Fő tartalom
Számítástudomány
Tantárgy/kurzus: Számítástudomány > 2. témakör
1. lecke: Ősi kriptográfia- Mi a kriptográfia?
- A Ceasar-rejtjelezés
- Ismerkedés a Ceasar-rejtjellel
- Ismerkedés a gyakorisági ujjlenyomattal
- Polialfabetikus rejtjel
- Ismerkedés a polialfabetikus rejtjellel
- A véletlen átkulcsolás (one-time pad)
- Ismerkedés a tökéletes titkosítással
- Rövidfilm a frekvencia-állandóságról
- Mennyire tudsz egyenletes lenni?
- Az Enigma rejtjelező gép
- Tökéletes biztonság
- Pszeudo-véletlenszám generátor
- Véletlen séta a gyakorlatban
© 2023 Khan AcademyFelhasználási feltételekAdatkezelési tájékoztatóSüti figyelmeztetés
Az Enigma rejtjelező gép
A második világháborús rejtjelezést vizsgáljuk, különös tekintettel az Enigmára. Többet megtudhatsz ezen a weboldalon.. Készítette: Brit Cruise.
Szeretnél részt venni a beszélgetésben?
Még nincs hozzászólás.
Videóátirat
1857. augusztus 5-én lefektettek egy 4300 km-es kábelt
az Atlanti-óceán fenekén, amivel összekapcsolták
Angliát és az amerikai kontinenst, evvel megerősítve a társadalmi
és gazdasági kapcsolataikat. Ennek segítségével
az információt elektromos jelekké alakítva gyakorlatilag azonnal át lehetett
küldeni a világ túlsó felére. Részvényjegyek és pénz utalások: ezek voltak a Western Union által kitalált
kereskedelmi alkalmazások, amivel beindult a globális kommunikáció
új korszaka. [Rádió] Bejelentés. Németország megszállta Lengyelországot,
és több bombatámadást hajtott végre. Általános mozgósítást rendeltek el Angliában és Franciaországban. Ebből következik, hogy országunk háborúban áll Németországgal. ... ami a háború igazi oka, ami ma fenyegeti
az emberiség szabadságát. (olaszul kiabál) (japán beszéd) A japánok légitámadást intéztek
a hawaii Pearl Harbour ellen, jelentette be Roosevelt elnök. (német kiabálás) A második világháború alatt a német, olasz és japán hadsereg méretét
jóval meghaladta a szövetségesek serege. Az egyetlen esélyük a győzelemre az volt, hogy képesek legyenek meglepetésszerű
támadásokat indítani különféle helyeken. A titkosítási technológia célja az volt, hogy automatizálják a véletlen átkulcsolást
rejtjelező gép segítségével. Ideális esetben a gép
egy input betűt kap, azt véletlenszerűen eltolja,
és kiadja a kódolt betűt. Azonban minden gép ugyanazon
elv szerint működik. Egy kezdeti beállítással indulnak, kapnak egy inputot,
amivel elvégeznek egy műveletet majd előállítanak egy outputot. A művelet a kezdőállapottól
a végállapotig mindig megjósolható
és megismételhető. A cél olyan megegyező
gépek készítése volt, ami egy titkos eltolási
sorozatot eredményez, és ami csak sokára ismétlődik. (mechanikus kattogás) Alíz és Bob így tudnak azonos
eltolási sorozatot generálni: Először is ugyanolyan gépük
kell hogy legyen, és meg kell egyezniük egy
kiinduló állapotban, ami a kulcsbeállítást jelenti. Majd mindketten ugyanúgy
állítják be a gépüket, és ugyanazokat
a műveleteket hajtják végre, ami ugyanazt
a sorozatot eredményezi. Abban az időben
a legmodernebb technológia a forgó kódtárcsás rejtjelező gép volt. Mindannyian ismerjük a kilométeróra
mechanikus működési elvét, ami sokára fogja csak ismételni magát. Most képzeld el,
hogy összekeverjük a kilométeróra kerekein a számokat. Amikor elmozdul,
akkor egy új eltolást generálunk úgy, hogy összeadjuk a
kerekeken található számokat Nagyjából ezen elv alapján
működik a forgó kódtárcsás rejtjelező gép. Például a „Támadás északnyugaton" üzenetet így kódoljuk be: Figyeld meg, hogy az üzenet minden betűjéhez más eltolást használunk. Három 26 betűs tárcsával az ismétlődés nélküli
sorozat hossza 26-szor 26-szor 26. Ez olyan, mintha 17 576
számból álló eltoláslistád lenne. Ez azért van így, mert
a tárcsák minden állása ennek a halmaznak egy eleme. A gép kiinduló beállítását
kódkulcsnak, az összes lehetséges kulcsbeállítást pedig kulcstérnek hívják. Ez a kulcstér a gép kiinduló
beállításainak számával együtt nő. Például ha a tárcsák
sorrendjét változtatni lehet, akkor azt hatféleképpen
választhatjuk meg. Vizsgáljuk meg közelebbről
a kulcsteret! Először kiválasztunk egyet
a hat lehetséges tárcsasorrendből, majd választunk egy kiinduló
pozíciót a tárcsákhoz. Ez több, mint 100 000
beállítást tartalmazó kulcsteret jelent. Ne feledd, a gép minden
lehetséges beállítása ennek a térnek egy elemét
