Немецкая шифровальная машина «Энигма»

В качестве другого примера рассмотрим созданную в 1930-х годах знаменитую шифровальную машину «Энигма», которой пользовались немцы во время Второй мировой войны. Машина была рассчитана на ввод данных с клавиатуры. Каждый раз, когда нажималась клавиша, цилиндрическое колесо передвигалось на одну из своих 26 позиций, и таким образом образовывалась новая последовательность для каждой введенной буквы. После 26 нажатий клавиш среднее колесо поворачивалось на одну позицию, а еще после 26 нажатий клавиш третье, и последнее, колесо поворачивалось на одну позицию. Конструкция машины предполагала 60 вариантов размещения колес. Всего для каждого колеса было 17 576 вариантов положений. Если при этом использовался коммутатор, то можно было произвести 150 000 000 000 000 изменений последовательности. Общее число возможных положений в «Энигме» равнялось 159 000 000 000 000 000 000 [SMIT98].

Немцы пребывали в уверенности, что их система неуязвима, остальные в течение какого-то времени считали так же. Однако излишняя уверенность в безопасности системы часто чревата неприятными последствиями. Плохой метод шифрования хуже, чем отсутствие такового. Немцы думали, что, поскольку «Энигма» никогда не допускала, чтобы исходная буква была представлена одним и тем же кодом, дешифровщики просто никогда не наберут достаточного количества информации об их системе.

В то время (до войны) казалось, что большое количество установок колес для «Энигмы» делает ее неуязвимой. Тем не менее, в начале войны англичане раскрыли систему «Энигмы» благодаря талантливо проведенным разведывательным операциям, а также благодаря грубым ошибкам немцев.

Подстановка и перестановка

Как уже говорилось, приведенные выше примеры известны как криптографическая подстановка, которая получила такое название, потому что определенная величина заменяется другой определенной величиной. В противоположность этому перестановка заключается в том, что буквы в сообщении переставляются местами. И так же как и с подстановкой, способ перестановки должен быть известен и отправителю, и получателю. Очень старый пример такой перестановки — это перестановка типа «изгородь», когда сообщение записывается в две линии, первая буква вверху, вторая внизу и т. д. Для получения зашифрованного сообщения к концу набора символов из верхней линии дописывается набор символов из нижней линии.