Детали ротора Enigma - Enigma rotor details

Эта статья содержит технические подробности о роторах машины Enigma . Чтобы понять, как машина выполняет шифрование, необходимо учитывать текущее положение каждого ротора, настройку кольца и его внутреннюю проводку.

Физическая конструкция роторов

Деталь внутренней структуры ротора и проводки на выставке в Национальном криптологическом музее США.
Изображение ротора Enigma в разобранном виде   Три ротора последовательно
Ротор Enigma в разобранном виде.png
  1. зубчатое кольцо
  2. маркировочная точка для контакта "А"
  3. алфавит шина
  4. пластинчатые контакты
  5. проводные соединения
  6. контактные контакты
  7. регулировочный рычаг с пружинным кольцом
  8. центр
  9. колесо пальца
  10. храповое колесо
Enigma rotor set.png

Электрический вид ротора

Действие скремблирования роторов Enigma показано двумя последовательными буквами - ток проходит через роторы, вокруг отражателя и снова выходит через роторы. Примечание: серые линии представляют другие возможные цепи в каждом роторе, которые жестко подключены к контактам на каждом роторе.

Ни одна буква не может отображаться сама по себе, криптографическая слабость, вызванная тем, что одни и те же провода используются для прямых и обратных ветвей.

Смещение ротора

Влияние вращения на роторы можно продемонстрировать на некоторых примерах.

В качестве примера возьмем ротор типа I Enigma I (см. Таблицу ниже) без какого-либо смещения установки кольца. Видно, чтоА кодируется как E, а B закодирован как K, а K кодируется как N. Обратите внимание, что каждая буква закодирована в другую.

В случае отражателей, в этом примере Широкий Б берется (отражатель B в таблице ниже) , где возвращается как Y и Y возвращается как A . Обратите внимание, что провода соединены петлей между двумя буквами.

Когда ротор ступил, необходимо учитывать смещение, чтобы знать, каков выходной сигнал и где он входит в следующий ротор.

Если, например , ротор Я нахожусь в B -положении, входит в букве B , которая проводная к K . Из-за смещения этот K входит в следующий ротор в позиции J.

С роторами I, II и III (слева направо), широким отражателем B , всеми настройками кольца в положении A и начальным положением AAA , при вводе AAAAA будет получена закодированная последовательность BDZGO .

Настройка кольца

Параметры кольца, или Ringstellung , используются для изменения положения внутренней проводки относительно ротора. Они не меняют ни выемки, ни алфавитного кольца на внешней стороне. Они закреплены на роторе. Таким образом, изменение настройки кольца изменит положение проводки относительно точки поворота и начального положения.

Установка кольца будет вращать проводку. Если ротор I в положении A обычно кодирует A в E , со смещением настройки кольца B -02 он будет закодирован в K

Как упоминалось ранее, эти кодировки происходят только после нажатия клавиши и вращения ротора. Таким образом, отслеживание сигнала на роторах AAA возможно только при нажатии клавиши, когда роторы находятся в положении AAZ .

С роторами I, II, III (слева направо), широким отражателем B , всеми настройками кольца в положении B и начальным положением AAA , при вводе AAAAA будет получена закодированная последовательность EWTYX .

Таблицы подключения ротора

В этой таблице показано, как внутренняя проводка соединяет правую сторону ротора (с подпружиненными контактами) с левой стороной. Каждый ротор представляет собой простой замещающий шифр. Буквы перечислены в алфавитном порядке. Если первая буква ротора Е , это означает , что подключен к E . Это не означает, что E подключен к A ; такая петлёвая проводка есть только в случае с отражателями.

Терминология
  • Отражатель также известен как реверсивный барабан или, по-немецки, Umkehrwalze или UKW.
Электропроводка ротора
Ротор № АБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЫЭЮЯ Дата появления Название и номер модели
I C DMTWSILRUYQNKFEJCAZBPGXOHV 1924 г. Коммерческая загадка A, B
II C HQZGPJTMOBLNCIFDYAWVEUSRKX 1924 г. Коммерческая загадка A, B
III C UQNTLSZFMREHDPXKIBVYGJCWOA 1924 г. Коммерческая загадка A, B
Ротор № АБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЫЭЮЯ Дата появления Название и номер модели
я JGDQOXUSCAMIFRVTPNEWKBLZYH 7 февраля 1941 г. Немецкая железная дорога (ракета)
II NTZPSFBOKMWRCJDIVLAEYUXHGQ 7 февраля 1941 г. Немецкая железная дорога (ракета)
III JVIUBHTCDYAKEQZPOSGXNRMWFL 7 февраля 1941 г. Немецкая железная дорога (ракета)
UKW QYHOGNECVPUZTFDJAXWMKISRBL 7 февраля 1941 г. Немецкая железная дорога (ракета)
ETW QWERTZUIOASDFGHJKPYXCVBNML 7 февраля 1941 г. Немецкая железная дорога (ракета)
Ротор № АБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЫЭЮЯ Дата появления Название и номер модели
I- K PEZUOHXSCVFMTBGLRINQJWAYDK Февраль 1939 г. Швейцарский K
II- K ZOUESYDKFWPCIQXHMVBLGNJRAT Февраль 1939 г. Швейцарский K
III- K EHRVXGAOBQUSIMZFLYNWKTPDJC Февраль 1939 г. Швейцарский K
UKW- K IMETCGFRAYSQBZXWLHKDVUPOJN Февраль 1939 г. Швейцарский K
ETW- K QWERTZUIOASDFGHJKPYXCVBNML Февраль 1939 г. Швейцарский K
Ротор № АБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЫЭЮЯ Дата появления Название и номер модели
я EKMFLGDQVZNTOWYHXUSPAIBRCJ 1930 г. Загадка I
II AJDKSIRUXBLHWTMCQGZNPYFVOE 1930 г. Загадка I
III BDFHJLCPRTXVZNYEIWGAKMUSQO 1930 г. Загадка I
IV ESOVPZJAYQUIRHXLNFTGKDCMWB Декабрь 1938 г. Армия М3
V VZBRGITYUPSDNHLXAWMJQOFECK Декабрь 1938 г. Армия М3
VI JPGVOUMFYQBENHZRDKASXLICTW 1939 г. M3 и M4 Naval (февраль 1942 г.)
VII NZJHGRCXMYSWBOUFAIVLPEKQDT 1939 г. M3 и M4 Naval (февраль 1942 г.)
VIII FKQHTLXOCBJSPDZRAMEWNIUYGV 1939 г. M3 и M4 Naval (февраль 1942 г.)
Ротор № АБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЫЭЮЯ Дата появления Название и номер модели
Бета LEYJVCNIXWPBQMDRTAKZGFUHOS Весна 1941 г. M4 R2
Гамма FSOKANUERHMBTIYCWLQPZXVGJD Весна 1942 г. M4 R2
Отражатель А EJMZALYXVBWFCRQUONTSPIKHGD
Отражатель B YRUHQSLDPXNGOKMIEBFZCWVJAT
Отражатель C FVPJIAOYEDRZXWGCTKUQSBNMHL
Отражатель B тонкий ENKQAUYWJICOPBLMDXZVFTHRGS 1940 г. M4 R1 (M3 + тонкий)
Отражатель C тонкий RDOBJNTKVEHMLFCWZAXGYIPSUQ 1940 г. M4 R1 (M3 + тонкий)
ETW АБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЫЭЮЯ Загадка I

