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德國密碼機怎麼創造的

發布時間:2023-02-18 03:22:01

① 德國的伊尼格瑪。

英國的【超級機密】說到【超級機密】首先要從德國的「艾尼格馬密碼機」說起。」艾尼格馬密碼機「是波蘭人發明的,由於在商業上運氣不佳,後來被德國改裝成軍用新型密碼機-「迷」。該機器結構結實、機器性復雜便於攜帶,盡管在戰場被敵方俘獲也無關緊要,以為只要調節一下機器上的轉子瞬間就會產生無數不同的密碼,除非了解程序否則毫無用處。德國統帥部的陸、海、空軍以及黨衛軍和其他國家機構的通信都要用艾尼格馬密碼機進行加密。因此,艾尼格馬密碼機也就成了德軍「閃電戰術」的通訊裝置-「迷」。

但二戰前夕事情發生變化,1939年,波蘭情況部門向英國提供他們多年研製發明的一部「博姆」解碼機。60部博姆解碼機同時工作10小時就能將德軍最新型的艾尼格馬秘密機進行解密。英國人對機器進行改裝後,把它安放在布萊奇蕾庄園內。正式命名為【超級機密】。

希特勒也經常用艾尼格馬密碼機同遠在北非的隆美爾進行聯絡。英軍住北非部隊司令蒙哥馬利能夠和隆美爾同時看到希特勒的電文。

【超級機密】無疑是摧毀軸心國以及地中海補給線起到了起足輕重的作用。【超級機密】也成了整個第二次世界大戰盟軍及丘吉爾手中的一張王牌。情報是戰爭的血液,對「元首」來說毫無價值。德國的失敗也就在意料之中!

【超級機密】大本營-布萊奇蕾庄園

② 二戰期間德國密碼是怎樣被破譯的呢

敦刻爾克大撤退後,德國即將啟動入侵英國本土,英國軍情局在倫敦郊外的布雷奇利庄園設立了密碼破譯中心。在這里,有數百名工作人員參與破譯德國軍事行動的絕密情報。而這所庄園以及破譯工作,同樣也被英國政府列為最高機密,其代號就是"超級機密"。

正在英國人毫無頭緒時,1938年,一位猶太人向英國情報人員透露,他曾是"艾尼格瑪"的設計人員之一。英國人經過仔細甄別後,相信了他。這位猶太人真的復制出了一台"艾尼格瑪"密碼機,按照英國人的說法,這是仿製工程的奇跡,而這的確幫了英國人的大忙。



針對德國空軍司令戈林要求奪取制空權的指令,英國皇家空軍制定了集中優勢兵力打擊敵人的方案。由於英國空軍的飛機數量沒有德國多,所以只能在適當時間、適當地方和適當高度,集中戰斗機中隊及主要防禦力量,對付敵人的主攻力量。依賴預警雷達及破譯的德國軍事情報,英國皇家空軍總能掐著納粹空軍到達的時刻精準升空攔截,而不需要時時空中巡邏防備德軍突襲——英國空軍由此大大減少了飛行員體力消耗及汽油等戰略物資消耗。

1940年8月13日,蘇塞克斯和肯特上空,80架德軍"道尼爾 17"轟炸機群,以及更多數量的"容克 88"俯沖轟炸機,飛往不列顛腹地及海岸線執行轟炸任務。由於天空濃雲密布,德軍護航戰斗機無法按計劃起飛,轟炸機只好單獨出擊。

英國空軍司令部事先已知曉德軍行動計劃,當在雷達上發現德國飛機後,立即啟動早已就緒的作戰方案……這次交鋒,德國空軍共損失飛機47架,另有80多架被擊傷,而英國空軍僅損失飛機13架。

③ 28天亡國的波蘭,靠這項技術打敗了德國,你知道嗎

1943年,隆美爾離開了他征戰兩年的北非。不過,和他當初勢在必得的精神頭比起來,此時的離去,多少有些傷感和不甘。糟糕的後勤補給,讓他「壯志未酬」,而始終不在狀態的義大利人,讓他既鄙視,又痛恨。

隆美爾很多次在公眾場合,對散漫的義大利人進行抨擊。在他看來,非洲軍團的補給運不上,以及每次進攻都不順,很有可能是他們向英軍提供了情報。殊不知,出賣情報的恰恰是一名德國人,隆美爾冤枉了義大利人,這是怎麼回事呢?