jelenti. Amikor kiválasztunk egy kódkulcsot, akkor ennek a térnek
választjuk meg a kezdőpontját, ami azután meghatározza
az eltolási sorozat többi elemét. Ha a kódkulcs kitudódik, a teljes eltolási sorozatra fény derül. A forgótárcsás rejtjelező
biztonsága a kódtér méretétől és a kódkulcsok véletlenszerűségétől függ. A második világháború alatt
a német hadsereg által használt legjelentősebb titkosítási eljárás
az Enigma volt. Ez egy elektromechanikus
forgótárcsás gép, amit egy német mérnök készített az első világháború vége felé. A tárcsák mindkét oldalán
érintkezők voltak, amikhez bonyolult áramkörök kapcsolódtak. Minden tárcsaálláshoz tartozott egy áramköri útvonal a bemeneti betűtől minden kimeneti betűhöz. Amikor a tárcsa elfordult, minden betűhöz új útvonal létesült. A háború alatt folyamatosan növelték
az Enigma kulcsterét, hogy azt még erősebbé tegyék. Ilyen módosítás volt például, hogy hozzáadtak egy negyedik tárcsát, és 60-ra emelték a gépbe
betehető tárcsák számát. Ez lényegesen megnövelte
a kulcstér méretét. A háború vége felé
az Enigmát több, mint 150 millió millió millió módon
lehetett beállítani. Egy adott üzenet kulcsbeállításának
kitalálására körülbelül annyi volt az esély, mint megjósolni, mit kapunk,
ha 26 kockát feldobunk. Ez a németeknek
megadta azt a biztonságot, hogy még ha a szövetségeseknek
lenne is egy Enigmájuk, akkor se tudnák megvizsgálni
az összes beállítási kulcsot. Ahhoz, hogy két fél
kommunikálni tudjon az Enigmával, az kellett, hogy előbb egyeztessék
a napi kulcsbeállítást. Ez tette lehetővé, hogy egyformán
állítsák be készülékeiket. Ez a protokoll a háború során
többször megváltozott, de legtöbbször az operátoroknak
előre kiosztottak kulcstáblázatokat. Minden nap az operátor
levágta a napi beállítást, ami megmutatta a gépek
aznapi beállítását, melyik tárcsát és milyen
sorrendben kell használni. Ezt a kulcsbeállítást
használat után megsemmisítették. Egy fontos lépést viszont
az operátorra bíztak. Nekik kellett kiválasztani
véletlenszerűen a tárcsák induló pozícióját
a kommunikáció megkezdése előtt. Néhány fáradt operátor
elkövetett egy egyszerű hibát. Mi ugyanezt a hibát követjük el, amikor beállítunk
egy biciklizár kombinációt, mert hajlamosak vagyunk arra, hogy a cilindereket a kiindulóponttól
csak kevéssel fordítsuk el, vagy hogy újra felhasználjunk
egy gyakori jelszót. Ez elrontotta az eredeti tárcsabeállítás
egyenletes eloszlását, és többszöri megfigyelések során a szövetségesek teljesen
vissza tudták fejteni a tárcsák huzalozását. A második súlyos hiba
a tervezésből eredt, nem az eljárásból. Az Enigmát úgy tervezték,
hogy az input betű soha ne egyezzen meg
a rejtjelezett betűvel. Ha vesszük a rejtjelezett betűt,
mondjuk L-et akkor kizárhatod, hogy az eredeti
betű L volt. Amit a rejtjel erősségének gondoltak, tervezési hibának bizonyult. (vízcsöpögés) Ez egy kódtörő géphez vezetett, amit eredetileg a lengyelek dolgoztak ki, és később angol-amerikai összefogással
finomítottak. A Bomba több összekapcsolt
Enigma tárcsa volt, ami több kulcsbeállítást tudott
nagy sebességgel ellenőrizni. Kihasználta azt, hogy bizonyos gyakori szavak
benne voltak az eredeti szövegben, például időjárás. Ezeket crib-nek (bölcső) hívták. A crib-et tartalmazó üzenet esetén a Bomba végigellenőrizte az összes lehetséges
tárcsa beállítást és sorrendet, hogy megtalálja a lehetséges
kulcsot, mindössze percek alatt. Ez a gép lehetővé tette
a szövetségeseknek, hogy kibocsátásuk után néhány órával
elolvashassák a német parancsokat. Ez végzetes csapást jelentett
harci stratégiájukra, mivel a szövetségesek
előre látták a következő lépésüket. Egy tény azonban megmarad: A véletlen átkulcsolás automatizálásának
első kísérlete megbukott. Ha az operátorok kockadobással
döntöttek volna a kezdeti beállításról, a szekvencia kezdőpontja
egyenletes eloszlású lett volna. Ez megakadályozta volna a tárcsák
huzalozásának visszafejtését. Ha az Enigma lehetővé tette volna,
hogy a betűk saját magukra kódolódjanak, a Bomba nem tudta volna
kihasználni a crib-eket. Ez arra kényszerítette volna
a szövetségeseket, hogy a teljes kódteret vizsgálják meg, ami a leggyorsabb számítógéppel is
lehetetlen. Az ismétlődés csökkenti a kódteret. Ellenkező esetben
a második világháború kimenete drasztikusan
másként alakulhatott volna.