Enigmaning shifrlash mashinasi ishlash prinspi

Enigmaning shifrlash mashinasi ishlash prinspi
Enigma ba’zi kriptografik kamchiliklariga ega bo’lsada, amalda bu nemis protsessual kamchiliklari, operatorlarning xatolari, shifrlash tartib-qoidalariga tizimli o’zgarishlarni kiritmaslik va urush paytida ittifoqchi kriptologlarga muvaffaqiyat qozonishga imkon bergan ᾿᾿asosiy jadvallar va jihozlarni᾿᾿ Ittifoq tomonidan bosib olinishi edi.
Enigmaning shifrlash usuli quyidagi rasmda berilgan.
Reflektor
|
Chap g’ildirak
|
O’rta g’ildirak
|
O’ng g’ildirak
|
Statik g’ildirak
|
A
|
A A
|
A A
|
A A
|
A
|
B
|
B B
|
B B
|
B B
|
B
|
C
|
C C
|
C C
|
C C
|
C
|
D
|
D D
|
D D
|
D D
|
D
|
E
|
E E
|
E E
|
E E
|
E
|
F
|
F F
|
F F
|
F F
|
F
|
G
|
G G
|
G G
|
G G
|
G
|
H
|
H H
|
H H
|
H H
|
H
|
I
|
I I
|
I I
|
I I
|
I
|
J
|
J J
|
J J
|
J J
|
J
|
K
|
K K
|
K K
|
K K
|
K
|
L
|
L L
|
L L
|
L L
|
L
|
M
|
M M
|
M M
|
M M
|
M
|
N
|
N N
|
N N
|
N N
|
N
|
O
|
O O
|
O O
|
O O
|
O
|
P
|
P P
|
P P
|
P P
|
P
|
Q
|
Q Q
|
Q Q
|
Q Q
|
Q
|
R
|
R R
|
R R
|
R R
|
R
|
S
|
S S
|
S S
|
S S
|
S
|
T
|
T T
|
T T
|
T T
|
T
|
U
|
U U
|
U U
|
U U
|
U
|
V
|
V V
|
V V
|
V V
|
V
|
W
|
W W
|
W W
|
W W
|
W
|
X
|
X X
|
X X
|
X X
|
X
|
Y
|
Y Y
|
Y Y
|
Y Y
|
Y
|
Z
|
Z Z
|
Z Z
|
Z Z
|
Z
|
Z
|
P
|
H
|
N
|
M
|
S
|
W
|
C
|
I
|
Y
|
T
|
Q
|
E
|
D
|
O
|
B
|
L
|
R
|
F
|
K
|
U
|
V
|
G
|
X
|
J
|
A
|
A
|
B
|
C
|
D
|
E
|
F
|
G
|
H
|
I
|
J
|
K
|
L
|
M
|
N
|
O
|
P
|
Q
|
R
|
S
|
T
|
U
|
V
|
W
|
X
|
Y
|
Z
|
Q
|
W
|
E
|
R
|
T
|
Y
|
U
|
I
|
O
|
P
|
A
|
S
|
D
|
F
|
G
|
H
|
J
|
K
|
L
|
|
Z
|
X
|
C
|
V
|
B
|
N
|
M
|
|
|
|
|
|
Q
|
W
|
E
|
R
|
T
|
Y
|
U
|
I
|
O
|
P
|
A
|
S
|
D
|
F
|
G
|
H
|
J
|
K
|
L
|
|
Z
|
X
|
C
|
V
|
B
|
N
|
M
|
|
|
|
|
|
3-rasm.Enigma kriptografik shifrlash qurilmasi ishlash prinspi
T harfini shifrlashni ko’rib chiqamiz.1)Klaviaturada T harfini bosganimizda algoritm quyidagicha bo’ladi.T harfi K ga o’zgaradi va g’ildiraklardan o’tishni boshlaydi.K harfi Statik g’ildirakdan O’ng g’ildirakga o’z holicha o’tadi.K harfi o’ng g’ildirakda 10 birlik oldinga suriladi ya’ni U harfiga o’tadi.U harfi o’ng g’ildirakda 5 birlik orqaga suriladi va P harfi hosil bo’ladi. P harfi chap g’ildirakda 8 birlik orqaga surilib H harfiga o’zgaradi va Reflektor uni 4 birlik orqaga surib D harfiga o’tkazadi.Qaytish jarayoni boshlanadi: Chap g’ildirakda D harfi 3 birlik oldinga surilib G bo’ladi. O’rta g’ildirak G harfini 11 birlik oldinga surib R hosil qiladi va R harfi o’ng g’ildirakda 5 birlik oldinga surilib W hosil qilinadi.W harfi Statik g’ildirakda o’zgarmasdan o’tadi va jadvalga ko’ra G harfiga aylanadi.Natijada T harfi shifrlanib G harfiga aylanadi.