隆美爾到死都不知道,讓其在非洲步履艱難的,不光是不爭氣的義大利人與棘手的後勤保障,還有早已被破解的「恩尼格瑪」。與其說德軍是被盟軍的強大實力打敗,倒不如是被「自己人」打敗,因為那個化名艾斯克的德國人,出賣了德國。

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參考文獻:《第二次世界大戰》、《隆美爾傳》、《步兵攻擊》

④ 二戰期間,德國研製的enigma機的工作原理是什麼

恩尼格瑪密碼機(德語:Enigma,又譯啞謎機、或謎)在密碼學史中是一種用於加密與解密文件的密碼機。確切地說,恩尼格瑪是一系列相似的轉子機械的統稱,它包括了一系列不同的型號。恩尼格瑪在1920年代早期開始被用於商業,也被一些國家的軍隊與政府採用過,在這些國家中,最著名的是第二次世界大戰時的納粹德國。恩尼格瑪密碼機的大部分設置都會在一段時間(一般為一天)以後被更換。
保密原理:
鍵盤一共有26個鍵,鍵盤排列和廣為使用的計算機鍵盤基本一樣,只不過為了使通訊盡量地短和難以破譯,空格、數字和標點符號都被取消,而只有字母鍵。鍵盤上方就是顯示器,這可不是意義上的屏幕顯示器,只不過是標示了同樣字母的26個小燈泡,當鍵盤上的某個鍵被按下時,和這個字母被加密後的密文字母所對應的小燈泡就亮了起來,就是這樣一種近乎原始的「顯示」。在顯示器的上方是三個直徑6厘米的轉子,它們的主要部分隱藏在面板下,轉子才是「恩尼格瑪」密碼機最核心關鍵的部分。如果轉子的作用僅僅是把一個字母換成另一個字母,那就是密碼學中所說的「簡單替換密碼」,而在公元九世紀,阿拉伯的密碼破譯專家就已經能夠嫻熟地運用統計字母出現頻率的方法來破譯簡單替換密碼,

柯南·道爾在他著名的福爾摩斯探案《跳舞的小人》里就非常詳細地敘述了福爾摩斯使用頻率統計法破譯跳舞人形密碼(也就是簡單替換密碼)的過程。——之所以叫「轉子」,因為它會轉!這就是關鍵!當按下鍵盤上的一個字母鍵,相應加密後的字母在顯示器上通過燈泡閃亮來顯示,而轉子就自動地轉動一個字母的位置。舉例來說,當第一次鍵入A,燈泡B亮,轉子轉動一格,各字母所對應的密碼就改變了。第二次再鍵入A時,它所對應的字母就可能變成了C;同樣地,第三次鍵入A時,又可能是燈泡D亮了。——這就是「恩尼格瑪」難以被破譯的關鍵所在,這不是一種簡單替換密碼。同一個字母在明文的不同位置時,可以被不同的字母替換,而密文中不同位置的同一個字母,又可以代表明文中的不同字母,字母頻率分析法在這里絲毫無用武之地了。這種加密方式在密碼學上被稱為「復式替換密碼」。

但是如果連續鍵入26個字母,轉子就會整整轉一圈,回到原始的方向上,這時編碼就和最初重復了。而在加密過程中,重復的現象就很是最大的破綻,因為這可以使破譯密碼的人從中發現規律。於是「恩尼格瑪」又增加了一個轉子,當第一個轉子轉動整整一圈以後,它上面有一個齒輪撥動第二個轉子,使得它的方向轉動一個字母的位置。假設第一個轉子已經整整轉了一圈,按A鍵時顯示器上D燈泡亮;當放開A鍵時第一個轉子上的齒輪也帶動第二個轉子同時轉動一格,於是第二次鍵入A時,加密的字母可能為E;再次放開鍵A時,就只有第一個轉子轉動了,於是第三次鍵入A時,與之相對應的就是字母就可能是F了。

因此只有在26x26=676個字母後才會重復原來的編碼。而事實上「恩尼格瑪」有三個轉子(二戰後期德國海軍使用的「恩尼格瑪」甚至有四個轉子!),那麼重復的概率就達到26x26x26=17576個字母之後。在此基礎上謝爾比烏斯十分巧妙地在三個轉子的一端加上了一個反射器,把鍵盤和顯示器中的相同字母用電線連在一起。反射器和轉子一樣,把某一個字母連在另一個字母上,但是它並不轉動。乍一看這么一個固定的反射器好像沒什麼用處,它並不增加可以使用的編碼數目,但是把它和解碼聯系起來就會看出這種設計的別具匠心了。當一個鍵被按下時,信號不是直接從鍵盤傳到顯示器,而是首先通過三個轉子連成的一條線路,然後經過反射器再回到三個轉子,通過另一條線路再到達顯示器上,比如說上圖中A鍵被按下時,亮的是D燈泡。如果這時按的不是A鍵而是D鍵,那麼信號恰好按照上面A鍵被按下時的相反方向通行,最後到達A燈泡。換句話說,在這種設計下,反射器雖然沒有象轉子那樣增加不重復的方向,但是它可以使解碼過程完全重現編碼過程。