Технические комментарии к модификациям Enigma 1939-1945 гг.

Швейцарский K

В 1941 году швейцарцам стало известно, что часть их трафика Enigma читается французами. Было решено внести некоторые изменения в конструкцию.

  • Одна из модификаций заключалась в доработке ступицы колеса на машине швейцарской армии. Медленное левое колесо оставалось неподвижным во время работы, в то время как второе колесо двигалось при каждом нажатии клавиши.
  • Третье колесо и UKW будут действовать обычным образом, когда Enigma перейдет на третье колесо.
  • Стационарное, но вращающееся левое колесо должно было восполнить недостающие штекерные соединения на коммерческой машине.

Машины швейцарской армии Enigma были единственными модернизированными машинами. Уцелевшие машины ВВС Швейцарии не имеют никаких признаков модификации. Машины, используемые дипломатической службой, по всей видимости, тоже не претерпели изменений.

Оборотные позиции

Паз с одинарным оборотом, расположенный на левой стороне (со стороны пластинчатого соединителя) ротора, запускает шаговое движение за счет зацепления зубьев храповика колеса слева. Более поздние роторы имели две оборотные выемки. В таблице ниже указаны точки поворота каждого ротора.

Ротор Notch Эффект
я Q Если ротор переходит с Q на R, следующий ротор продвигается вперед.
II E Если ротор переходит с E на F, следующий ротор продвигается вперед.
III V Если ротор переходит с V на W, следующий ротор продвигается вперед.
IV J Если ротор переходит с J на ​​K, следующий ротор продвигается вперед.
V Z Если ротор переходит от Z к A, следующий ротор продвигается вперед.
VI, VII, VIII Z + M Если ротор переходит от Z к A или от M к N, следующий ротор продвигается вперед.

Нормализованные последовательности Enigma

В следующих примерах вы можете наблюдать обычную последовательность шагов и последовательность двух шагов. Использованные роторы (слева направо) I, II, III, с оборотами на Q , E и V . Здесь мы наблюдаем правильное поведение ротора (оборот V ).

Нормальная последовательность:
  • AAU - нормальный шаг правого ротора
  • AAV - правый ротор (III) переходит в положение V-образной выемки
  • ABW - правый ротор продвигает средний ротор на шаг впереди
  • ABX - нормальный шаг правого ротора
Последовательность двойных шагов:
  • ADU - нормальный шаг правого ротора
  • ADV - правый ротор (III) переходит в положение V - выемки
  • AEW - правая ступенька ротора, продвигает на одну ступеньку средний ротор (II), который теперь находится в собственном положении E - выемки.
  • BFX - нормальный шаг правого ротора, двойной шаг среднего ротора, нормальный шаг левого ротора
  • BFY - нормальный шаг правого ротора

Четвертый ротор

4- винтовая машина ВМС Германии Enigma (M4), которая была представлена ​​для движения подводных лодок 1 февраля 1942 года.

Появление четвертого ротора ожидалось, потому что захваченные материалы, датированные январем 1941 года, упоминали разработку четвертого роторного колеса; действительно, проводка нового четвертого ротора уже была проработана.

1 февраля 1942 года сообщения Enigma начали кодироваться с использованием новой версии Enigma, которая была введена в употребление. Предыдущая модель Enigma с 3 роторами была модифицирована: старый отражатель был заменен на тонкий ротор и новый тонкий отражатель. На разрушение «Акулы» на трехроторных бомбах потребовалось бы от 50 до 100 раз больше времени, чем на обычное сообщение ВВС или армии. Поэтому казалось, что эффективные, быстрые четырехроторные бомбы - единственный путь вперед. Ошибки шифрования, допущенные клерками, позволили британцам определить схему подключения нового отражателя и его ротора.

использованная литература

  • Махон, AP (1945), История Хижины 8 1939–1945 , Кью, Ричмонд, Суррей, TW9 4DU: Национальный архив, ссылка HW 25/2CS1 maint: location ( ссылка )

внешние ссылки