Мови шифрів: нові часи та легендарна Енігма

JIT.Academy продовжує розповідь про шифри та дешифрувальників. Як розвинулася криптологія у нові часи та яку роль відіграла легендарна шифрувальна машина «Енігма» у перебігу Другої світової війни – читайте у сьогоднішній статті.

Нові часи

У 1553 році італійський криптолог Джовані Баттіста Беллас описав метод поліалфавітного шифрування з використанням ключового слова. Ключове слово керує підстановкою букви в залежності від того, яка літера ключового слова використовується. У 19 столітті шифр помилково отримав ім’я французького дипломата та алхіміка Блеза Віженера.

Цей шифр легко зрозуміти і розгадати, однак протягом трьох століть зламати його не міг ніхто. Тому «шифр Віженера» отримав назву «le chiffre indéchiffrable», що з французької мови перекладається як «нерозгаданий шифр».

У 19 столітті голландський криптограф Огюст Керкгоффс сформулював правило розробки шифрів, яким криптологи користуються і досі: оцінюючи надійність шифрування, необхідно припускати, що противник знає про алгоритм шифру все, крім його ключа.  Тобто саме секретність шифру може стати однією з основних причин його розгадки. Правило згодом стали називати «принципом Керкгоффса».

Зазначимо, що попри високу ефективність частотного аналізу, небагато криптологів володіли цією технікою. А тому алгоритми та ключі шифрів все частіше намагалися отримати через шпигунів та підкуп.

Криптографія і світові війни

Ще перед Першою світовою війною Велика Британія, США, Німеччина та Росія на повну силу використовували криптографію у своїх інтересах. Сторони перехоплювали повідомлення один одного.

На початку 20 століття було створено та запатентовано  кілька шифрувальних і дешифрувальних машин.

Найвідомішою серед них, безперечно, є «Енігма». «Енгіма» – це родина електромеханічних роторних машин, що застосовувалися з 20-х років XX століття. Основою її механізму є диски з 26-ма перепайками.

«Енігму» використовували в комерційних, державних і військових цілях у багатьох країнах світу, але найпопулярнішою вона була у нацистській Німеччині під час Другої світової війни. Найчастіше мова йде про військову модель машини – «Енігму вермахту» (Wehrmacht Enigma).

Шифр «Енігми» створювався так: кожна буква, яка шифрувалася, впливала на наступні. Під час шифрування букви ротори у машині зсувалися і у результаті наступна буква шифрувалася вже іншим ключем.

Шифри машини вважалися найстійкішими до злому. Її код «ламали» двічі. У 1932 році це вдалося Польському бюро шифрів, після чого німці у 1938 р. випустили вдосконалений варіант машини.

Напередодні Другої світової війни поляки створили так звану «криптологічну бомбу» – спеціальний пристрій для розшифровки «Енігми». Пізніше британці «відшліфували» її в Урядовій школі кодів та шифрів.

За теоретичну частину модернізації «Бомби» відповідав батько сучасної інформатики, англійський математик, логік і криптограф Алан Тюрінг. Машина працювала за таким принципом: перебір можливих варіантів ключа до зашифрованого тексту, якщо відома структура дешифрованого повідомлення або частина відкритого тексту.

Інформація, яку вдалося отримати завдяки «Енігми», мала кодову назву «Ultra». Кажуть, що саме вона відіграла вирішальну роль у перемозі союзників над нацистами.

До речі, історію створення «Бомби» та перемогу над «Енігмою» показали в біографічній драмі «Гра в імітацію» (The Imitation Game) з Бенедиктом  Камбербетчем у ролі славетного криптографа.