使用「恩尼格瑪」通訊時,發信人首先要調節三個轉子的方向(而這個轉子的初始方向就是密匙,是收發雙方必須預先約定好的),然後依次鍵入明文,並把顯示器上燈泡閃亮的字母依次記下來,最後把記錄下的閃亮字母按照順序用正常的電報方式發送出去。收信方收到電文後,只要也使用一台「恩尼格瑪」,按照原來的約定,把轉子的方向調整到和發信方相同的初始方向上,然後依次鍵入收到的密文,顯示器上自動閃亮的字母就是明文了。加密和解密的過程完全一樣,這就是反射器的作用,同時反射器的一個副作用就是一個字母永遠也不會被加密成它自己,因為反射器中一個字母總是被連接到另一個不同的字母。

「恩尼格瑪」加密的關鍵就在於轉子的初始方向。當然如果敵人收到了完整的密文,還是可以通過不斷試驗轉動轉子方向來找到這個密匙,特別是如果破譯者同時使用許多台機器同時進行這項工作,那麼所需要的時間就會大大縮短。對付這樣「暴力破譯法」(即一個一個嘗試所有可能性的方法),可以通過增加轉子的數量來對付,因為只要每增加一個轉子,就能使試驗的數量乘上26倍!不過由於增加轉子就會增加機器的體積和成本,而密碼機又是需要能夠便於攜帶的,而不是一個帶有幾十個甚至上百個轉子的龐然大物。那麼方法也很簡單,「恩尼格瑪」密碼機的三個轉子是可以拆卸下來並互相交換位置,這樣一來初始方向的可能性一下就增加了六倍。假設三個轉子的編號為1、2、3,那麼它們可以被放成123-132-213-231-312-321這六種不同位置,當然收發密文的雙方除了要約定轉子自身的初始方向,還要約好這六種排列中的一種。

而除了轉子方向和排列位置,「恩尼格瑪」還有一道保障安全的關卡,在鍵盤和第一個轉子之間有塊連接板。通過這塊連接板可以用一根連線把某個字母和另一個字母連接起來,這樣這個字母的信號在進入轉子之前就會轉變為另一個字母的信號。這種連線最多可以有六根(後期的「恩尼格瑪」甚至達到十根連線),這樣就可以使6對字母的信號兩兩互換,其他沒有插上連線的字母則保持不變。——當然連接板上的連線狀況也是收發雙方預先約定好的。

就這樣轉子的初始方向、轉子之間的相互位置以及連接板的連線狀況就組成了「恩尼格瑪」三道牢不可破的保密防線,其中連接板是一個簡單替換密碼系統,而不停轉動的轉子,雖然數量不多,但卻是點睛之筆,使整個系統變成了復式替換系統。連接板雖然只是簡單替換卻能使可能性數目大大增加,在轉子的復式作用下進一步加強了保密性。讓我們來算一算經過這樣處理,要想通過「暴力破解法」還原明文,需要試驗多少種可能性:

三個轉子不同的方向組成了26x26x26=17576種可能性;

三個轉子間不同的相對位置為6種可能性;

連接板上兩兩交換6對字母的可能性則是異常龐大,有100,391,791,500種;

於是一共有17576x6x100,391,791,500,其結果大約為10,000,000,000,000,000!即一億億種可能性!這樣龐大的可能性,換言之,即便能動員大量的人力物力,要想靠「暴力破解法」來逐一試驗可能性,那幾乎是不可能的。而收發雙方,則只要按照約定的轉子方向、位置和連接板連線狀況,就可以非常輕松簡單地進行通訊了。這就是「恩尼格瑪」密碼機的保密原理

⑤ 二戰德國謎密密碼

英納格瑪(ENGMA)是由德國發明家亞瑟·謝爾比烏斯(ArthurScherbius),被譽為「超級密碼」,並使密碼編譯從人工手寫時代跨越到了機器操作時代。並且為德國在二戰時期的密碼加密做了不小的貢獻。

英納格瑪(ENGMA)又稱恩格尼碼,在所有用於軍事和外交的密碼里,最著名的恐怕應屬第二次世界大戰中德國方面使用的ENIGMA(讀作「恩尼格瑪」,意為「謎」)。

(5)德國密碼機怎麼創造的擴展閱讀

恩格尼碼的誕生:

直到第一次世界大戰結束為止,所有密碼都是使用手工來編碼的。直截了當地說,就是鉛筆加紙的方式。在我國,郵電局電報編碼和解碼直到很晚(大概是上個世紀八十年代初)還在使用這種手工方法。

