Enigma

1
Enigma
2
Sisältö

• Johdanto
• Enigman rakenne
• Enigman kehitys
• Enigman murtaminen

3
Johdanto

• Salakirjoitustaito lähes yhtä vanha kuin
  kirjoitustaito.
• Sodassa kommunikaatio ratkaisevassa osassa.
• Joukkojen koordinointi oltava salaista.
• Vanhimmat koodit n. vuodelta 170 eKr.

4
Johdanto

• Kirjainten koodaaminen toisiksi.
• esim. Caesarin menetelmä
• Ihanteellinen koodi mahdotonta (laskennallisesti
  vaikeaa) murtaa ilman koodiavainta.
• Mekaanisen koodaaminen vs. koodikirjat.

5
Enigman synty

• Vuonna 1918 Arthur Scherbius keksii tavan korvata
  kömpelöt koodikirjat koneella.
• Kone koodaa jokaisen kirjaimen 2626 eri tavalla.
• Aluksi yrityskäyttöön.
• Maailmansotien välissä myös laivaston ja armeijan
  käyttöön.

6
Enigman toimintaperiaate
7
Enigma

• Näppäimistö
• Kirjainlamput
• Kolme pyörää
• Heijastinpyörä
• Pistoketaulu

8
Enigman näppäimistö

• Saksalainen kirjoituskone ilman paperia.
• Näppäintä painettaessa sähkövirta pyöriin.
• Ei numeronäppäimiä, vaan numerot kirjoitettiin
  (drei drei zwei).

9
Enigman pyörät

• 26 ratasta.
• Numeroitu I-VIII
• Sisältävät kytkentöjä.
• Ulkoisesti samannäköisiä
• Voidaan asettaa koneeseen eri järjestyksisssä.

10
Enigman pyörät 2

• Syötettäessä tekstiä ensimmäinen pyörä kääntyy
  1/26 kierrosta joka kirjaimella.
• Toinen pyörä kääntyy asetuksista riippuen joka
  1.-26. kerta.
• Samoin kolmas pyörä.

11
Enigman pyörät 3

• Sähkövirta kulkee näppäimistöstä ensimmäiseen
  pyörään, siitä toiseen ja kolmanteen.
• Virran suunta oikealta vasemmalle.

12
Heijastinpyörä

• Ei käänny, mutta kääntää virran suunnan.
• Vaikeuttaa koodia.
• Enkoodaus ja dekoodaus samoilla asetuksilla.

13
Pistoketaulu

• 26 pistoketta.
• Mahdollisuus vaihtaa 6-10 kirjainta keskenään.
• Lisää koneen tilojen määrän 150738274937250-
  kertaiseksi.

14
Enigman käyttö

• Saksan laivasto otti käyttöön vuonna 1926,
  armeija vuonna 1928. Ilmavoimat 1935.
• Esikunta tuotti koneen asetukset.
• Ennen toista maailmansotaa koneen asetuksia
  vaihdettiin neljä kertaa vuodessa.
• 1930-luvun lopulla asetukset vaihtuivat jo kerran
  kuussa. Sodan sytyttyä päivittäin.

15
Koodiavaimet

• Pyörien järjestys,
• Pyörien asennot,
• Pistokeasetukset.
• Jokainen viesti sisälsi lisäksi oman
  viestiavaimensa.

16
Viestiavain

• Operaattori valitsee kolme satunnaista kirjainta
  (FRX) ja asettaa pyörät siihen asentoon.
• Operaattori valitsee toiset kolme kirjainta (AGI)
  ja näppäilee ne. Lamppuihin syttyy (HCA LNU).
• Operaattori asettaa pyörät AGI-asentoon ja
  näppäilee itse viestin.

17
Vastaanotto

• Viestiavain FRX lähetetään sellaisenaan.
  Vastaanottaja asettaa koneensa pyörät FRX
  asentoon ja näppäilee HCA LNU.
• Lamput AGI AGI syttyvät.
• Vastaanottaja asettaa pyörät AGI asentoon ja
  näppäilee loput viestistä.
• Selkokielinen teksti on luettavissa lampuista.

18
Enigman käytön heikkoudet

• Viestiavaimen lähettäminen kahdesti.
• Huonot tai toistuvat viestiavaimet.
• Arvattavat viestien alut.
• Saman viestin lähettäminen kahdella eri koodilla.

19
Enigman heikkoudet

• Pyörien sisäiset kytkennät olivat vakiot.
• Pyöriä oli vain kahdeksan, joista kolme tai neljä
  oli kerrallaan käytössä.
• Pyörien kääntyminen oli ennustettavissa.
• Kirjain ei koskaan voinut koodautua itsekseen (A
  -gt A).

20
Enigman murtaminen

• Puolalaiset matemaatikot Marian Rejewski, Jerzy
  Rózycki ja Henryk Zygalski aloittivat Enigman
  koodin tutkimisen 1920-luvun lopulla.
• Enigman matemaattinen malli.
• Perustui kaupalliseen versioon.

21
Enigman murtaminen 2

• Saksalainen Hans-Thilo Schmidt myi Ranskan
  tiedustelupalvelulle käytöstä poistettuja Enigman
  koodiavaimia.
• Ranskalaisten tarjottua niitä ensin
  englantilaisille puolalaiset ottivat ne vastaan.
• Tietojen perusteella puolalaiset onnistuivat
  tekemään Enigma-kopion.

22
Enigman murtaminen 3

• Puolalaiset kehittivät mekaanisen laitteen,
  syklometrin, joka etsi Enigman päivittäiset
  asetukset käymällä läpi kaikki 2626266
  asentoa.
• Vuonna 1938 saksalaiset muuttivat Enigman
  käyttötapaa eivätkä puolalaiset enää voineet
  murtaa koodia.

23
Bomba

• Rejewski kehitti Bombaksi kutsutun laitteen
  etsimään Enigman asetuksia viestiavainten
  perusteella.
• Koneita tarvittiin kuusi kappaletta, ja niistä
  jokainen kävisi läpi kaikki pyörien 262626
  konfiguraatiota.
• Koneen syöte arvattu viestin osa.

24
Enigman murtaminen 4

• Puolalaisten tekemän tutkimustyön pohjalta
  liittoutuneet pystyivät lukemaan Saksan maa- ja
  ilmavoimien koodeja.
• Laivastolla oli käytössä eri pyörät, eivätkä
  liittoutuneet onnistuneet keksimään niiden
  kytkentöjä.
• Laivasto otti vuonna 1942 käyttöön nelipyöräisen
  Enigman.

25
Enigman loppu

• Vuonna 1943 liittoutuneet pystyivät kaikki
  Enigman koodit.
• Saksalaiset ottivat käyttöön nk. Lorentzin
  menetelmän. Sekin onnistuttiin murtamaan.
• Enigman koodin murtaminen vähintäänkin lyhensi
  vuodella toista maailmansotaa.
• Koodin murtaminen johti osaltaan modernin
  tietokoneen syntyyn.

26
Demo

• Pyörät I IV III
• Alkuasento 4 4 4
• Pistokkeet AO RM DQ ZG
• Viesti XZBBF AGHLQ GSHZD LG