Enigma Code

Best Binary Options Brokers 2020:
  • BINARIUM
    BINARIUM

    The Best Binary Options Broker 2020!
    Perfect For Beginners and Middle-Leveled Traders!
    Free Education.
    Free Demo Account.
    Get Your Sign-Up Bonus Now!

  • BINOMO
    BINOMO

    Recommended Only For Experienced Traders!

How Alan Turing Cracked The Enigma Code

While our doors are temporarily closed, we still have millions of unforgettable stories to share with you. Explore our website and follow us on social media for gems from the collections and tales of remarkable human resilience, humour and togetherness in extraordinary times.

Your support in helping us tell these stories is as appreciated as ever. Read more about how you can support IWM.

Until the release of the Oscar-nominated film The Imitation Game in 2020, the name ‘Alan Turing’ was not very widely known. But Turing’s work during the Second World War was crucial. Who was Turing and what did he do that was so important?

Mathematician

Alan Turing was a brilliant mathematician. Born in London in 1912, he studied at both Cambridge and Princeton universities. He was already working part-time for the British Government’s Code and Cypher School before the Second World War broke out. In 1939, Turing took up a full-time role at Bletchley Park in Buckinghamshire – where top secret work was carried out to decipher the military codes used by Germany and its allies.

Enigma and the Bombe

The main focus of Turing’s work at Bletchley was in cracking the ‘Enigma’ code. The Enigma was a type of enciphering machine used by the German armed forces to send messages securely. Although Polish mathematicians had worked out how to read Enigma messages and had shared this information with the British, the Germans increased its security at the outbreak of war by changing the cipher system daily. This made the task of understanding the code even more difficult.

Turing played a key role in this, inventing – along with fellow code-breaker Gordon Welchman – a machine known as the Bombe. This device helped to significantly reduce the work of the code-breakers. From mid-1940, German Air Force signals were being read at Bletchley and the intelligence gained from them was helping the war effort.

Hut 8, Bletchley Park

Turing also worked to decrypt the more complex German naval communications that had defeated many others at Bletchley. German U-boats were inflicting heavy losses on Allied shipping and the need to understand their signals was crucial. With the help of captured Enigma material, and Turing’s work in developing a technique he called ‘Banburismus’, the naval Enigma messages were able to be read from 1941.

He headed the ‘Hut 8’ team at Bletchley, which carried out cryptanalysis of all German naval signals. This meant that – apart from during a period in 1942 when the code became unreadable – Allied convoys could be directed away from the U-boat ‘wolf-packs’. Turing’s role was pivotal in helping the Allies during the Battle of the Atlantic.

Turingery and Delilah

In July 1942, Turing developed a complex code-breaking technique he named ‘Turingery’. This method fed into work by others at Bletchley in understanding the ‘Lorenz’ cipher machine. Lorenz enciphered German strategic messages of high importance: the ability of Bletchley to read these contributed greatly to the Allied war effort.

Turing travelled to the United States in December 1942, to advise US military intelligence in the use of Bombe machines and to share his knowledge of Enigma. Whilst there, he also saw the latest American progress on a top secret speech enciphering system. Turing returned to Bletchley in March 1943, where he continued his work in cryptanalysis. Later in the war, he developed a speech scrambling device which he named ‘Delilah’. In 1945, Turing was awarded an OBE for his wartime work.

The Universal Turing Machine

In 1936, Turing had invented a hypothetical computing device that came to be known as the ‘universal Turing machine’. After the Second World War ended, he continued his research in this area, building on his earlier work and incorporating all he’d learnt during the war. Whilst working for the National Physical Laboratory (NPL), Turing published a design for the ACE (Automatic Computing Engine), which was arguably the forerunner to the modern computer. The ACE project was not taken forward, however, and he later left the NPL.

Legacy

In 1952, Alan Turing was arrested for homosexuality – which was then illegal in Britain. He was found guilty of ‘gross indecency’ (this conviction was overturned in 2020) but avoided a prison sentence by accepting chemical castration. In 1954, he was found dead from cyanide poisoning. An inquest ruled that it was suicide.

The legacy of Alan Turing’s life and work did not fully come to light until long after his death. His impact on computer science has been widely acknowledged: the annual ‘Turing Award’ has been the highest accolade in that industry since 1966. But the work of Bletchley Park – and Turing’s role there in cracking the Enigma code – was kept secret until the 1970s, and the full story was not known until the 1990s. It has been estimated that the efforts of Turing and his fellow code-breakers shortened the war by several years. What is certain is that they saved countless lives and helped to determine the course and outcome of the conflict.

Кто и когда взломал код Энигма?

Очень странный памятник перед входом в Императорский дворец Познани – памятник польским криптографам, дешифровщикам кода Энигма. Стела в виде равносторонне-треугольной призмы, высотой 3,10 метра, покрыта кажущимися случайными последовательностями чисел. На каждой стороне памятника – 21 строка из двенадцати цифр, без какого-либо видимого смысла. В центре каждой грани – буквы, которые складываются в имена.

Памятник был открыт здесь в 2007 году, к 75-ой годовщине дешифровки Enigma тремя польскими криптоаналитиками Марианом Реевским (1905-1980), Ежи Рожицким (1909-1942) и Генрихом Зыгальским (1908-1978). Церемония открытия состоялась 10 ноября 2007 года (во всех источниках упоминается, что шифр вскрыли в декабре 1932 года, без указания точной даты) в присутствии дочери Реевского, сына Рожицкого, г-на Яна Януша Рожицкого и двух родственников Генриха Зыгальского. Присутствовали другие родственники трех ученых , их бывшие руководители и коллеги из BS (Biuro Szyfrów) в Варшаве, фирм «PC Bruno » и «Cadix» (французский филиал бюро после немецкой оккупации 39-года).

Дело в том, что часть помещений дворца после окончания Первой Мировой войны были отданы Познанскому университету. В 1929 году в комнатах математического факультета начали работать курсы по криптографии, организованные польским Biuro Szyfrów (BS). Трое учеников – Ре(ж)евский, Рожицкий и Зыгальский были особенно успешными.