手工編碼的方式給使用密碼的一方帶來很多的不便。首先,這使得發送信息的效率極其低下。明文(就是沒有經過加密的原始文本)必須由加密員人工一個 一個字母地轉換為密文。

考慮到不能多次重復同一種明文到密文的轉換方式(這很容易使敵人猜出這種轉換方式),和民用的電報編碼解碼不同,加密人員並不能把 轉換方式牢記於心。轉換通常是採用查表的方法,所查表又每日不同,所以解碼速度極慢。

而接收密碼一方又要用同樣的方式將密文轉為明文。其次,這種效率的低 下的手工操作也使得許多復雜的保密性能更好的加密方法不能被實際應用,而簡單的加密方法根本不能抵擋解密學的威力。

解密一方當時正值春風得意之時,幾百年來被認為堅不可破的維吉耐爾(Vigenere)密碼和它的變種也被破解。而無線電報的發明,使得截獲密文易如反掌。無論是軍事方面還是民用商業方面都需要一種可靠而又有效的方法來保證通訊的安全。

1918年,德國發明家亞瑟.謝爾比烏斯(Arthur Scherbius)和他的朋友理查德.里特(Richard Ritter)創辦了謝爾比烏斯和里特公司。這是一家專營把新技術轉化為應用方面的企業,很象現在的高新技術公司,利潤不小,可是風險也很大。

謝爾比烏斯 負責研究和開發方面,緊追當時的新潮流。他曾在漢諾威和慕尼黑研究過電氣應用,他的一個想法就是要用二十世紀的電氣技術來取代那種過時的鉛筆加紙的加密方 法。

亞瑟.謝爾比烏斯 謝爾比烏斯發明的加密電子機械名叫ENIGMA,在以後的年代裡,它將被證明是有史以來最為可K的加密系統之一,而對這種可K性的盲目樂觀,又使它的使用者遭到了滅頂之災。

⑥ 三國合力破譯,二戰時期德國使用的埃尼格瑪密碼機有多厲害

埃尼格瑪密碼機是一種用於加密與解密文件的密碼機,更加確切的說,埃尼格瑪是對二戰時期德國使用的一系列相似的轉子機械加解密機器的統稱,它包括了許多不同的型號。 主要是德國科學家們針對當時一再失密的情況,費盡心機發明的密碼再加密機,是當時最復雜的保密機器。直到1939年9月,在破譯精英們不懈努力和波、法突破德國陸軍埃尼格瑪密鑰的幫助下,英國密碼專家們才破譯了德國空軍的“紅色”密鑰。但是,埃尼格瑪的“黃色”密鑰,仍無法掌握密碼規律當時,這個密鑰還不是被破譯出來的,而是在一次戰斗中,英國海軍在挪威海岸的一架德機的殘骸中,找到了一本密碼本表,這才揭開了埃尼格瑪的神秘面紗。

⑦ 圖靈發明的人工智慧,破譯了德國恩格密碼機

最近在看西蒙·辛格寫的《密碼故事》,書挺不錯的,作者用通俗易懂的方式介紹了歷史上大量的密碼。而目前為止,作者著墨最多的,還是二戰中德軍的傳奇密碼機——恩格瑪(Enigma)。不過之前看過另外一本專門講述恩格瑪的書《密碼傳奇》,所以這本書並未帶給我太多的驚喜,只是將一些以前不怎麼清楚的技術細節理順了。下面是一些關於恩格瑪的細節:
1、德國工程師阿瑟·謝爾比斯在1918年發明了恩格瑪機器,最開始的時候它有三個擾頻器(加密輪)、一個插件板(可將26個字母中的六對進行交換),轉輪之間的次序可以隨意更換,這樣,總共可能的加密順序就達到了26^3*6!*100381791500,這是一個在十的十六次方量級的天文數字。

▲在20世紀30年代後期和戰爭期間使用的恩格瑪機。
2、波蘭的情報機關是最早破譯出恩格瑪的機構,這要歸功於一個波蘭數學家:雷臼斯基。雷臼斯基製造了一種密碼破譯機——炸彈,它專門用來嘗試尋找擾頻器的排列順序,六台炸彈組成的單位可以在兩個小時之內就將秘鑰找到。但是,1938年12月德國人將他們的密碼機升級了,擾頻器變成了五個,使用時每天隨機選擇其中的三個,僅此一項就將密碼破譯的難度變成了原來的十倍。一個月後,德國人將插件板上的導線數由六條增加到了十條。雷臼斯基已經無法破譯德國人的密碼了。
▲瑪麗安·雷臼斯基
▲雷臼斯基在截獲信息中發現,每個信息都是由6個字母開始,這6個字母是三字母信息秘鑰按照預先確定的日秘鑰重復兩次譯成密碼獲得。圖為一組信息的第一個和第四個字母組成的循環。 Rejewski利用這些循環在1932年演繹了Enigma轉子接線,並破解了日秘鑰設置。
3、但德國恩格瑪操作員的一些壞毛病使得密碼安全性大打折扣。按照規定,信息秘鑰應該是三個字母的隨機組合,但是因為操作人員的偷懶,他們一般會選擇鍵盤上連續的三個字母作為信息秘鑰發送出去。這就大大簡化了密碼破譯的難度。此外,圖靈還發現,德軍在每天早上時將會發送一條關於天氣的報告,此時截獲的密文中就必然包含一個詞wetter(在德語中是天氣的意思)。又由這些電文往往都有嚴格的格式要求,圖靈甚至憑直覺就能猜出wetter這個詞的大致位置,這也簡化了破解密碼的難度。
4、德國海軍的密碼是最難破譯的。德國海軍的擾頻器不是五個,而是八個。在標準的恩格瑪機器中,反射器通常安裝在一個特定的方位,但是在德國海軍里,反射器可以安裝

