Metoda foii Zygalski a fost o tehnică criptografică folosită de Biroul de Cifrare Polonez înainte și în timpul celui de-al Doilea Război Mondial , precum și în timpul războiului de către criptologii britanici de la Bletchley Park , pentru a decripta mesajele criptate pe mașinile germane „ Enigma ” .
Aparatul Zygalski Sheet Apparatus își ia numele de la Henryk Zygalski , un criptograf de la Polish Cipher Bureau , care l-a inventat în octombrie 1938.
Ca și alte mașini rotative, Enigma a constat dintr-o combinație de sisteme mecanice și electrice. Partea mecanică includea o tastatură , un set de discuri rotative (rotoare) care erau situate de-a lungul arborelui și adiacent acestuia și un mecanism în trepte care mișca unul sau mai multe rotoare cu fiecare apăsare de tastă.
Mecanismul specific de funcționare putea fi diferit, dar principiul general era acesta: cu fiecare apăsare a tastei, rotorul din dreapta se deplasa cu o poziție și, în anumite condiții, alte rotoare se deplasau. Mișcarea rotoarelor are ca rezultat transformări criptografice diferite de fiecare dată când o tastă este apăsată pe tastatură.
Părțile mecanice s-au mutat, închizând contacte și formând un circuit electric în schimbare (adică, de fapt, procesul de criptare a literelor a fost implementat electric). Când a fost apăsată o tastă de la tastatură, circuitul s-a închis, curentul a trecut prin diferite circuite și, ca urmare, a pornit unul dintre seturile de becuri care afișau litera de cod dorită (de exemplu: la criptarea unui mesaj care începe cu ANX .. ., operatorul a apăsat mai întâi butonul A - s-a aprins ledul Z - adică Z și a devenit prima literă a criptogramei; apoi operatorul a apăsat N și a continuat criptarea în același mod în continuare).
Pentru securitate, fiecare mesaj trimis de Enigma a fost criptat cu diferite setări inițiale ale celor trei rotoare, selectabile de către operator. Acesta a fost denumit „mesaj de setări” și avea 3 caractere. Pentru a comunica aceste setări operatorului receptor, operatorul expeditor a început fiecare mesaj prin trimiterea mesajului de setări într-o formă deghizată – un „indicator” de șase caractere. Indicatorul a fost format folosind Enigma cu rotoarele setate pentru a se potrivi cu setările zilnice curente, etichetate „setări principale” comune tuturor operatorilor.
De exemplu, să presupunem că operatorul a ales „mesaj de setări” KYG pentru mesaj . Operatorul trebuie să seteze mai întâi rotoarele Enigma la „setările principale” care pot fi în ziua respectivă, cum ar fi GBL , apoi să cripteze mesajul de setări de pe Enigma „de două ori”; adică operatorul trebuie să introducă KYGKYG (care ar putea avea ca rezultat ceva de genul QZKBLX ). Operatorul trebuie apoi să mute rotoarele în poziția KYG și să cripteze mesajul în sine. Operatorul care primește trebuie să aplice procesul invers pentru a decripta mesajul de setări și apoi mesajul în sine. Repetarea mesajului de setări pare să fi fost concepută ca o verificare a erorilor pentru a detecta corupția, dar a avut drept consecință neintenționată a slăbi foarte mult cifrul.
Utilizarea cheii în timpul transmiterii de două ori a dus la apariția așa-numitelor perechi feminine: uneori (în aproximativ 1 mesaj din 8) una dintre literele repetate din mesajul de setări a fost criptată în aceleași litere.
Doar un număr limitat de setări ale dispozitivului de criptare ar putea asigura apariția perechilor de femei. Dacă, de exemplu, primele șase litere ale mesajului criptat sunt SZVSIK, aceasta a fost numită o pereche feminină 1-4; dacă WHOEHS, 2-5 perechi; iar dacă ASWCRW, 3-6 perechi. Metoda a fost numită Netz (germană: Netzverfahren, „metoda de rețea”) sau metoda foii a lui Zygalski deoarece folosea foi perforate pe care le-a dezvoltat. [1] [2] Finalizarea cu succes a necesitat 10 perechi de femele din posturile de o zi.
Dispozitivul lui Zygalsky a inclus 26 de foi perforate pentru fiecare dintre cele 6 secvențe inițial posibile pentru introducerea a 3 rotoare în Enigma [3] . Fiecare frunză a fost legată de poziția de pornire a rotorului din stânga (cu mișcare cea mai lentă).