Код Энигма был изобретен немецким криптологом Артуром Шербиусом (Arthur Scherbius ) в 1918 году, и с середины 1920-х годов начал использоваться в Веймарской республике. Сначала экспериментально, а с 1930 года все чаще. Соседи Германии, особенно Франция, Великобритания и Польша, с подозрением относились к этому, особенно когда в 1933 году к власти в Германии пришли нацисты. В рамках перевооружения вермахта шифровальные машинки Шербиуса (к тому времени, в результате серьезной модификации она из 50-килограммовой модели А превратилась в модель С размером с пишущую машинку) стали использоваться для шифрования во всех родах войск.

Французы и англичане не смогли дешифровать код Энигма (греческое Загадка), и называли его «нерушимым». Однако 27-летний Реевский в своей работе в подразделении BS4 уже в 1932 году взломал код. Этому помогла серьезная ошибку, допущенная самим Шербиусом. Кому интересно – можно ознакомиться со статьей на Вики (у меня лично там очень многое вызывает реакцию в виде фейспалма)

Еще одна статья – про британский музей, посвященный этой проблеме. Только там поляки не упоминаются ВООБЩЕ, что в общем, не удивительно для англичан.

Вообще, в этой истории «прекрасно» все, начиная от то ли изобретения Энигмы самим Шербиусом, то ли все-таки покупки патента у голландца Хьюго Коча, и заканчивая «химической кастрацией» и самоубийством выдающегося британского ученого Алана Тюринга, который известен всему миру, как дешифратор «Энигмы».

Но вернемся к полякам. Когда летом 1939 года всем уже было ясно, что Польша вот-вот падет, все работы польских ученых были переданы британской и французской разведке. Несомненно (для меня лично, ггг), что эти сведения были решающими для работы британских дешифраторов. Английский математик и криптоаналитик Гордон Уэлчман , который был одним из ведущих сотрудников Парке Блетчли (см. ссылку про британский музей), прямо упоминал польский вклад и помощь, написав: «. если бы они этого не сделали, британский взлом Enigma вполне мог бы не произойти вообще…..». Считается, что расшифровка кода Энигмы британскими криптографами сократила сроки войны примерно на 2 года и сберегла много миллионов жизней.

Сейчас рядом с памятником работает небольшой музей

Здесь вы можете пройти короткие курсы криптологии :)

Мы, к сожалению, в музей не попали, потому что были там после закрытия всего вообще но у меня есть википедия !

Дмитрий Александрович рвался к памятнику всеми фибрами души (я вообще до въезда в Позань понятия не имела о том, что он там вообще есть 0_0) и был полностью удовлетворен, в принципе отсюда мы могли бы уже идти и обратно в номер *кажется*

Но я рада, что узнала всю эту историю (про польскую часть, про Тюринга-то я знала и раньше, надо бы теперь фильм с Камбербетчем нашим посмотреть)

Без грифа секретно: Охота за «Энигмой»

Древние египтяне защищали свои секреты шифр-иероглифами, римляне — шифром Цезаря, венецианцы — шифровальными дисками Альберти. С развитием техники поток информации увеличился, и ручное шифрование стало серьезной обузой, да и не обеспечивало должной надежности. Появились шифровальные машины. Самая знаменитая среди них — Энигма, получившая распространение в нацистской Германии. Вообще-то «Энигма» — это целое семейство из 60 электромеханических роторных шифровальных устройств, работавших в первой половине XX века в коммерческих структурах, армиях и службах многих стран. Ряд книг и фильмы типа голливудского блок-бастера «Enigma» познакомили нас с немецкой военной «Энигмой» (Enigma Wehrmacht). У нее — дурная слава, поскольку английские криптоаналитики смогли читать ее сообщения, и нацистам это вышло боком.

В этой истории были гениальные идеи, уникальные достижения техники, сложнейшие военные операции, пренебрежение человеческими жизнями, мужество, предательство. Она показала, как умение предвидеть действия противника нейтрализует грубую силу оружия.

В 1917 году голландец Кох запатентовал электрическое роторное шифрующее устройство для защиты коммерческой информации. В 1918 году немец Шербиус купил этот патент, доработал его и построил шифровальную машину Энигма (от греч. ανιγμα — «загадка»). Создав фирму Chiffriermaschinen AG, деловой берлинец стал поднимать спрос на свою еще не секретную новинку, выставив ее в 1923 году на международном почтовом конгрессе в Берне, через год — в Стокгольме. «Загадку» рекламировали германские пресса, радио, австрийский институт криминологии, но желающих купить ее почти не было — дороговата. Штучные «Энигмы» ушли в Швецию, Нидерланды, Японию, Италию, Испанию, США. В 1924 году машину взяли англичане, зарегистрировав ее в своем патентном бюро, и их криптографическая служба (Room 40) заглянула в ее внутренности.

А они просты. Это своего рода электрическая пишущая машинка: клавиатура на 26 букв латинского алфавита, регистр на 26 лампочек с буквами, коммутационная панель, батарея 4,5 вольта, кодирующая система в виде роторов с шифровальными дисками (3–4 рабочих плюс 0–8 сменных). Роторы связаны между собой, как шестерни в одометре (автомобильный счетчик пробега). Но здесь в отличие от одометра крайний правый диск при вводе буквы поворачивается на переменный шаг, величина которого задается по расписанию. Сделав полный оборот, он передает поворот на шаг на следующий ротор и т. д. Правый диск — самый быстрый, а передаточное отношение редуктора — переменное, т. е. схема коммутации меняется с каждой введенной буквой (одна и та же буква шифруется по-разному). На роторы нанесен алфавит, что позволяет менять их начальную установку по заранее оговоренным правилам. Изюминка «Энигмы» — отражатель, статически закрепленный ротор, который, получив сигнал от вращающихся роторов, посылает его обратно и в 3-роторной машине сигнал преобразовывается 7 раз.
Оператор работает так: нажимает клавишу с очередной буквой шифруемого сообщения — на регистре загорается лампочка, соответствующая (лишь в данный момент!) этой букве — оператор, видя букву на лампочке, вписывает ее в текст шифровки. Ему не нужно понимать процесс шифрования, оно совершается полностью автоматически. На выходе — полная абракадабра, которая уходит радиограммой адресату. Прочесть ее может лишь «свой», имеющий синхронно настроенную «Энигму», т. е. знающий, какие именно роторы и в каком порядке используются для шифрования; его машина дешифрует послание тоже автоматически, в обратном порядке.
«Загадка» резко ускорила процесс связи, исключив применение таблиц, шифр-блокнотов, журналов перекодирования, долгие часы кропотливой работы, неизбежные ошибки.
С точки зрения математики такое шифрование — это результат перестановок, которые невозможно отследить, не зная стартовой установки роторов. Функция шифрования Е самой простой 3-роторной «Энигмы» выражается формулой E = P (pi Rp-i) (pj Mp-j) (pk Lp-k)U (pk L-1 p-k) (pj M-1 p-j) (pi R-1 p-i) P-1, где P — коммутационная панель, U — отражатель, L, M, R — действия трех роторов, средний и левый ротор — это j и k вращений M и L. После каждого нажатия клавиши трансформация меняется.
Для своего времени «Энигма» была достаточно проста и надежна. Ее появление не озадачило никого из возможных противников Германии, кроме польской разведки. Немецкие военные и МИД, новинку проигнорировав, продолжили работать вручную (метод ADFGX, шифровальные книги).
А потом в 1923 году британское Адмиралтейство выпустило «Историю Первой мировой войны», поведав всему миру о своем преимуществе в той войне благодаря взлому германского кода. В 1914 году русские, потопив немецкий крейсер «Магдебург», выловили труп офицера, прижимавшего к груди журнал с военно-морским кодом. Находкой поделились и с союзником Англией.