⑧ 二戰期間,德國研製的enigma機的工作原理是什麼

ENIGMA看起來是一個裝滿了復雜而精緻的元件的盒子。不過要是我們把它打開來,就可以看到它可以被分解成相當簡單的幾部分。下面的圖是它的最基本部分的示意圖,我們可以看見它的三個部分:鍵盤、轉子和顯示器。

在上面ENIGMA的照片上,我們看見水平面板的下面部分就是鍵盤,一共有26個鍵,鍵盤排列接近我們現在使用的計算機鍵盤。為了使消息盡量地短和更難以破譯,空格和標點符號都被省略。在示意圖中我們只畫了六個鍵。實物照片中,鍵盤上方就是顯示器,它由標示了同樣字母的26個小燈組成,當鍵盤上的某個鍵被按下時,和此字母被加密後的密文相對應的小燈就在顯示器上亮起來。同樣地,在示意圖上我們只畫了六個小燈。在顯示器的上方是三個轉子,它們的主要部分隱藏在面板之下,在示意圖中我們暫時只畫了一個轉子。
鍵盤、轉子和顯示器由電線相連,轉子本身也集成了6條線路(在實物中是26條),把鍵盤的信號對應到顯示器不同的小燈上去。在示意圖中我們可以看到,如果按下a鍵,那麼燈B就會亮,這意味著a被加密成了B。同樣地我們看到,b被加密成了A,c被加密成了D,d被加密成了F,e被加密成了E,f被加密成了C。於是如果我們在鍵盤上依次鍵入cafe(咖啡),顯示器上就會依次顯示DBCE。這是最簡單的加密方法之一,把每一個字母都按一一對應的方法替換為另一個字母,這樣的加密方式叫做「簡單替換密碼」。
簡單替換密碼在歷史上很早就出現了。著名的「凱撒法」就是一種簡單替換法,它把每個字母和它在字母表中後若干個位置中的那個字母相對應。比如說我們取後三個位置,那麼字母的一一對應就如下表所示:
明碼字母表:abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
密碼字母表:DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC
於是我們就可以從明文得到密文:(veni, vidi, vici,「我來,我見,我征服」是儒勒·凱撒征服本都王法那西斯後向羅馬元老院宣告的名言)
明文:veni, vidi, vici
密文:YHAL, YLGL, YLFL
很明顯,這種簡單的方法只有26種可能性,不足以實際應用。一般上是規定一個比較隨意的一一對應,比如
明碼字母表:abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
密碼字母表:JQKLZNDOWECPAHRBSMYITUGVXF
甚至可以自己定義一個密碼字母圖形而不採用拉丁字母。但是用這種方法所得到的密文還是相當容易被破解的。至遲在公元九世紀,阿拉伯的密碼破譯專家就已經嫻熟地掌握了用統計字母出現頻率的方法來擊破簡單替換密碼。破解的原理很簡單:在每種拼音文字語言中,每個字母出現的頻率並不相同,比如說在英語中,e出現的次數就要大大高於其他字母。所以如果取得了足夠多的密文,通過統計每個字母出現的頻率,我們就可以猜出密碼中的一個字母對應於明碼中哪個字母(當然還要通過揣摩上下文等基本密碼破譯手段)。柯南·道爾在他著名的福爾摩斯探案集中《跳舞的人》里詳細敘述了福爾摩斯使用頻率統計法破譯跳舞人形密碼的過程。
所以如果轉子的作用僅僅是把一個字母換成另一個字母,那就沒有太大的意思了。但是大家可能已經猜出來了,所謂的「轉子」,它會轉動!這就是ENIGMA的最重要的設計——當鍵盤上一個鍵被按下時,相應的密文在顯示器上顯示,然後轉子的方向就自動地轉動一個字母的位置(在示意圖中就是轉動1/6圈,而在實際中轉動1/26圈)。下面的示意圖表示了連續鍵入3個b的情況:

當第一次鍵入b時,信號通過轉子中的連線,燈A亮起來,放開鍵後,轉子轉動一格,各字母所對應的密碼就改變了;第二次鍵入b時,它所對應的字母就變成了C;同樣地,第三次鍵入b時,燈E閃亮。

照片左方是一個完整的轉子,右方是轉子的分解,我們可以看到安裝在轉子中的電線。

這里我們看到了ENIGMA加密的關鍵:這不是一種簡單替換密碼。同一個字母b在明文的不同位置時,可以被不同的字母替換,而密文中不同位置的同一個字母,可以代表明文中的不同字母,頻率分析法在這里就沒有用武之地了。這種加密方式被稱為「復式替換密碼」。
但是我們看到,如果連續鍵入6個字母(實物中26個字母),轉子就會整整轉一圈,回到原始的方向上,這時編碼就和最初重復了。而在加密過程中,重復的現象是很危險的,這可以使試圖破譯密碼的人看見規律性的東西。於是我們可以再加一個轉子。當第一個轉子轉動整整一圈以後,它上面有一個齒撥動第二個轉子,使得它的方向轉動一個字母的位置。看下面的示意圖(為了簡單起見,現在我們將它表示為平面形式):

這里(a)圖中我們假設第一個轉子(左邊的那個)已經整整轉了一圈,按b鍵時顯示器上D燈亮;當放開b鍵時第一個轉子上的齒也帶動第二個轉子同時轉動一格,於是(b)圖中第二次鍵入b時,加密的字母為F;而再次放開鍵b時,就只有第一個轉子轉動了,於是(c)圖中第三次鍵入b 時,與b相對應的就是字母B。
我們看到用這樣的方法,要6*6=36(實物中為26*26=676)個字母後才會重復原來的編碼。而事實上ENIGMA里有三個轉子(二戰後期德國海軍用ENIGMA甚至有四個轉子),不重復的方向個數達到26*26*26 =17576個。
不僅如此在三個轉子的一端還十分巧妙地加了一個反射器,而把鍵盤和顯示器中的相同字母用電線連在一起。反射器和轉子一樣,把某一個字母連在另一個字母上,但是它並不轉動。乍一看這么一個固定的反射器好象沒什麼用處,它並不增加可以使用的編碼數目,但是把它和解碼聯系起來就會看出這種設計的別具匠心了。見下圖:

我們看見這里鍵盤和顯示器中的相同字母由電線連在一起。事實上那是一個很巧妙的開關,不過我們並不需要知道它的具體情況。我們只需要知道,當一個鍵被按下時,信號不是直接從鍵盤傳到顯示器(要是這樣就沒有加密了),而是首先通過三個轉子連成的一條線路,然後經過反射器再回到三個轉子,通過另一條線路再到達顯示器上,比如說上圖中b鍵被按下時,亮的是D燈。我們看看如果這時按的不是b鍵而是d鍵,那麼信號恰好按照上面b鍵被按下時的相反方向通行,最後到達B燈。換句話說,在這種設計下,反射器雖然沒有象轉子那樣增加可能的不重復的方向,但是它可以使解碼的過程和編碼的過程完全一樣。

反射器

想像一下要用ENIGMA發送一條消息。發信人首先要調節三個轉子的方向,使它們處於17576個方向中的一個(事實上轉子的初始方向就是密匙,這是收發雙方必須預先約定好的),然後依次鍵入明文,並把閃亮的字母依次記下來,然後就可以把加密後的消息用比如電報的方式發送出去。當收信方收到電文後,使用一台相同的ENIGMA,按照原來的約定,把轉子的方向調整到和發信方相同的初始方向上,然後依次鍵入收到的密文,並把閃亮的字母依次記下來,就得到了明文。於是加密和解密的過程就是完全一樣的——這都是反射器起的作用。稍微考慮一下,我們很容易明白,反射器帶來的一個副作用就是一個字母永遠也不會被加密成它自己,因為反射器中一個字母總是被連接到另一個不同的字母。