4-rasim. Uch rotorli harbiy nemis shifrlash mashinasi ᾿᾿Enigma᾿᾿ (yorliqli versiya)
Enigma shifrlash mashinasi yangi rotorli versiyasining ishlash prinsipini tasnifi
5-rasim.
᾿᾿A᾿᾿ harfi ᾿᾿D᾿᾿ harfi bilan shifrlanganda oqim qayerdan o’tishini ko’rsatadigan Enigmanin elektr sxemasi.
rasim.
Enigma-ning shifrlash harakati ketma-ket bosilgan ikkita tugma uchun ko’rsatiladi - oqim rotorlar orqali o’tadi, reflektordan ᾿᾿akslaydi᾿᾿, keyin yana rotorlar orqali. Kulrang chiziqlar har bir rotor ichidagi boshqa mumkin bo’lgan elektr davrlarini ko’rsatadi. ᾿᾿A᾿᾿ harfi bir tugmani ketma-ket bosish bilan turli yo’llar bilan shifrlangan, avval ᾿᾿G᾿᾿, keyin ᾿᾿C᾿᾿. Rotorning aylanishi tufayli signal boshqa yo’nalishda ketdi.
Boshqa rotorli mashinalar singari, Enigma ham mexanik va elektr tizimlarining kombinatsiyasidan iborat edi. Mexanik qismga klaviatura, mil bo’ylab va unga ulashgan aylanadigan disklar to’plami - rotorlar va har bir tugmachani bosish bilan bir yoki bir nechta rotorlarni harakatga keltiradigan pog’onali mexanizm kiradi. Elektr qismi, o’z navbatida, klaviatura, patch panel, yorug’lik lampalari va rotorlarni (rotorlarni ulash uchun surma kontaktlari ishlatilgan) bog’laydigan elektr sxemasidan iborat edi.
Ishlashning o’ziga xos mexanizmi turlicha bo’lishi mumkin edi, ammo umumiy printsip quyidagicha edi: tugmachani har bir bosish bilan eng o’ng rotor bir pozitsiyani siljitadi va ma’lum sharoitlarda boshqa rotorlar ham harakat qiladi. Rotorlarning harakati klaviaturadagi tugmachaning har bir keyingi bosilishi bilan turli kriptografik o’zgarishlarga olib keladi.
Mexanik qismlar harakatlandi, kontaktlarni yopdi va o’zgaruvchan elektr zanjirini hosil qildi (ya’ni, aslida, harflarni shifrlash jarayoni elektr orqali amalga oshirildi). Klaviatura tugmasi bosilganda, kontaktlarning qisqarishiga olib keladi, oqim turli zanjirlardan o’tdi va natijada to’plamdan bitta lampochkani yoqadi va kerakli kod harfini ko’rsatadi. (Masalan: ANX... bilan boshlanadigan xabarni shifrlashda operator avval A tugmachasini bosadi - Z chirog’i yondi - ya’ni Z kriptogrammaning birinchi harfiga aylandi. Keyin operator N tugmasini bosdi va shifrlashni xuddi shu tarzda davom ettiradi).
Mashinaning qanday ishlashini tushuntirish uchun chapdagi diagrammaga qarang. Diagramma soddalashtirilgan: aslida mexanizm 26 lampochka, kalitlar, ulagichlar va rotorlar ichidagi elektr zanjirlaridan iborat edi. Oqim quvvat manbaidan (ko’pincha batareyadan) (1) kalit (2) orqali patch panelga (3) o’tadi. Kommutatsion paneli klaviatura (2) va qattiq kirish g’ildiragi (4) o’rtasidagi ulanishlarni qayta almashtirish imkonini berdi. Bundan tashqari, oqim ushbu misolda ishlatilmaydigan ulagichdan (3), kirish g’ildiragidan (4) va uchta (armiya modelida) yoki to’rtta (dengiz floti modelida) rotorning (5) ulanish sxemasi orqali o’tadi va reflektorga (6) kiradi. Reflektor oqimni rotorlar va kirish g’ildiragi orqali, lekin boshqa yo’l bo’ylab, so’ngra ᾿᾿D᾿᾿ ulagichiga ulangan ᾿᾿S᾿᾿ ulagichi orqali, boshqa qayta ulagich orqali o’tkazadi (9) va lampochka yonadi
Shunday qilib, rotorlarning aylanishi tufayli oqim o’tgan elektr zanjiridagi doimiy o’zgarish polialfavit almashtirish shifrini[5] amalga oshirishga imkon berdi, bu o’sha vaqt uchun shifrning barqarorligini ta’minladi.