Немецкая военная элита, испытав шок и проанализировав ход боевых действий после того случая, сделала вывод, что подобной фатальной утечки информации впредь допускать нельзя. «Энигма» сразу же стала востребованной, массово закупалась военными, исчезла из свободной продажи. А когда Гитлер начал готовить новую войну, шифровальное чудо вошло в обязательную программу. Повышая защищенность связи, конструкторы постоянно добавляли в машину новые элементы. Даже в первой 3-роторной модели каждая буква имеет 17576 вариантов (26x26x26). При применении в произвольном порядке 3 рабочих роторов из 5, входящих в комплект, число вариантов составляет уже 1054560. Добавление 4-го рабочего ротора усложняет шифрование на порядки; при использовании сменных роторов число вариантов измеряется уже миллиардами. Это и убедило немецких военных.

Энигма — всего лишь один из видов электромеханического дискового шифратора. Но вот ее массовость… С 1925 года и до конца Второй мировой войны было выпущено около 100 тысяч машин.
В этом все дело: шифровальная техника других стран была штучной, работая в спецслужбах, за закрытыми дверями. «Энигма» же — орудие блицкрига — воевала в полевых условиях на уровнях выше дивизии, на борту бомбардировщика, корабля, подлодки; была в каждом порту, на каждой крупной ж.-д. станции, в каждой бригаде СС, каждом штабе гестапо. Количество перешло в качество. Не слишком сложный прибор стал опасным оружием, и борьба с ним была принципиально важнее перехвата отдельной, даже очень секретной, но все же не массовой переписки. Компактную по сравнению с зарубежными аналогами машину можно было быстро уничтожить в случае опасности.

Первая — модель А — была большой, тяжелой (65x45x35 см, 50 кг), похожей на кассовый аппарат. Модель В уже выглядела как обычная пишущая машинка. Рефлектор появился в 1926 году на действительно портативной модели С (28x34x15 см, 12 кг). Это были коммерческие приборы с шифрованием без особой стойкости к взлому, интереса к ним не было. Он появился в 1927 году с модели D, работавшей потом на железной дороге и в оккупированной Восточной Европе. В 1928 году появилась Enigma G, она же Enigma I, она же «Энигма вермахта»; имея коммутационную панель, отличалась усиленной криптостойкостью и работала в сухопутных войсках и ВВС.
Но первым «Энигму» начал использовать ВМФ Германии. Это была модель Funkschlьssel C 1925 года. В 1934 году флот взял на вооружение морскую модификацию армейской машины (Funkschlьssel M или M3). Армейцы использовали на тот момент всего 3 ротора, а в М3 для большей безопасности можно было выбирать 3 ротора из 5. В 1938 году в комплект добавили еще 2 ротора, в 1939 году еще 1, так что появилась возможность выбирать 3 из 8 роторов. А в феврале 1942 года подводный флот Германии оснастили 4-роторной М4. Портативность сохранилась: рефлектор и 4-й ротор были тоньше обычных. Среди массовых «Энигм» М4 была самой защищенной. Она имела принтер (Schreibmax) в виде удаленной панели в каюте командира, а связист работал с зашифрованным текстом, без доступа к секретным данным.
Но была еще и спец-спец-техника. абвер (военная разведка) применял 4-роторную «Энигму G». Уровень шифрования был так высок, что другие немецкие инстанции читать ее не могли. Ради портативности (27x25x16 см) Абвер отказался от коммутационной панели. В результате англичанам удалось взломать защиту машины, что сильно осложнило работу немецкой агентуры в Британии. «Энигму Т» («Тирпиц-машина») создали специально для связи с союзником Японией. При 8 роторах надежность была очень высока, но машина почти не использовалась. На базе М4 разработали модель М5 с комплектом из 12 роторов (4 работающих/8 сменных). А на М10 был принтер для открытого/закрытого текстов. В обеих машинах было еще одно новшество — ротор для заполнения промежутков, значительно повышавший надежность шифрования. Армия и ВВС шифровали сообщения группами по 5 символов, ВМФ — по 4 символа. Для усложнения дешифровки перехватов противником тексты содержали не более 250 символов; длинные разбивали на части и шифровали разными ключами. Для повышения защиты текст забивался «мусором» («буквенный салат»). Перевооружить все рода войск на М5 и М10 планировали летом 45-го года, но время ушло.

