رمز انیگما یک رمز میدانی بود که آلمانی‌ها در طول جنگ جهانی دوم از آن استفاده کردند. Enigma یکی از معروف ترین ماشین های رمزگذاری در تاریخ است. اولین ماشین انیگما توسط یک مهندس آلمانی به نام آرتور شربیوس در پایان جنگ جهانی اول اختراع شد. از اوایل دهه 1920 به طور تجاری مورد استفاده قرار گرفت و همچنین توسط ارتش و خدمات دولتی تعدادی از کشورها، از جمله آلمان، قبل و در طول جنگ جهانی دوم برای انتقال پیام های رمزگذاری شده استفاده می شد. مدل‌های مختلف انیگما تولید شده‌اند، اما مدل نظامی آلمانی و رمز آلمانی «انیگما» معروف‌ترین و مورد بحث هستند.
شکستن رمز انیگما در طول جنگ جهانی دوم
برخی از مورخان بر این باورند که شکستن رمز انیگما مهمترین پیروزی برای قدرت های متفقین در طول جنگ جهانی دوم بود. ماشین انیگما میلیاردها راه را برای رمزگذاری پیام ها امکان پذیر کرد و شکستن کدهای آلمانی را در طول جنگ جهانی دوم برای کشورهای دیگر بسیار دشوار می کرد. برای مدتی کد آسیب ناپذیر به نظر می رسید. سپس آلن تورینگ ومحققان دیگر از چندین نقص در اجرای کد انیگما استفاده کردند و به کتاب‌های کد آلمانی دسترسی پیدا کردند و به آنها اجازه ساخت ماشینی به نام Bombe را دادند. او به شکستن سخت ترین نسخه های Enigma کمک کرد. لهستان در سال 2007 یک سکه به افتخار هفتاد و پنجمین سالگرد شکستن رمز انیگما - 2 زلوتی از طلای شمال منتشر کرد. در مرکز نشان ملی لهستان و در یک دایره حلقه چرخ انیگما قرار دارد.
معنای شکستن رمز برای متحدان
برخی از مورخان بر این باورند که هک انیگما مهمترین پیروزی برای نیروهای متفقین در طول جنگ جهانی دوم بود. متفقین با استفاده از اطلاعاتی که از آلمان ها رمزگشایی کرده بودند، توانستند از بسیاری از حملات جلوگیری کنند. اما برای جلوگیری از سوء ظن که آنها راهی برای رمزگشایی پیام ها پیدا کردند، متفقین مجبور شدند به برخی از حملات اجازه دهند، علیرغم اینکه دانش لازم برای متوقف کردن آنها را داشتند. این در فیلم «بازی تقلید» که در سال 2014 منتشر شد، توضیح داده شده است.
Machine "Enigma": توضیحات، اجزای
دستگاه انیگما از چندین بخش از جمله صفحه کلید، برد، روتورها و مدارهای الکترونیکی داخلی تشکیل شده است. برخی از آنها دارای ویژگی های اضافی هستند. پیام های رمزگذاری شده مجموعه ای از حروف بودند که با رمزگشایی به یک جمله واضح تبدیل می شدند. ماشین های انیگما از نوعی رمزگذاری جایگزین استفاده می کنند. رمزگذاری جایگزین روشی ساده برای رمزگذاری پیام ها است، اما شکستن چنین کدهایی نسبتاً آسان است. اما ماشین انیگما طوری طراحی شده است که روتور مناسب پیشرفت کندبلافاصله پس از فشار دادن کلید اینتر یک موقعیت. بنابراین، رمزگذاری حروف در واقع زمانی آغاز می شود که روتورها در موقعیت قبل از AAA قرار دارند. معمولا این موقعیت AAZ است.
