Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
В криптографии метод «часы» был разработан польским математиком-криптологом Ежи Рожицким в Шифровом бюро польского Генерального штаба для упрощения расшифровки немецких шифров машины «Энигма». Метод позволял определить крайний правый ротор немецкой «Энигмы», используя различные позиции переключения роторов. Для поляков определение крайнего правого ротора уменьшало пространство поиска порядка роторов в три раза (равное числу доступных роторов). Британцы усовершенствовали этот метод, что позволило им более эффективно использовать ограниченное количество своих «бомб» (британцы имели дело с 5–8 роторами).
In cryptography, the clock was a method devised by Polish mathematician cryptologist Jerzy Różycki, at the Polish General Staff's Cipher Bureau, to facilitate decrypting German Enigma ciphers. The method determined the rightmost rotor in the German Enigma by exploiting the different turnover positions. For the Poles, learning the rightmost rotor reduced the rotor order search space by a factor of 3 (the number of rotors). The British improved the method, and it allowed them to use their limited number of bombes more effectively (the British confronted 5 to 8 rotors).
Метод
Этот метод иногда позволял определить, какой из роторов машины «Энигма» находился справа, то есть в позиции, где ротор всегда поворачивался при каждом нажатии клавиши. Метод «часов» был разработан Ежи Рожицким в 1933–1935 годах. Метод «гриля» Мариана Реевского также мог определить правый ротор, но для этого требовалось перебрать все возможные перестановки роторов (в то время их было три) для каждого из 26 возможных начальных положений. Тестирование метода «гриля» также усложнялось настройками штекерной панели. В отличие от этого, метод «часов» включал простые тесты, на которые не влияла штекерная панель. В начале 1930-х годов определение порядка роторов не представляло большой сложности, поскольку немцы использовали один и тот же порядок в течение трех месяцев. Порядок роторов можно было определить один раз, а затем использовать его в течение следующих трех месяцев. 1 февраля 1936 года немцы стали менять порядок роторов ежемесячно. 1 ноября 1936 года немцы стали менять порядок роторов ежедневно. Метод «часов» Рожицкого позднее был усовершенствован британским криптологом Аланом Тьюрингом в Блетчли-парке при разработке криптологической техники, известной как «Banburismus».
This method sometimes made it possible to determine which of the Enigma machine's rotors was at the far right, that is, in the position where the rotor always revolved at every depression of a key. The clock method was developed by Jerzy Różycki during 1933–1935. Marian Rejewski's grill method could determine the right hand rotor, but that involved trying each possible rotor permutation (there were three rotors at the time) at each of its 26 possible starting rotations. The grill method tests were also complicated by the plugboard settings. In contrast, the clock method involved simple tests that were unaffected by the plugboard. In the early 1930s, determining the rotor order was not a significant burden because the Germans used the same rotor order for three months at a time. The rotor order could be determined once, and then that order could be used for the next three months. On 1 February 1936, the Germans changed the rotor order every month. On 1 November 1936, the Germans changed the rotor order every day. Różycki's "clock" method was later elaborated by the British cryptologist Alan Turing at Bletchley Park in the development of a cryptological technique called "Banburismus."
Предыстория
Бюро шифрования получало немецкие радиоперехваты, зашифрованные машиной «Энигма». Имея около 60 сообщений, Бюро смогло определить характерную структуру, выявленную Мариан Реевским, для кодирования ключа сообщения. Используя слабые ключи сообщений, Бюро могло определить способ кодирования ключа сообщения. На этом этапе криптоаналитики могли знать только ключи сообщений и их шифротекст. Им могли быть неизвестны другие секреты суточного ключа, такие как настройка вилки, настройка колец, порядок роторов или начальное положение. С такой ограниченной информацией и небольшой удачей полякам все же удавалось определить, какой ротор был крайним справа. В ежедневном трафике могло быть около дюжины пар сообщений, ключи которых начинались с одних и тех же двух букв. Это означало, что левый и средний роторы находились в одном и том же положении. Существует два способа сопоставить шифротексты пары сообщений. Оба способа проверялись; один из них использовал идентичную полиалфавитную подстановку. На основе этого криптоаналитик мог определить, что переключение ротора произошло в пределах определенного диапазона букв. Роторы имели разные точки переключения. Британцы использовали мнемоническое правило "Royal Flags Wave Kings Above", которое означало, что ротор I переключался на R, ротор II – на F, ротор III – на W, ротор IV – на K, а все остальные роторы – на A. Если пары сообщений давали нужные данные, поляки могли сузить диапазон переключения до одного ротора. Одна пара сообщений могла указывать, что переключение произошло в диапазоне от B до U; это означало, что роторы I (R), II (F) и IV (K) были возможными вариантами. Вторая пара сообщений могла дать диапазон от M до C; это означало, что роторы I (R), III (W) и V+ (A) были возможными вариантами. Только ротор I удовлетворяет обеим парам сообщений, следовательно, ротор I является крайним правым ротором.