Итак, соседи «ослепли» в отношении военных приготовлений Германии. Активность радиосвязи немцев возросла во много раз, а расшифровать перехваты стало невозможно. Первыми встревожились поляки. Следя за опасным соседом, в феврале 1926 года они вдруг не смогли читать шифровки немецкого ВМФ, а с июля 1928 года — и шифровки рейхсвера. Стало ясно: там перешли на машинное шифрование. В январе 29-го варшавская таможня нашла «заблудившуюся» посылку. Жесткая просьба Берлина ее вернуть привлекла внимание к коробке. Там была коммерческая «Энигма». Лишь после изучения ее отдали немцам, но это не помогло вскрыть их хитрости, да и у них уже был усиленный вариант машины. Специально для борьбы с «Энигмой» военная разведка Польши создала «Шифровальное бюро» из лучших математиков, свободно говоривших по-немецки. Повезло им лишь после 4 лет топтания на месте. Удача явилась в лице офицера минобороны Германии, «купленного» в 1931 году французами. Ганс-Тило Шмидт («агент Аше»), отвечая за уничтожение устаревших кодов тогдашней 3-роторной «Энигмы», продавал их французам. Добыл им и инструкции на нее. Разорившийся аристократ нуждался в деньгах и был обижен на родину, не оценившую его заслуги в Первой мировой. Французская и английская разведки интереса к этим данным не проявили и передали их союзникам-полякам. В 1932 году талантливый математик Мариан Реевский с командой взломал чудо-машину: «Документы Аше стали манной небесной: все двери моментально открылись». Информацией агента Франция снабжала поляков до самой войны, и тем удалось создать машину-имитатор «Энигмы», назвав ее «бомбой» (популярный в Польше сорт мороженого). Ее ядром были 6 соединенных в сеть «Энигм», способных за 2 часа перебрать все 17576 положений трех роторов, т. е. все возможные варианты ключа. Ее сил хватало для вскрытия ключей рейхсвера и ВВС, а вот расколоть ключи ВМФ не получалось. «Бомбы» делала фирма AVA Wytwуrnia Radiotechniczna (это она в 1933 году воспроизвела немецкую «Энигму» — 70 штук!). За 37 дней до начала Второй мировой поляки передали союзникам свои познания, дав и по одной «бомбе». Раздавленные вермахтом французы машину потеряли, а вот англичане сделали из своей более продвинутую машину-циклометр, ставшую главным инструментом программы «Ультра». Эта программа противодействия «Энигме» была самым охраняемым секретом Британии. Расшифрованные здесь сообщения имели гриф Ultra, что выше Top secret.

Блетчли-Парк: Station X

После Первой мировой англичане своих криптологов сократили. Началась война с нацистами — и пришлось срочно мобилизовать все силы. В августе 1939 года в имение Блетчли-Парк в 50 милях от Лондона под видом компании охотников въехала группа специалистов по взлому кодов. Сюда, в центр дешифровки Station X, бывший под личным контролем Черчилля, сходилась вся информация со станций радиоперехвата на территории Великобритании и за ее пределами. Фирма «British Tabulating Machines» построила здесь первую дешифровочную машину «бомба Тьюринга» (это был главный британский взломщик), ядром которой были 108 электромагнитных барабанов. Она перебирала все варианты ключа шифра при известной структуре дешифруемого сообщения или части открытого текста. Каждый барабан, вращаясь со скоростью 120 оборотов в минуту, за один полный оборот проверял 26 вариантов буквы. При работе машина (3,0 x2,1 x0,61 м, вес 1 т) тикала, как часовой механизм, чем подтвердила свое название. Впервые в истории шифры, массово создаваемые машиной, ею же и разгадывались.

Для работы было необходимо до мельчайших деталей знать физические принципы работы «Энигмы», а немцы ее постоянно изменяли. Британское командование поставило задачу: во что бы то ни стало добывать новые экземпляры машины. Началась целенаправленная охота. Сначала на сбитом в Норвегии «юнкерсе» взяли «Энигму-люфтваффе» с набором ключей. Вермахт, громя Францию, наступал так быстро, что одна рота связи обогнала своих и попала в плен. Коллекцию «Энигм» пополнила армейская. С ними разобрались быстро: шифровки вермахта и люфтваффе стали ложиться на стол британского штаба почти одновременно с немецким. Позарез была нужна самая сложная — морская М3. Почему? Главным фронтом для англичан был фронт морской. Гитлер пытался задушить их блокадой, перекрыв островной стране подвоз продовольствия, сырья, горючего, техники, боеприпасов. Его орудием был подводной флот рейха. Групповая тактика «волчьих стай» наводила ужас на англосаксов, их потери были огромны.О существовании М3 знали: на подлодке U-33 были захвачены 2 ротора, на U-13 — инструкция по ней. Во время рейда коммандос на Лофотенские острова (Норвегия) на борту немецкого сторожевика «Краб» захватили 2 ротора от М3 и ключи за февраль, машину немцы успели утопить. Более того, совершенно случайно выяснилось, что в Атлантике ходят немецкие невоенные суда, на борту которых есть спецсвязь. Так, эсминец королевского флота «Грифон» досмотрел у берегов Норвегии якобы голландское рыболовное судно «Поларис». Состоявший из крепких ребят экипаж успел бросить за борт две сумки, одну из них англичане выловили. Там были документы для шифрующего устройства.
Кроме того, в войну международный обмен метеоданными прекратился — и из рейха в океан пошли переоборудованные «рыбаки». На их борту были «Энигма» и настройки на каждый день 2–3 месяцев, в зависимости от срока плавания. Они регулярно передавали погоду, и запеленговать их было легко. На перехват «метеорологов» вышли специальные оперативные группы Royal Navy. Быстроходные эсминцы буквально брали противника «на пушку». Стреляя, они старались не потопить «немца», а вогнать его экипаж в панику и не дать уничтожить спецтехнику. 7 мая 1941 года был перехвачен траулер «Мюнхен», но радист успел выбросить за борт «Энигму» и майские ключи. Но в сейфе капитана нашли ключи на июнь, шифровальную книгу ближней связи, кодовый метеожурнал и координатную сетку ВМФ. Для сокрытия захвата английская пресса писала: «Наши корабли в бою с немецким «Мюнхеном» взяли в плен его экипаж, который покинул судно, затопив его». Добыча помогла: время от перехвата сообщения до его дешифровки сократилось с 11 дней до 4 часов! Но вот срок действия ключей истек, были нужны новые.