安裝在ENIGMA中的反射器和三個轉子

於是轉子的初始方向決定了整個密文的加密方式。如果通訊當中有敵人監聽,他會收到完整的密文,但是由於不知道三個轉子的初始方向,他就不得不一個個方向地試驗來找到這個密匙。問題在於17576 個初始方向這個數目並不是太大。如果試圖破譯密文的人把轉子調整到某一方向,然後鍵入密文開始的一段,看看輸出是否象是有意義的信息。如果不象,那就再試轉子的下一個初始方向……如果試一個方向大約要一分鍾,而他二十四小時日夜工作,那麼在大約兩星期里就可以找遍轉子所有可能的初始方向。如果對手用許多台機器同時破譯,那麼所需要的時間就會大大縮短。這種保密程度是不太足夠的。
當然還可以再多加轉子,但是我們看見每加一個轉子初始方向的可能性只是乘以了26。尤其是,增加轉子會增加ENIGMA 的體積和成本。然而這種加密機器必須是要便於攜帶的(事實上它最終的尺寸是34cm*28cm*15cm),而不是一個具有十幾個轉子的龐然大物。在Enigma的設計當中,機器的三個轉子是可以拆卸下來互相交換的,這樣一來初始方向的可能性變成了原來的六倍。假設三個轉子的編號為1、2、3,那麼它們可以被放成123-132-213-231-312-321六種不同位置,當然現在收發消息的雙方除了要預先約定轉子自身的初始方向,還要約定好這六種排列中的使用一種。
其次,鍵盤和第一轉子之間還設計了一個連接板。這塊連接板允許使用者用一根連線把某個字母和另一個字母連接起來,這樣這個字母的信號在進入轉子之前就會轉變為另一個字母的信號。這種連線最多可以有六根(後期的ENIGMA具有更多的連線),這樣就可以使6對字母的信號互換,其他沒有插上連線的字母保持不變。在上面ENIGMA的實物圖里,我們看見這個連接板處於鍵盤的下方。當然連接板上的連線狀況也是收發信息的雙方需要預先約定的。

在上面示意圖中,當b鍵被按下時,燈C亮。

於是轉子自身的初始方向,轉子之間的相互位置,以及連接板連線的狀況就組成了所有可能的密匙,讓我們來算一算一共到底有多少種。
三個轉子不同的方向組成了26*26*26=17576種不同可能性;
三個轉子間不同的相對位置為6種可能性;
連接板上兩兩交換6對字母的可能性數目非常巨大,有100391791500種;
於是一共有17576*6*100391791500,大約為10000000000000000,即一億億種可能性。
只要約定好上面所說的密匙,收發雙方利用ENIGMA就可以十分容易地進行加密和解密。但是如果不知道密匙,在這巨大的可能性面前,一一嘗試來試圖找出密匙是完全沒有可能的。我們看見連接板對可能性的增加貢獻最大,那麼為什麼要那麼麻煩地設計轉子之類的東西呢?原因在於連接板本身其實就是一個簡單替換密碼系統,在整個加密過程中,連接是固定的,所以單使用它是十分容易用頻率分析法來破譯的。轉子系統雖然提供的可能性不多,但是在加密過程中它們不停地轉動,使整個系統變成了復式替換系統,頻率分析法對它再也無能為力,與此同時,連接板卻使得可能性數目大大增加,使得暴力破譯法(即一個一個嘗試所有可能性的方法)望而卻步。

⑨ 英格瑪機是誰發明者

恩尼格瑪機由德國發明家亞瑟•謝爾比烏斯和理查德•里特於1918年製造。確切地說,是一種用於加密與解密文件的密碼機。大體由三部分組成:鍵盤、轉子和顯示器。由於其性質,謝爾比烏斯將這種電氣編碼機械取名「恩尼格瑪」(ENIGMA,意為啞謎),它來源於英國作曲家愛德華•艾爾加的《謎之變奏曲》。
謝爾比烏斯在1918年為「恩尼格瑪」密碼機申請了專利,於1920年開發出產品