The Cipher Bureau received German radio intercepts enciphered by the Enigma machine. With about 60 messages, the Bureau could determine Marian Rejewski's characteristic structure for the message key encoding. By exploiting poor message keys, the Bureau could determine the message key encoding. At that point, the cryptanalysts may know only the message keys and their ciphertext. They may not know the other secrets of the daily key such as the plugboard setting, the ring settings, the rotor order, or the initial setting. With such little information and some luck, the Poles could still determine which rotor was the rightmost. In the daily traffic, there might be about a dozen message pairs whose message key starts with the same two letters. That means the left and middle rotors are in the same position. There are two ways to align the ciphertexts of the message pair. Both alignments are tried; one of the alignments will use an identical polyalphabetic substitution. From that, the cryptanalyst can determine the rotor turnover happened within a particular range of letters. The rotors had different turnover positions. The British used the mnemonic "Royal Flags Wave Kings Above", which meant Rotor I turned over at R, Rotor II turned over at F, Rotor III turned over at W, Rotor IV turned over at K, and all other rotors turned over at A. If the message pairs cooperated, the Poles could narrow the window where the turnover happens to include only one rotor. One message pair might say the turnover happened in the window B to U; that meant rotors I (R), II (F), and IV (K) were viable. A second message pair might produce a window of M to C; that meant rotors I (R), III (W), V+ (A) were viable. Only Rotor I satisfies both message pairs, so Rotor I is the right hand rotor.
Утилита
Вначале метод «часов» не имел большого значения. В 1932 году немцы в течение трех месяцев подряд использовали один и тот же порядок роторов. 1 февраля 1936 года немцы стали менять порядок роторов ежемесячно. Ежедневные изменения порядка колес начались 1 ноября 1936 года. В октябре 1936 года немцы увеличили количество штекеров с шести до восьми, что усложнило метод «гриля». Поляки разработали циклометр и карточный каталог. Хотя новый метод был готов не раньше, чем через год, он позволял определять весь порядок роторов (а не только правый ротор) с небольшими усилиями. К сожалению, каталог стал бесполезным 2 ноября 1937 года, когда немцы заменили отражатель; потребовалось создать новый каталог. 15 сентября 1938 года немцы изменили свои процедуры, чтобы сообщения в сети не использовали один и тот же Grundstellung. Это изменение усложнило метод «часов», поскольку ключ сообщения больше не был легко известен. Британские криптоаналитики расширили метод «часов»; см. Banburismus. В немецких военно-морских сообщениях Enigma использовался один и тот же Grundstellung, и британские криптоаналитики могли определять ключи зашифрованных сообщений. Если все, кроме последней буквы зашифрованных ключей, совпадали, то у них были одинаковые позиции роторов, за исключением правого ротора. Проблема заключалась в том, что британцы сопоставляли не ключи сообщений с открытым текстом (как поляки), а зашифрованные ключи сообщений, поэтому последняя буква зашифрованного ключа сообщения не имела естественного порядка «ABCDE WXYZ», а произвольного. Вместо анализа только двух сдвигов британцам приходилось рассматривать все возможные сдвиги и делать достаточно выводов о порядке третьего колеса, прежде чем они могли определить правый ротор. Правильное угадывание последнего ротора могло сэкономить британцам много ценного времени работы «Бомбы».
Early on, the clock method was not very important. In 1932, the Germans kept the same rotor order for three months at a time. On 1 February 1936, the Germans changed the rotor order every month. Daily wheel order changes started 1 November 1936. In October 1936, the Germans increased the number of plugs from six to eight, and that complicated the grill method. The Poles developed the cyclometer and card catalog. Although the new method was not ready for a year, it identified the entire rotor order (not just the right rotor) with little work. Unfortunately, the catalog was rendered useless on 2 November 1937 when the Germans changed the reflector; a new catalog needed to be made. On 15 September 1938, the Germans changed their procedures so that the messages on a network did not use the same Grundstellung. The change would complicate the clock method because the message key was no longer easily known. The British codebreakers extended the clock method; see Banburismus. German naval Enigma messages used the same Grundstellung, and the British codebreakers could determine the encrypted message keys. If all but the final letter of the encrypted keys matched, then they would have the same rotor positions except for the right rotor. The problem was the British were not matching plaintext message keys (as the Poles) but rather encrypted message keys, so the last letter of the encrypted message key did not have a natural "ABCDE WXYZ" ordering but rather an arbitrary order. Rather than looking at just two offset, the British had to look at all the possible offsets and infer enough of the third wheel order before they could determine the right rotor. Correctly guessing the last rotor could save the British a lot of valuable Bombe time.