Ошибка капитана Лемпа

Главный улов был сделан 8 мая 1941 г. при захвате подлодки U-110 капитан-лейтенанта Юлиуса Лемпа, атаковавшего конвой ОВ-318. Отбомбившись по U-110, суда охранения заставили ее всплыть. Капитан эсминца HMS Bulldog пошел на таран, но, увидев, что немцы в панике прыгают за борт, вовремя отвернул. Проникнув в полузатопленную лодку, абордажная группа обнаружила, что команда даже не пыталась уничтожить секретные средства связи. В это время другой корабль поднял из воды выживших немцев и запер их в трюме, чтобы скрыть происходящее. Это было очень важно.
На U-110 взяли: исправную «Энигму М3», комплект роторов, ключи на апрель-июнь, инструкции по шифрованию, радиограммы, журналы (личного состава, навигационный, сигнальный, радиопереговоров), морские карты, схемы минных полей в Северном море и у побережья Франции, инструкцию по эксплуатации лодок типа IXB. Добычу сравнили с победой в Трафальгарской битве, эксперты назвали ее «даром небес». Награды морякам вручал сам король Георг VI: «Вы достойны большего, но сейчас я не могу этого сделать» (через систему награждений немецкая агентура могла бы выйти на факт потери машины). Со всех была взята подписка, захват U-110 не разглашался до 1958 года.
Выпотрошенную лодку утопили ради сохранения секретности. Капитан Лемп погиб. Допрос остальных немцев выявил, что они не знают об утрате секрета. На всякий случай были приняты меры по дезинформации, при пленных сетовали и сожалели: «Высадиться на лодку не удалось, она внезапно затонула». Ради секретности даже закодировали ее захват: «Операция Примула». Потрясенный успехом, первый морской лорд Паунд радировал: «Сердечно поздравляю. Ваш цветок редкостной красоты».
Трофеи с U-110 принесли много пользы. Получив свежую информацию, взломщики из Блетчли-Парка стали регулярно читать связь между штабом подводных сил рейха и лодками в океане, расколов большинство сообщений, защищенных шифром «Гидра». Это помогло вскрыть другие коды ВМФ: «Нептун» (для тяжелых кораблей), «Зюйд» и «Медуза» (для Средиземного моря) и т. д. Удалось разгромить в Атлантике немецкую сеть судов разведки и снабжения подводного флота («дойные коровы»). Оперативный разведцентр узнал детали каботажного плавания немцев, схемы минирования прибрежных вод, сроки рейдов подлодок и т. д. Морские конвои стали идти в обход «волчьих стай»: с июня по август «волки Деница» нашли в Атлантике лишь 4% конвоев, с сентября по декабрь — 18%. А немцы, считая, что U-110 унесла свою тайну в пучину, систему связи не сменили. Адмирал Дениц: «Лемп исполнил свой долг и погиб как герой». Однако после выхода в 1959 году книги Роскилла «The Secret Capture» герой стал в глазах немецких ветеранов негодяем, запятнавшим свою честь: «Он не выполнил приказ об уничтожении секретных материалов! Были потоплены сотни наших лодок, напрасно погибли тысячи подводников», «не умри он от рук англичан, его должны были бы расстрелять мы».
А в феврале 1942 года 4-роторная М4 заменила на лодках 3-роторную М3. Блетчли-Парк снова натолкнулся на стену. Оставалось надеяться на захват новой машины, что и произошло 30 октября 1942 года. В этот день U-559 капитан-лейтенанта Хайдтманна северо-восточнее Порт-Саида была сильно повреждена английскими глубинными бомбами. Увидев, что лодка тонет, экипаж прыгнул за борт, не уничтожив шифровальную технику. Ее нашли моряки с эсминца «Петард». Как только они передали добычу подоспевшей абордажной группе, искореженная лодка внезапно перевернулась, и двое смельчаков (Colin Grazier, Antony Fasson) ушли с нею на километровую глубину.
Добычей были М4 и брошюрки «Краткий журнал позывных»/«Краткий метеошифр», напечатанные растворимой краской на розовой промокательной бумаге, которую радист должен бросать в воду при первых признаках опасности. Именно с их помощью 13 декабря 1942 года были вскрыты коды, тут же давшие штабу точные данные о позициях 12 немецких лодок. После 9 месяцев перерыва (black-out) снова началось чтение шифрограмм, не прерывавшееся уже до конца войны. Отныне уничтожение «волчьих стай» в Атлантике было лишь вопросом времени.

Выработалась целая технология таких операций. Бомбами лодку принуждали к всплытию и начинали обстрел из пулеметов, чтобы немцы, оставаясь на борту, не начали затопление. Тем временем к ней шла абордажная партия, нацеленная искать «что-то типа печатной машинки рядом с радиостанцией», «диски диаметром 6 дюймов», любые журналы, книги, бумаги.Действовать нужно было быстро, и удавалось это не всегда. Нередко люди гибли, не добыв ничего нового.
Всего британцы захватили 170 «Энигм», в т. ч. 3–4 морских М4. Это позволило ускорить процесс дешифровки. При одновременном включении 60 «бомб» (т. е. 60 комплектов по 108 барабанов) поиск решения сокращался с 6 часов до 6 минут. Это уже позволяло оперативно реагировать на вскрытую информацию. На пике войны круглосуточно работало 211 «бомб», читавших ежедневно до 3 тысяч немецких шифровок. Их посменно обслуживали 1675 женщин-операторов и 265 механиков.
Когда Station X перестала справляться с огромным потоком радиоперехватов, часть работ перенесли в США. К весне 1944 года там работало 96 «бомб Тьюринга», возникла целая фабрика по дешифровке. В американской модели с ее 2000 оборотов в минуту соответственно и расшифровка шла в 15 раз быстрее. Противоборство с М4 стало рутиной. Собственно, на этом борьба с «Энигмой» закончилась.