Matricea de 26 x 26 a dat toate cele 676 de poziții posibile ale rotorului din stânga și din mijloc și a fost duplicată orizontal și vertical az, ay. Foile au fost perforate astfel încât să permită posibilitatea perechilor de femele [4] . Rândurile reprezentau pozițiile rotorului mediu, coloanele pozițiile rotorului lent. Dacă perechea femelă a fost posibilă în unele poziții ale rotoarelor (de exemplu, cel mai lent rotor - pe litera "A", rotorul central - pe litera "M", cel mai rapid rotor - pe litera "R") , la intersectia cu o lama de ras s-a facut o gaura.
Matematicianul polonez Marian Rejewski a descris modul în care dispozitivul funcționează pe foi perforate:
Când foile au fost așezate și mutate în ordinea corectă și în modul corect unele în raport cu altele, în conformitate cu un program strict definit, numărul găurilor vizibile a scăzut treptat. Și, dacă erau suficiente date disponibile, până la urmă a mai rămas o gaură, care probabil corespunde opțiunii corecte, adică soluția. Din poziția găurii, se poate calcula ordinea rotoarelor, setarea inelelor acestora și comparând literele cifrului cu literele din mașină, de asemenea, deplasarea lui S, cu alte cuvinte, întregul cifru. cheie. [5]
La fel ca metoda „dosarului” obținută cu „ciclometrul lui Rejewski”, metoda plăcii Zygalski nu depinde de numărul de conexiuni de panou de patch-uri Enigma. [6]
Producerea manuală a foilor la Biroul Cifrare, care, din motive de securitate, a fost efectuată chiar de criptologi [7] folosind lame de ras, a fost foarte consumatoare de timp. Până la 13 decembrie 1938, doar 1/3 din lucrare fusese finalizată.
În această zi, germanii au introdus 4 și 5 rotoare, mărind numărul necesar de foi de 10 ori (pentru 60, acum posibil, secvențe în Enigma, în loc de 6). [6]
La 25 iulie 1939, cu cinci săptămâni înainte de declanșarea celui de-al Doilea Război Mondial, Biroul Cifrare le-a dezvăluit aliaților săi britanici și francezi din Varșovia realizările sale în spargerea cifrurilor Enigma [8] . Printre cele dezvăluite a fost metoda tablei perforate a lui Zygalsky.
Britanicii, la Bletchley Park, lângă Londra , s-au angajat să producă două seturi complete de foi. Lucrarea a fost realizată cu perforatoare într-un departament condus de John R. F. Jeffreys [9] [10]
Primul set a fost gata la sfârșitul lui decembrie 1939. Pe 28 decembrie, o parte a celui de-al doilea set a fost livrat criptologilor polonezi [10] , care până atunci fugiseră din Polonia ocupată de germani în Franța (numele de cod al centrului este PC Bruno), nu departe de Paris. Foile rămase au fost făcute pe 7 ianuarie 1940 și au fost aduse în Franța de Alan Turing la scurt timp după aceea [10] . „Cu ajutorul lor”, scrie Marian Rejewski, „am continuat să spargem cheile Enigma.” [6] Foile au fost folosite de polonezi pentru prima decriptare în timp de război a mesajului Enigma, pe 17 ianuarie 1940. [10] [11]
În mai 1940, germanii au abandonat de două ori utilizarea mesajului de setări. Pentru fiecare mesaj, operatorul a ales o poziție de pornire aleatorie a rotoarelor, cum ar fi WZA , și un mesaj de setare aleatorie, cum ar fi SXT . A setat rotoarele la WZA și a criptat cheia SXT . Să presupunem că rezultatul a fost UHL . Apoi a setat rotoarele la SXT și a criptat mesajul. Apoi a transmis poziția de pornire WZA , cheia de cifră UHL și textul cifrat către destinatar. Destinatarul mesajului a setat rotoarele la WZA pentru a primi mesajul de setări SXT , apoi l-a folosit pentru a decripta mesajul [12] . După aceea, foile lui Zygalsky s-au dovedit a fi inutile [13] .
| Criptografia celui de-al Doilea Război Mondial | |
|---|---|
| Organizații | |
| Personalități | |
| Cifre și dispozitive de criptare | |
| Dispozitive criptoanalitice | |