⑩ 恩尼格瑪密碼機的發明歷史

美國大片《U-571》,告訴人們「恩尼格瑪」密碼機是戰爭中,同盟國費盡心機想要獲得的尖端秘密,是戰勝德國海軍潛艇的關鍵所在。歷史也確實如此,對於潛艇作戰,尤其是德國海軍的「狼群」戰術來說,無線電通訊是潛艇在海上活動,獲取信息通報情況的最重要的手段,而「恩尼格瑪」密碼機則是關乎整個無線電通訊安全的設備,其重要性可想而知。
自從無線電和摩爾斯電碼問世後,軍事通訊進入了一個嶄新的時代,但是無線電通訊完全是一個開放的系統,在己方接受電文的同時,對方也可「一覽無遺」,因此人類歷史上伴隨戰爭出現的密碼,也就立即與無線電結合,出現了無線電密碼。直到第一次世界大戰結束,所有無線電密碼都是使用手工編碼。毫無疑問,手工編碼效率極其低下,同時由於受到手工編碼與解碼效率的限制,使得許多復雜的保密性強的加密方法無法在實際中應用,而簡單的加密方法又很容易被破譯,因此在軍事通訊領域,急需一種安全可靠,而又簡便有效的方法。
1918年德國發明家亞瑟·謝爾比烏斯(Arthur Scherbius)和理查德·里特(Richard Ritter)創辦了一家新技術應用公司,曾經學習過電氣應用的謝爾比烏斯,想利用現代化的電氣技術,來取代手工編碼加密方法,發明一種能夠自動編碼的機器。謝爾比烏斯給自己所發明的電氣編碼機械取名「恩尼格瑪」(ENIGMA,意為啞謎),乍看是個放滿了復雜而精緻的元件的盒子,粗看和打字機有幾分相似。可以將其簡單分為三個部分:鍵盤、轉子和顯示器。
操作步驟
德軍的各支部隊使用一些不同的通訊線路,每條線路中的恩尼格瑪密碼機都有不同的設置。為了使一條信息能夠正確地被加密及解密,發送信息與接收信息的恩尼格瑪密碼機的設置必須相同;轉子必須一模一樣,而且它們的排列順序,起始位置和接線板的連線也必須相同。所有這些設置都需要在使用之前確定下來,並且會被記錄在密碼本中。
恩尼格瑪密碼機的設置包含了以下幾個方面:
轉子:轉子的結構及順序。起始位置:由操作員決定,發送每條消息時都不一樣。字母環:字母環與轉子線路的相對位置。接線板:接線板的連線。在末期版本中還包括了反射器的線路。恩尼格瑪密碼機被設計成即使在轉子的線路設置被敵人知道時仍然會很安全,盡管在實際使用中德軍盡了全力來防止線路設置被泄露出去。如果線路設置為未知,那麼最多需要嘗試10種情況才可能推算出恩尼格瑪密碼機的密碼;當線路和其它一些設置已知時,也最多需要嘗試10次。恩尼格瑪密碼機的使用者對它的保密性很有信心,因為敵人不可能使用窮舉法來找出密碼。
指示器
恩尼格瑪密碼機的大部分設置都會在一段時間(一般為一天)以後被更換。但是,轉子的起始位置卻是每發送一條信息就要更換的,因為如果一定數量的文件都按照相同的加密設置來加密的話,密碼學家就會從中得到一些信息,並且有可能利用頻率分析來破譯這個密碼。為了防止這種事情發生,轉子的起始位置在每次發送信息之前都會被改變。這個方法被稱作「指示器步驟」。
最早期的指示器步驟成為了波蘭密碼學家破譯恩尼格瑪密碼機密碼的突破口。在這個步驟中,操作員會先按照密碼本中的記錄來設置機器,我們假設這時的轉子位置為AOH,之後他會隨意打三個字母,假設為EIN,接著為了保險起見,他會將這三個字母重新打一遍。這六個字母會被轉換成其它六個字母,這里假設為XHTLOA。最後,操作員會將轉子重新設置為EIN,即他一開始打的三個字母,之後輸入密電原文。
在接收方將信息解密時,他會使用相反的步驟。首先,他也會將轉子按照密碼本中的記錄設置好,然後他就會打入密文中的頭六個字母,即XHTLOA,如果發送方操作正確的話,顯示板上就會顯示EINEIN。這時接收方就會將轉子設置為EIN,之後他就可將密電打入而得到原文了。
這個步驟的保密性差主要有兩個原因。首先,操作員將轉子的設置打到了密電中,這就使第三方能夠得知轉子設置。第二,這個步驟中出現了重復輸入,而這是一個嚴重的錯誤。這個弱點使波蘭密碼局早在1932年就破譯了二戰之前的德軍恩尼格瑪系統。但是從1940年開始,德國改變了這個步驟,它的安全性也就提高了。
這個步驟只被用於德國陸軍和空軍。德國海軍發送信息的步驟要復雜的多。在被恩尼格瑪密碼機發送之前,信息會先被Kurzsignalheft密碼本進行加密。這個密碼本將一個句子替換為了四個字母。它轉化的句子包括了補給、位置、港灣名稱、國家、武器、天氣、敵人位置、日期和時間等內容。
縮寫與指導
德國陸軍的恩尼格瑪密碼機的鍵盤上只有26個字母,標點符號由字母組合來代替,X相當於空格。在各軍種的恩尼格瑪密碼機中,X都相當於句號。有一些標點符號在不同軍種的密碼系統中被不同的字母組合代替。陸軍的系統使用ZZ來表示逗號,FRAGE或FRAQ則表示問號。但是德國海軍用來表示逗號及問號的則分別為Y和UD。Acht(意為「八」)和Richtung(意為「方向」)中的字母組合CH則由Q來代替。CENTA、MILLE和MYRIA分別表示兩個、三個和四個零。
德國陸軍和空軍將每條信息都翻譯成5個字母的代碼。使用四轉子恩尼格瑪密碼機的德國海軍則將信息翻譯成4字母代碼。經常用到的詞語代碼與原詞語的差別越大越好。Minensuchboot(意為「掃雷艇」)這樣的詞語可以被表示為MINENSUCHBOOT、MINBOOT、MMMBOOT 或MMM354。比較長的信息會被分成幾個部分來發送。

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