چگونه رمز انیگما کار می کند
یک مثال ساده از طرح رمزگذاری جایگزینی، رمز سزار است. این شامل تغییر مکان هر حرف از الفبا است. به عنوان مثال، وقتی 3 مکان جابجا شود، حرف A جای G را می گیرد. اما رمز ماشین انیگما بدون شک بسیار قدرتمندتر از رمز ساده سزار بود. آنها از شکلی از رمزهای جایگزین استفاده می کنند، اما هر بار که یک حرف با حرف دیگری مطابقت داده می شود، کل طرح رمزگذاری تغییر می کند. انواع رمزهای Enigma - در عکس زیر.
پس از فشار دادن هر دکمه، روتورها حرکت کرده و جریان را در مسیری متفاوت به حرف باز دیگری هدایت می کنند. بنابراین، برای اولین ضربه، یک رمزگذاری ایجاد می‌شود و برای ضربه دوم، دیگری. این تعداد گزینه های ممکن کدگذاری را به شدت افزایش می دهد، زیرا هر بار که یک کلید روی دستگاه Enigma فشار داده می شود، روتورها می چرخند و کد تغییر می کند.
اصل ماشین انیگما
وقتی کلیدی روی صفحه کلید فشار داده می شود، یک یا چند روتور حرکت می کنند تا پیکربندی روتور جدیدی را تشکیل دهند که یک حرف را به عنوان حرف دیگر رمزگذاری می کند. جریان از دستگاه عبور می کند و یک چراغ روی تخته لامپ برای نشان دادن حرف خروجی روشن می شود. نمونه ای از رمز انیگما به این صورت است: اگر کلید P فشار داده شود و دستگاه انیگما این حرف را به صورت A رمزگذاری کند، درپانل لامپ A را روشن می کند. هر ماه، اپراتورهای انیگما کتاب کدهایی دریافت می کردند که نشان می داد از کدام تنظیمات هر روز استفاده می شود.
طرح رمزگذاری
مدار شبیه به یک پچ پنل تلفن قدیمی بود که ده سیم دارد، با دو سر در هر سیم که می توان آن را به یک جک وصل کرد. هر سیم پریز می تواند با اتصال یک سر سیم به یک شکاف حرف و سر دیگر به حرف دیگر، دو حرف را جفت کند. دو حرف در جفت عوض می شوند، بنابراین اگر B به G متصل شود، G تبدیل به B و B به G تبدیل می شود. این یک لایه رمزگذاری اضافی برای ارتش فراهم می کند.
رمزگذاری پیام
هر روتور ماشین ۲۶۲۶ عدد یا حرف دارد. ماشین انیگما می‌تواند از سه روتور در یک زمان استفاده کند، اما این روتورها را می‌توان از پنج مجموعه تغییر داد و در نتیجه هزاران پیکربندی ممکن را به وجود آورد. "کلید" رمز انیگما از چندین عنصر تشکیل شده است: روتورها و ترتیب آنها، موقعیت های اولیه آنها، و طرح جابجایی. با فرض اینکه روتورها از چپ به راست حرکت می کنند و حرف A باید رمزگذاری شود، وقتی حرف A رمزگذاری می شود، هر روتور در موقعیت اصلی خود - AAA است. همانطور که روتورها از چپ به راست حرکت می کنند، شخصیت A ابتدا از سومی عبور می کند. هر روتور یک عملیات تعویض را انجام می دهد. بنابراین بعد از اینکه کاراکتر A از سومی عبور کرد به صورت B بیرون می آید.حالا حرف B از روتور دوم وارد می شود که در آنجا J جایگزین آن می شود و در اولی J به Z تبدیل می شود. پس از عبور رمز انیگما.از طریق تمام روتورها، به سمت دفلکتور می رود و از طریق یک جایگزین ساده دیگر می رود.