Взлом кодов «Энигмы» обеспечил англосаксам доступ почти ко всей секретной информации Третьего рейха (все вооруженные силы, СС, СД, МИД, почта, транспорт, экономика), дал большие стратегические преимущества, помог одерживать победы малой кровью.
«Битва за Британию» (1940 г.): с трудом отражая воздушный напор немцев, в апреле англичане начали читать радиограммы люфтваффе. Это помогло им правильно оперировать последними резервами, и битву они выиграли.Без взлома «Энигмы» вторжение немцев в Англию было бы очень вероятно.
«Битва за Атлантику» (1939–1945 гг.): не взяв врага с воздуха, Гитлер душил его блокадой. В 1942 году было потоплено 1006 судов водоизмещением 5,5 млн. брутто-тонн. Казалось, еще чуть-чуть — и Британия упадет на колени. Но англичане, читая шифрсвязь «волков», стали их нещадно топить и выиграли битву.
Операция «Оверлорд» (1945 г.): перед высадкой в Нормандии союзники знали из расшифровки обо ВСЕХ немецких контрмерах по отражению десанта, каждый день получали точные данные по позициям и силам обороны.
Немцы постоянно совершенствовали «Энигму».Операторов натаскивали на ее уничтожение в случае опасности.Ключи во время войны меняли каждые 8 часов. Шифродокументы растворялись в воде. Правы были и создатели «Загадки»: расшифровать ее сообщения вручную невозможно в принципе. А что, если противник противопоставит этой машине свою? А ведь он так и поступил; захватывая новые экземпляры техники, совершенствовал свою «антиЭнигму».
Работу ему облегчали сами немцы. Так, у них была «индикаторная процедура»: в начале шифрограммы дважды отправлялась настройка (№ роторов/их стартовые позиции), где было видно закономерное сходство между 1-м и 4-м, 2-м и 5-м, 3-м и 6-м символами. Поляки заметили это еще в 1932 году и взломали код. Существенной трещиной в безопасности были метеосводки. Подводники получали их с базы «надежно» зашифрованными. На суше эти же данные шифровались обычным путем — и вот в руках взломщиков уже набор известных комбинаций, и уже ясно, какие роторы работают, как построен ключ. Расшифровку облегчал стандартный язык сообщений, где выражения и слова часто повторялись. Так, ежедневно в 6:00 метеослужба давала зашифрованный прогноз. Слово «погода» было обязательным, а неуклюжая немецкая грамматика ставила его на точное место в предложении. Еще: немцы часто употребляли слова «фатерланд» и «рейх». У англичан были сотрудники с родным немецким языком (native speakers). Ставя себя на место вражеского шифровщика, они перебрали массу шифровок на наличие этих слов — и приблизили победу над «Энигмой». Помогло и то, что в начале сеанса радист всегда указывал позывной лодки. Зная все их позывные, англичане определяли роторную схему, получая примерные шифркомбинации некоторых символов. Использовалась «принудительная информация». Так, англичане бомбили порт Кале, и немцы давали шифровку, а в ней — уже известные слова! Дешифровку облегчала лень некоторых радистов, по 2–3 дня не менявших настройки.

Нацистов подвела склонность к сложным техническим решениям там, где надежнее обойтись более простыми методами. Они даже понятия не имели о программе «Ультра». Зацикленные на идее арийского превосходства, считали «Энигму» непробиваемой, а информированность врага — результатом шпионажа и предательства. Они сумели влезть в сеть правительственной связи Лондон-Вашингтон, читали все перехваты. Раскрыв коды морских конвоев, наводили на них «волчьи стаи» подлодок, что обошлось англосаксам в 30 000 жизней моряков. Однако при образцовом порядке в организации дел у них не было единой службы дешифровки. Этим занималось 6 ведомств, не только не работавших вместе, но и скрывавших свои навыки от коллег-конкурентов. Систему связи на стойкость к взлому оценивали не криптографы, а техники. Да, расследования подозрений об утечке по линии «Энигмы» были, но спецы не смогли открыть начальству глаза на проблему. «Главный подводник рейха адмирал Дениц так и не понял, что не радары, не пеленгация, а чтение шифрограмм позволило находить и уничтожать их лодки» (послевоенный доклад Army Security Agency/США).
Говорят, что без взлома главной шифровальной машины нацистов война продлилась бы на два года дольше, стоила бы больших жертв и, возможно, не была бы закончена без атомной бомбардировки Германии. Но это преувеличение. Конечно, приятнее играть, заглядывая в карты противника, и расшифровка очень важна. Однако нацистов победила не она. Ведь с февраля по декабрь 42-го, не имея ни одной дешифровки, союзники уничтожили 82 германские субмарины. А на суше немцы в огромном количестве операций отправляли информацию по проводам, фельдъегерями, собаками или голубями. Такими способами во время Второй мировой передавалась половина всех сведений и распоряжений.
…Летом 45-го парни из TICOM (Target Intelligence Committee, англо-американская контора по изъятию немецких информационных технологий) конфисковали и вывезли новейшие «Энигмы» и специалистов по ним. Но машину (Schlьsselkasten 43) продолжали выпускать: в октябре — 1000, в январе 46-го — уже 10 000 штук! Ее взлом остался секретом, а миф об абсолютной надежности продукта «немецкой гениальности» расползся по всей планете. Тысячи «Энигм» англосаксы продали в десятки стран «Британского содружества наций» на всех континентах. Там они работали до 1975 года, а «благодетели» читали секреты любого правительства.
«Энигму» использовали многие: испанцы — коммерческую, ВМФ Италии — Navy Cipher D, швейцарцы — «Энигму K». Японским клоном «Энигмы» была 4-роторная GREEN. Англичане сделали свою Typex по чертежам и даже из деталей «Энигмы», пиратски использовав патент.
На сегодня в мире есть до 400 рабочих экземпляров «Энигмы», и желающий может приобрести ее за 18–30 тысяч евро.

Болтун будет расстрелян!

Меры по сокрытию программы «Ультра» были беспрецедентны. Немецкие суда и подлодки после потрошения топили, чтобы противник не догадался об их захвате. Пленных изолировали на годы, их письма домой перехватывались. Своих моряков-болтунов ссылали служить в тьмутаракань типа Фолклендских островов. Полученные разведданные проходили доработку/искажение, и лишь потом передавались в войска. В полном объеме овладение «Загадкой» скрывалось в течение всей войны даже от «большого брата» США. Зная из шифровки о предстоящей 14 ноября 1940 г. бомбардировке Ковентри, население города не эвакуировали, чтобы немцы не догадались, что их «читают». Это стоило жизней полутысячи горожан.
В разгар войны в программе «Ультра» работало до 12 тысяч человек: математики, инженеры, лингвисты, переводчики, военные эксперты, шахматисты, специалисты по ребусам, операторы. Две трети персонала составляли девушки-военнослужащие wrens (Women’s Royal Naval Service). Выполняя свою крошечную часть работы, никто не знал, чем они занимаются в целом, и слово «Enigma» никогда не слышал. Людям, не знавшим, что происходит за соседней дверью, постоянно напоминали: «За болтовню о работе — расстрел». Лишь через 30 лет, после снятия секретности некоторые из них отважились признаться, чем занимались во время войны. А. Тьюринг написал книгу о взломе «Энигмы»: правительство Великобритании не разрешало ее выпуск до 1996 года!
Своего «крота» у нацистов в Блетчли-Парке не было. А вот для СССР происходящее там секрета не представляло. Малые дозы информации категории «ультра» Москва получала по прямому распоряжению Черчилля, несмотря на протесты его штаба. Кроме того, офицер британской разведки Джон Кэрнкросс, имевший доступ к секретным данным, снабжал русских ими уже без ограничения, в т. ч. и расшифровками «Энигмы».

