca (poradie rotora II-I-III, poloha rotorov QCM, písmena na paneli sú spojené A / F, R / L atď.).
Dekodéry Enigma však upustili od šifrovacích kníh a ručne analyzovali číslo so 16 nulami.
Digitálna pevnosť
Metódy počítačového šifrovania implementujú rovnaké tradičné princípy nahradenia a preskupenia znakov podľa daného algoritmu ako elektromechanická „Enigma“.
Počítačové algoritmy sú veľmi zložité. Zostavený vo forme mechanického stroja, takýto systém by mal neuveriteľné rozmery s veľkým počtom rotorov otáčajúcich sa rôznymi rýchlosťami a so zmenou smeru otáčania každú sekundu.
Druhým rozdielom je binárny strojový kód. Akékoľvek znaky sú prevedené na postupnosť jednotiek a núl, čo umožňuje zameniť bity jedného písmena za bity iného písmena. To všetko poskytuje veľmi vysokú silu počítačových šifier.
Ako však ukázal príbeh s Enigmou, prelomenie takýchto algoritmov je len vecou výpočtového výkonu. Najkomplexnejšiu šifru, založenú na tradičných princípoch permutácie a náhrady, čoskoro „objaví“ďalší superpočítač.
Na zaistenie kryptografickej pevnosti sú potrebné ďalšie šifry.
Šifra, ktorej rozlúsknutie trvá milióny rokov
V posledných desaťročiach bolo šifrovanie „verejným kľúčom“považované za najsilnejší a najspoľahlivejší spôsob šifrovania. Nie je potrebné vymieňať si tajné kľúče a algoritmy, pomocou ktorých boli správy šifrované. Nevratná funkcia je ako anglický zámok - na zatvorenie dverí nie je potrebný žiadny kľúč. Na otvorenie je potrebný kľúč a má ho iba vlastník (prijímajúca strana).
Kľúče sú výsledkom rozdelenia so zvyškom obrovských prvočísel.
Táto funkcia je nezvratná nie kvôli akýmkoľvek zásadným zákazom, ale kvôli ťažkostiam pri rozdeľovaní veľkého počtu faktorov do akéhokoľvek rozumného času. Rozsah „nezvratnosti“demonštrujú medzibankové prevodové systémy, kde čísla pozostávajú z 10300 číslice.
Asymetrické šifrovanie je široko používané v práci bankových služieb, rýchlych poslov, kryptomien a všade tam, kde je potrebné skryť informácie pred zvedavými očami. Nič spoľahlivejšie ako táto schéma ešte nebolo vynájdené.
Teoreticky čokoľvek, čo vytvorila jedna osoba, môže prelomiť druhá. Ako však svedčia nedávne udalosti, štátne regulačné orgány sú nútené hľadať kľúče od vývojárov messengera prostredníctvom presviedčania a vyhrážok. Sila šifier verejného kľúča stále presahuje možnosti modernej kryptoanalýzy.
Kvantový telefón za 30 miliónov
Spúšťačom napísania článku bolo video zverejnené na Youtube, ktoré sa omylom objavilo v zozname „odporúčaní“na prezeranie. Autor nie je predplatiteľom týchto kanálov kvôli ich stereotypnému a bezcennému obsahu.
Nie je to reklama. Nie je to antireklama. Osobný názor.
Jedna blogerka búra argumenty druhého, ktorý tvrdí o „korupčnom podvode“s vytvorením domáceho kvantového telefónu.
Skeptik-opozičník rozpráva o nájdenej kópii „kvantového telefónu“ViPNet QSS Phone, ktorý sa na internete predáva za 200 dolárov. Jeho protivník namieta: samotné „fajky“s tým nemajú nič spoločné - tvorcovia použili akékoľvek zariadenia, ktoré boli po ruke. Kľúčovou vlastnosťou telefónu ViPNet QSS je serverový „box“, v ktorom sa generujú fotóny. Je to „server“, ktorý odôvodňuje cenovku 30 miliónov rubľov.
Obaja blogeri demonštrujú úplnú ignoranciu problému a neschopnosť premýšľať a analyzovať informácie. Rozhovor o kvantovom telefóne by nemal začínať „fajkami“a „serverom“, ale z princípu práce, o ktorom je všetko povedané v oficiálnom vydaní.
Pomocou fotónov sa prenáša iba tajný kľúč, ktorý šifruje hlavnú správu. Podľa názoru vývojára je teda poskytovaný najvyšší stupeň ochrany kľúčov. Samotná správa sa prenáša šifrovane cez bežný kanál.
„Fotóny sú potrebné len na to, aby sa dohodli na spoločnom kľúči, samotné rokovania prebiehajú akýmkoľvek spôsobom, na ktorý sme zvyknutí.“
(Moment na videu je 6:09.)
Obaja blogeri tomu nevenovali pozornosť. Ak by však autor bol potenciálnym kupujúcim, položil by vývojárom niekoľko otázok:
1. Kryptografia je veda o tom, ako čítať šifry bez kľúča. Inými slovami, absencia kľúča nezaručuje, že správu nemožno dešifrovať a prečítať. Pozoruhodným príkladom je príbeh o Enigme.
2. Ak hovoríme o prenose akéhokoľvek „tajného kľúča“, znamená to šifrovanie pomocou tradičných algoritmov nahradenia / permutácie. Vďaka tomu je šifra ešte menej kryptograficky bezpečná voči moderným hackerským nástrojom.
Ako viete, najspoľahlivejšie je šifrovanie pomocou „verejného kľúča“, kde nie je potrebné nikam prenášať žiadny kľúč. Aká je hodnota a význam kvantového kanála?
Mystika mikrosveta
Bežné zariadenia s neobvyklými schopnosťami? Budeme sa hádať logicky. Tvorcovia ViPNet QSS Phone sa so zavedením „kvantového telefónu“na trh komunikačných zariadení zjavne poponáhľali. Pri dostupnej šírke kanála, ktorá neumožňuje prenos celej správy, a dosiahnutom dosahu 50 km nemá takýto systém žiadnu aplikovanú hodnotu.
Príbeh s krypto telefónom zároveň ukázal, že v Rusku prebieha výskum v popredí modernej vedy a technológie, v oblasti kvantovej komunikácie.
Kvantová komunikácia presahuje konvenčnú kryptografiu (skrýva význam správy) a steganografiu (skrýva samotnú skutočnosť, že sa správa prenáša). Bity informácií šifrované ako fotóny získavajú ďalšiu vrstvu ochrany. To však nemá nič spoločné so šifrovaním.
Základné prírodné zákony neumožňujú zachytiť správu bez merania (a teda nemenia) parametrov fotónov. Inými slovami, tí, ktorí vedú dôverný rozhovor, okamžite budú vedieť, že sa ich niekto pokúsil vypočuť. Ahoj…