کلید رمزگشایی پیام ها
بعد از خروج از بازتابنده، پیام از طریق روتورها در جهت مخالف ارسال می شود و تعویض معکوس اعمال می شود. پس از آن، نماد A به U تبدیل می شود. هر روتور، روی لبه، یک الفبا دارد، بنابراین اپراتور می تواند دنباله خاصی را تنظیم کند. برای مثال، اپراتور می‌تواند روتور اول را برای نمایش D، دومی را برای نمایش K، و شکاف سوم را برای نمایش P بچرخاند. با مجموعه اولیه سه عدد یا حرف که در هنگام شروع به تایپ پیام فرستنده روی دستگاه نمایش داده می‌شود. ، گیرنده می تواند با تنظیم دستگاه Enigma یکسان خود در تنظیمات فرستنده اولیه، آن را رمزگشایی کند.
معایب روش رمزگذاری Enigma
عیب اصلی رمز انیگما این بود که حرف هرگز آنطور که هست رمزگذاری نمی شد. به عبارت دیگر، A هرگز به صورت A رمزگذاری نمی‌شود. این یک نقص بزرگ در کد Enigma بود، زیرا اطلاعاتی را ارائه می‌کرد که می‌توان از آن برای رمزگشایی پیام‌ها استفاده کرد. اگر رمزگشاها بتوانند کلمه یا عبارتی را که احتمالاً در پیام ظاهر می شود حدس بزنند، این اطلاعات به آنها در رمزگشایی کد کمک می کند. از آنجایی که آلمانی ها همیشه پیام آب و هوا را در ابتدا ارسال می کردند و معمولاً عبارتی را همراه با سلام سنتی خود در انتهای پیام قرار می دادند، عباراتی یافت شد که تقریبی بودند.رمزگشاها برای باز کردن.
ماشین آلن تورینگ و گوردون ولچمن
آلن تورینگ و گوردون ولچمن ماشینی به نام بمب را توسعه دادند که از مدار الکتریکی برای رمزگشایی پیام رمزگذاری شده انیگما در کمتر از 20 دقیقه استفاده کرد. ماشین Bombe سعی کرد تنظیمات روتور و مدار ماشین Enigma را برای ارسال یک پیام رمزگذاری شده مشخص کند. خودروی استاندارد بریتانیایی Bombe اساساً 36 وسیله نقلیه انیگما بود که به یکدیگر متصل شده بودند. بنابراین، او چندین ماشین انیگما را به طور همزمان مدل کرد.
بمب چگونه بود
بیشتر ماشین‌های انیگما سه روتور داشتند و هر یک از شبیه‌سازهای انیگما در Bombe سه درام داشتند، یکی برای هر روتور. درام های بمب با کد رنگی مطابق با روتوری بود که شبیه سازی می کردند. درام ها به گونه ای چیده شده بودند که قسمت بالای سه، روتور چپ انیگما، وسط روتور میانی و پایین روتور سمت راست را شبیه سازی می کند. برای هر چرخش کامل قرقره‌های بالایی، قرقره‌های میانی یک موقعیت افزایش می‌یابد، همین امر در مورد قرقره‌های میانی و پایینی اتفاق افتاد و تعداد کل موقعیت‌ها به 17576 موقعیت دستگاه انیگما 3 روتور رسید.
کار رمزگشا
برای هر پیکربندی روتور، در هر چرخش درام، ماشین Bombe در مورد تنظیم مدار فرض می‌کند، برای مثال، A به Z متصل است. اگر فرض نادرست بود، دستگاه رد می‌کرد. آن را و دوباره از آن استفاده نکرد، و زمانی را صرف بررسی نکردهر کدام از اینها بعدا ماشین Bombe موقعیت های روتور را تغییر داد و حدس جدیدی را انتخاب کرد و این روند را تا زمانی که یک تنظیم رضایت بخش ظاهر شود تکرار می کند. اگر ماشین "حدس زد" که A به Z متصل است، آنگاه می فهمید که B باید به E وصل شود و غیره. اگر آزمایش منجر به تناقض نمی شد، دستگاه متوقف می شد و رمزگشا از پیکربندی انتخاب شده به عنوان کلید پیام استفاده می کرد.