Успех взломщиков «Энигмы» базировался всего лишь на нескольких вовремя высказанных гениальных идеях. Без них «Энигма» так бы и осталась «Загадкой». Стюарт Милнер-Берри, чемпион Британии по шахматам, один из главных взломщиков Блетчли-Парка: «Подобного примера нет с античных времен: война велась так, что один противник постоянно мог читать самые важные сообщения армии и флота другого».
После войны «бомбы Тьюринга» разрушили из соображений безопасности. Через 60 лет общество Enigma & Friends попыталось воссоздать одну из них. Лишь сбор комплектующих занял 2 года, а сборка самой машины — 10 лет.

Enigma Machine

Already have an account? Log in here.

Relevant For.

  • Computer Science >

An Enigma machine is a famous encryption machine used by the Germans during WWII to transmit coded messages. An Enigma machine allows for billions and billions of ways to encode a message, making it incredibly difficult for other nations to crack German codes during the war — for a time the code seemed unbreakable. Alan Turing and other researchers exploited a few weaknesses in the implementation of the Enigma code and gained access to German codebooks, and this allowed them to design a machine called a Bombe machine, which helped to crack the most challenging versions of Enigma. Some historians believe that the cracking of Enigma was the single most important victory by the Allied powers during WWII. Using information that they decoded from the Germans, the Allies were able to prevent many attacks. However, to avoid Nazi suspicion that they had insight to German communications, the Allies had to allow some attacks to be carried out despite the fact that they had the knowledge to stop them.

Military Enigma machine, model “Enigma 1”, used during the late 1930s and during the war [1]

Contents

Encryption

Enigma machines use a form of substitution encryption.

Substitution encryption is a straightforward way of encoding messages, but these codes are fairly easy to break. A simple example of a substitution encryption scheme is a Caesar cipher. A Caesar cipher shifts each letter of the alphabet some number of places. A Caesar cipher with a shift of 1 1 1 would encode an A as a B, an M as an N, and a Z as an A, and so on.

Below is an image of a Caesar cipher with a shift of 3 3 3 .

Using a Caesar cipher with a shift of 5, encode the message “math is fun”. Hint: it might be useful to construct a table showing the encoding.

Solution:

a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z a b c d e

“Math is fun” can be encrypted by this scheme as “rfym nx kzs”.

But Enigma machines are much more powerful than a simple Caesar cipher.

Imagine that each time a letter was mapped to another, the entire encoding scheme changed. After each button press, the rotors move and repressing that same button routes current along a different path to a different revealed letter.

So for the first press of a key, one encoding (like the table in the example above) is generated, and when the second key is pressed, another encoding is generated, and so on. This greatly increases the number of possible encoding configurations. Each time a key is pressed on an Enigma machine, the rotors turn, and the code changes. This means that the message “AA” could be encoded as something like “TU” even though the same key was pressed twice.

How an Enigma Machine Works

An Enigma machine is made up of several parts including a keyboard, a lamp board, rotors, and internal electronic circuitry. Some machines, such as the ones used by the military, have additional features such as a plugboard.

Enigma Machine at the Imperial War Museum, London. [3]

Encoded messages would be a particular scramble of letters on a given day that would would translate to a comprehendible sentence when unscrambled.

When a key on the keyboard is pressed, one or more rotors move to form a new rotor configuration which will encode one letter as another. Current flows through the machine and lights up one display lamp on the lamp board, which shows the output letter. So if the “K” key is pressed, and the Enigma machine encodes that letter as a “P,” the “P” would light up on the lamp board.

Each month, Enigma operators received codebooks which specified which settings the machine would use each day. Every morning the code would change.

For example, one one day, the codebook may list the settings described in the day-key below:

A plugboard is similar to an old-fashioned telephone switch board that has ten wires, each wire having two ends that can be plugged into a slot. Each plug wire can connect two letters to be a pair (by plugging one end of the wire to one letter’s slot and the other end to another letter). The two letters in a pair will swap over, so if “A” is connected to “Z,” “A” becomes “Z” and “Z” becomes “A.” This provides an extra level of scrambling for the military.

To implement this day-key first you would have to swap the letters A and L by connecting them on the plugboard, swap P and R by connecting them on the plugboard, and then the same with the other letter pairs listed above. Essentially, a one end of a cable would be plugged into the “A” slot and the other end would be plugged into the L slot. Before any further scrambling happens by the rotors, this adds a first layer of scrambling where the letters connected by the cable are encoded as each other. For example, if I were to encode the message APPLE after connecting only the “A” to the “L”, this would be encoded as LPPAE .

The plugboard is positioned at the front of an Enigma machine, below the keys. [4]

The Enigma machines came with several different rotors, each rotor providing a different encoding scheme. In order to encode a message, the Enigma machines took three rotors at a time, one in each of three slots. Each different combination of rotors would produce a different encoding scheme. Note: most military Enigma machines had three rotor slots though some had more.

To accomplish the configuration above, place rotor #2 in the 1st slot of the enigma, rotor #3 in the 2nd slot, and rotor #1 in the 3rd slot.

On each rotor, there is an alphabet along the rim, so the operator can set in a particular orientation. For this example, the operator would turn the rotor in slot 1 so that D is displayed, rotate the second slot so that K is displayed, and rotate the third slot so that P is displayed.

Enigma wheels within alphabet rings in position in an Enigma scrambler [6]

Enigma Encryption

As mentioned in above sections, Enigma uses a form of substitution ciphers.