7-rasim. Uchta rotor va ular biriktirilgan shpindel
Rotorlar - Enigmaning yuragi. Har bir rotor diametri taxminan 10 sm bo’lgan, ebonit yoki bakelitdan yasalgan disk bo’lib, rotorning o’ng tomonida aylana shaklida joylashtirilgan prujinali pinlar mavjud. Chap tomonda mos keladigan miqdordagi tekis elektr kontaktlari mavjud edi. Pin va tekis kontaktlar alifbodagi harflarga to’g’ri keldi (odatda bu A dan Z gacha 26 ta harf edi). Kontaktda qo’shni rotorlarning kontaktlari elektr zanjirini yopib qo’yadi. Rotorning ichida har bir pin tekis bo’lganlardan biriga ulangan. Har bir rotor uchun ulanish tartibi boshqacha edi. O’z-o’zidan, rotor shifrlashning juda oddiy turini ishlab chiqdi: oddiy almashtirish shifrlashnishi. Misol uchun, E harfi uchun pin rotorning boshqa tomonidagi T harfi uchun pinga ulanishi mumkin. Ammo bir to’plamda bir nechta rotorlardan foydalanilganda (odatda uch yoki to’rtta), ularning doimiy harakati tufayli yanada ishonchli shifr olinadi
8-rasim.Rotorlarning pog’onali harakati.
Enigma rotorlarining bosqichma-bosqich harakati. Barcha uch kuchukchalar (yashil rang bilan belgilangan) bir vaqtning o’zida harakat qiladi. Birinchi rotorning (1) mandal (qizil) doimo ulangan va u har bir bosish bilan aylanadi. Bunday holda, birinchi rotordagi tirqish panjaga ikkinchi rotorni (2) ham ulash imkonini beradi, u keyingi marta tugma bosilganda aylanadi. Uchinchi rotor (3) ulanmagan, chunki uchinchi rotorning panjasi ikkinchisining chuqurchasiga to’g’ri kelmaganligi sababli, panja disk yuzasida shunchaki siljiydi.
Har bir rotor 26 tishli (ratchet) tishli uzatmaga biriktirilgan va bir guruh panjalar viteslarning tishlarini bog’lagan. kuchukchalar mashinadagi tugmachani bosish bilan bir vaqtda oldinga siljiydi. Agar panja tishli tishni ushlab qolsa, u holda rotor bir qadam buriladi.
Harbiy Enigma modelida har bir rotor regulyatsiyalanuvchi tishli halqaga biriktirilgan bo’ladi. Beshta asosiy rotorda (I-V) har birida bittadan o’yiqcha, dengiz modelida (VI-VIII) esa ikkitadan bor edi. Muayyan nuqtada, tirqish panjaga tegib, kalit keyingi bosilganda uni keyingi rotorning mandaliga ulashga imkon beradi. Kuchukcha chuqurchaga tushmaganida, u tishli moslamani ushlamasdan, shunchaki halqa yuzasi bo’ylab sirg’alib ketadi. Yagona chuqurchali tizimda ikkinchi rotor birinchi rotor 26 qadam oldinga siljishi bilan bir vaqtda bir pozitsiyani oldinga siljitadi. Xuddi shunday, uchinchi rotor ikkinchisi 26 qadam tashlagan bir vaqtda bir qadam oldinga siljiydi. Mashinaning o’ziga xos xususiyati shundaki, agar uchinchisi burilsa, ikkinchi rotor ham aylanadi. Bu shuni anglatadiki, ikkinchi rotor ikkita ketma-ket tugmachani bosish bilan ikki marta aylanishi mumkin - ᾿᾿ikki bosqichli harakat᾿᾿ - bu inqilob davrining qisqarishiga olib keladi.
Ikki bosqichli harakat rotorlarning ishlashini oddiy odometrdan ajratib turadi. Ikki qadam quyidagi tarzda amalga oshirildi: birinchi rotor burilib, ikkinchisi ham bir qadam burilishiga olib keldi. Va agar ikkinchi rotor kerakli holatga o’tgan bo’lsa, uchinchi kuchukcha uchinchi vitesni o’rnatadi. Keyingi bosqichda bu panja vitesni itarib, oldinga siljitadi, shuningdek, ikkinchi rotorni oldinga siljitadi.
|