Each of the three rotors will display a number or letter (the rotors in the image above have letters), and when the rotors turn, a new set of three numbers/letters appears. With the initial set of three numbers/letters (meaning the numbers/letters on the sender’s machine when they began to type the message), a message recipient can decode the message by setting their (identical) Enigma machine to the initial settings of the sender’s Enigma machine. Each rotor has 26 26 2 6 numbers/letters on it. An Enigma machine takes three rotors at a time, and the Germans could interchange rotors, choosing from a set of five, resulting in thousands of possible configurations. For example, one configuration of rotors could be: rotor #5 in slot one, rotor #2 in slot two, and rotor #1 in slot three.

How many configurations are possible with an Enigma machine with these specifications?

How many rotor configurations would an Enigma machine encrypter be able to select from if they needed to choose 3 rotors from a set of 10 rotors? (The order of the rotors matters).

Here is a set of three Enigma rotors

Image Credit: Emigma rotor set Wapcaplet.

The features above describe the components of commercial Enigma machines, but military-grade machines have additional features, such as a plugboard, which allow for even more configuration possibilities.

Cracking the Enigma Code

A major flaw with the Enigma code was that a letter could never be encoded as itself. In other words, an “M” would never be encoded as an “M.” This was a huge flaw in the Enigma code because it gave codebreakers a piece of information they could use to decrypt messages. If the codebreakers could guess a word or phrase that would probably appear in the message, they could use this information to start breaking the code. Because the Germans always sent a weather report at the beginning of the message, and usually included the phrase “Heil Hitler” at the end of the message, there were phrases decrypters knew to look for. [8] Decoders could compare a given phrase to the letters in the code, and if a letter in the phrase matched up with a letter in the code, they knew that that part of the code did not contain the phrase. The decoders could then begin cracking the code with a process of elimination approach.

Find possible contenders for the encoding of the word “RAIN” in the coded string below. (The symbol % is used to denote unknown letters).

Coded Message E R W N I K O L K M M M M
Phrase R A I N % % % % % % % % %

RAIN cannot be encoded as ERWN because the N in RAIN and the N in ERWN match up. Since N cannot be encoded as itself, this isn’t the encoding.

Let’s shift our message one slot to the right, and see if the result is a valid encoding.

Coded Message E R W N I K O L K M M M M
Phrase % R A I N % % % % % % % %

RAIN cannot be encoded as RWNI because the R in RAIN matches with the R in RWNI. Let’s shift again.

Coded Message E R W N I K O L K M M M M
Phrase % % R A I N % % % % % % %

RAIN cannot be encoded as WNIK because the I in RAIN matches with the I in WNIK.

Coded Message E R W N I K O L K M M M M
Phrase % % % R A I N % % % % % %

RAIN can be encoded as NIKO because the two phrases have no letters that match up. So NIKO is a possible encoding of RAIN.

If we repeat this process, we will find that NIKO, IKOL, KOLK, OLKM, LKMM, KMMM, and MMMM are all possible encodings of RAIN since no letters match up between RAIN and the encoding. It is okay that MMMM could encode RAIN even though this means that M would encode R, A, I, and N because remember that at each key press, the letter mapping in an Enigma machine changes.

It is not guaranteed that RAIN is encoded in this string at all, though, but it gave decoders a good starting point for decrypting messages.

Alan Turing and Gordon Welchman designed a machine called the Bombe machine which used electric circuits to solve an Enigma encoded message in under 20 minutes. The Bombe machine would try to determine the settings of the rotors and the plugboard of the Enigma machine used to send a given coded message.

The standard British Bombe machine was essentially 36 Enigma machines wired together, this way, the Bombe machine would simulate several Enigma machines at once. Most Enigma machines had three rotors and to represent this in the Bombe, each of the Enigma simulators in the Bombe had three drums, one for each rotor.

Bombe machine drums [9]

The Bombe’s drums were color coded to correspond with which rotor they were simulating. While an 3-rotor Enigma machine only used three rotors at a time, there are more to choose from. The drums were arranged so that the top one of the three simulated the left-hand rotor of the Enigma scrambler, the middle one simulated the middle rotor, and the bottom one simulated the right-hand rotor. The drums would turn to try out a new configuration. For each full rotation of the top drums, the middle drums were incremented by one position, and likewise for the middle and bottom drums, giving the total of 26 × 26 × 26 = 17,576 positions of the 3-rotor Enigma scrambler. [10]

Then, for a given rotor configuration (at each turn of the drums), the Bombe machine would make a guess about a plugboard setting, say “A is connected to Z.” It then ran through and determined what all of the other letters must be set to on the plugboard. If any contradictions arose, say, it deduced that “A was connected to W,” then it must be that A is not connected to Z on the plugboard, a contradiction arises. Since the other letter mappings the machine just figured out were determined based off of a false assumption (namely the assumption that A is connected to Z), all of those combinations are invalid, and the Bombe machine knows not to waste time checking any of those combinations later. So, say that the machine guessed that A is connected to Z, and then the machine deduces that if A is connected to Z, then B must be connected to E. If it later determines that A is not connected to Z, it knows that B is not connected to E. After such a contradiction arises, the Bombe machine will not guess that A is connected to Z again, and it knows not to guess that B is connected to E, and so on. The Bombe machine shifts the rotor positions, and chooses a new guess and repeats this process until a satisfying arrangement of settings appears. Because electric circuits can perform computations very quickly, the Bombe machine can go through all the rotor combinations in about 20 minutes.

At each position of the drums, the configuration would be tested to see if the configuration lead to a logical contradiction, ruling out that setting. If the test did not lead to a contradiction, the machine would stop and the decoder would note that configuration as a candidate solution. Then, the machine is restarted and more configurations are tested. These tests would narrow down the list of possible configurations and the candidate solutions would be tested further to eliminate ones that wouldn’t work. There were usually many unsuccessful candidate solutions before the correct one was found. [10]

Best Binary Options Brokers 2020:
  • BINARIUM
    BINARIUM

    The Best Binary Options Broker 2020!
    Perfect For Beginners and Middle-Leveled Traders!
    Free Education.
    Free Demo Account.
    Get Your Sign-Up Bonus Now!

  • BINOMO
    BINOMO

    Recommended Only For Experienced Traders!

Like this post? Please share to your friends:
Binary Options Brokers, Signals and Strategies
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: