Шифр ADFGVX - ADFGVX cipher

В криптографии , то ADFGVX шифр был применен вручную поле шифра используется Имперской немецкой армии во время Первой мировой войны . Он использовался для тайной передачи сообщений с помощью беспроводной телеграфии . Фактически ADFGVX был расширением более раннего шифра под названием ADFGX, который впервые был использован 1 марта 1918 года на Западном фронте Германии . ADFGVX применялся с 1 июня 1918 года как на Западном, так и на Восточном фронтах .

Изобретенный немецкого корпуса сигнала офицер лейтенант Фриц Nebel  [ де ] (1891-1977) и введена в марте 1918 года с названием «Секретная Cipher из радистов 1918» ( Geheimschrift дер Funker 1918 , в короткий GedeFu 18 ), шифр был шифр с дробным транспонированием, который объединил модифицированный квадрат Полибия с одинарным столбцовым транспонированием.

Шифр назван в честь шести возможных букв , используемых в шифртексте: A, D, F, G, Vи X. Буквы были выбраны намеренно, потому что они сильно отличаются друг от друга в азбуке Морзе . Это уменьшило вероятность ошибки оператора.

Небель разработал шифр для обеспечения армии в движении шифрованием, которое было более удобным, чем траншейные коды, но при этом оставалось безопасным. Фактически немцы считали, что шифр ADFGVX нельзя взломать.

Операция

Для текстового сообщения «Атакуйте сразу» секретный смешанный алфавит сначала заполняется квадратом Полибия 5 × 5 :

А D F грамм Икс
А б т а л п
D d час о z k
F q ж v s п
грамм грамм i / j c ты Икс
Икс м р е ш у

iи jбыли объединены, чтобы алфавит уместился в сетку 5 × 5.

С помощью квадрата сообщение преобразуется в дробную форму:

а т т а c k а т о п c е
AF ОБЪЯВЛЕНИЕ ОБЪЯВЛЕНИЕ AF GF DX AF ОБЪЯВЛЕНИЕ DF FX GF XF

Затем дробное сообщение подвергается транспонированию по столбцам . Сообщение пишется рядами под ключом транспозиции (здесь «ГРУЗ»):

C A R G O
_________
A F A D A
D A F G F
D X A F A
D D F F X
G F X F

Затем буквы сортируются в алфавитном порядке в ключе транспонирования (меняя CARGO на ACGOR), переставляя столбцы под буквами вместе с самими буквами:

A C G O R
_________
F A D A A
A D G F F
X D F A A
D D F X F
F G F X

Затем он считывается в столбцах в порядке ключевых слов, что дает зашифрованный текст :

FAXDF ADDDG DGFFF AFAXX AFAF

На практике длина клавиш транспонирования составляла около двух десятков символов. Длинные сообщения, отправленные в шифре ADFGX, были разбиты на наборы сообщений разной и нестандартной длины, чтобы сделать его неуязвимым для множественной анаграммирования. И ключи транспозиции, и ключи фракционирования менялись ежедневно.

ADFGVX

В июне 1918 года Vк шифру была добавлена дополнительная буква . Это расширило сетку до 6 × 6, что позволило использовать 36 символов. Это позволило использовать полный алфавит (вместо объединения Iи J) и цифры от 0до 9. Это в основном привело к значительному сокращению сообщений, содержащих много цифр.

Шифр основан на 6 буквах ADFGVX. В следующем примере алфавит кодируется голландским кодовым словом nachtbommenwerper. В результате получается алфавит: NACHTBOMEWRPDFGIJKLQSUVXYZ. Это создает таблицу ниже с буквами ADFGVX в качестве заголовков столбцов и идентификаторов строк:

А D F грамм V Икс
А N А 1 C 3 ЧАС
D 8 Т B 2 О M
F E 5 W р п D
грамм 4 F 6 грамм 7 я
V 9 J 0 K L Q
Икс S U V Икс Y Z

Текст «Атака в 12.00» переводится так:

А Т Т А C K А Т 1 2 0 0 А M
ОБЪЯВЛЕНИЕ DD DD ОБЪЯВЛЕНИЕ AG VG ОБЪЯВЛЕНИЕ DD AF DG VF VF ОБЪЯВЛЕНИЕ DX

Затем создается новая таблица с ключом в качестве заголовка. Давайте использовать «КОНФИДЕНЦИАЛЬНОСТЬ» как ключ. Обычно использовались гораздо более длинные клавиши или даже фразы.

п р я V А C Y
А D D D D D А
D А грамм V грамм А D
D D А F D грамм V
F V F А D D Икс

Столбцы отсортированы в алфавитном порядке на основе ключевого слова, а таблица изменится на следующее:

А C я п р V Y
D D D А D D А
грамм А грамм D А V D
D грамм А D D F V
D D F F V А Икс

Затем добавление столбцов друг к другу приводит к следующему зашифрованному тексту :
DGDD DAGD DGAF ADDF DADV DVFA ADVX

С помощью ключевого слова столбцы могут быть реконструированы и размещены в правильном порядке. При использовании исходной таблицы, содержащей секретный алфавит, текст можно расшифровать.

Криптоанализ

ADFGVX был cryptanalysed на французском армейском лейтенант Жорж Панвэн и шифр был нарушен в начале июня 1918 г. Работа была исключительно трудной задачей по меркам классической криптографии, и Painvin стал физически плохо во время него. Его метод решения основывался на поиске сообщений со стереотипным началом, которые разделяли их и затем формировали аналогичные шаблоны в позициях в зашифрованном тексте, которые соответствовали заголовкам столбцов в таблице транспонирования. (После того, как этот шаг был достигнут, потребовался значительный статистический анализ, и все это было сделано вручную.) Таким образом, он был эффективен только в периоды очень высокого трафика, но также и тогда, когда были отправлены наиболее важные сообщения.

Однако это был не единственный прием, который Пейнвин использовал для взлома шифра ADFGX. Он также использовал повторяющиеся участки зашифрованного текста, чтобы получить информацию о вероятной длине используемого ключа. Если ключ представлял собой четное количество букв длиной, он знал, по способу шифрования сообщения, что каждый столбец полностью состоит из буквенных координат, взятых из верхней части Квадрата Полибия или слева от Квадрата, а не смеси два. Кроме того, после замены, но до транспонирования, столбцы будут поочередно полностью состоять из «верхних» и «боковых» букв. Одна из характеристик частотного анализа букв заключается в том, что, хотя распределение отдельных букв может сильно отличаться от нормы, закон средних значений требует, чтобы группы букв различались меньше. В шифре ADFGX каждая «боковая» буква или «верхняя» буква связана с пятью буквами открытого текста. В приведенном выше примере «боковая» буква «D» связана с буквами открытого текста «dhoz k», а «верхняя» буква «D» связана с буквами открытого текста «thfj r». Поскольку две группы из пяти букв имеют разные совокупные частотные распределения, частотный анализ буквы «D» в столбцах, состоящих из «боковых» букв, имеет явно отличный результат от анализа буквы «D» в столбцах, состоящих из «верхних». письма. Этот трюк позволил Пейнвину угадать, какие столбцы состояли из «боковых» букв, а какие - из «верхних». Затем он мог бы объединить их в пары и провести частотный анализ пар, чтобы увидеть, были ли пары только шумом или соответствовали ли они открытым текстовым буквам. После того, как у него были правильные пары, он мог затем использовать частотный анализ, чтобы выяснить фактические буквы открытого текста. Результат все еще был перенесен, но все, что ему оставалось сделать, - это расшифровать простую транспозицию. Как только он определит схему транспозиции для одного сообщения, он сможет взломать любое другое сообщение, зашифрованное тем же ключом транспонирования.

Пейнвин взломал шифр ADFGX в апреле 1918 года, через несколько недель после того, как немцы начали весеннее наступление . В результате французская армия обнаружила, где Эрих Людендорф намеревался атаковать. Французы сосредоточили свои силы в этом пункте, который, как утверждается, остановил весеннее наступление.

Однако утверждение, что взлом Пейнвином шифра ADFGX остановило немецкое весеннее наступление 1918 года, хотя и часто делалось, некоторые оспариваются. В своем обзоре 2002 года книги Софи де Ластур по этому вопросу La France gagne la guerre des codes secrets 1914-1918 , в Journal of Intelligence History , ( Journal of Intelligence History : volume 2, Number 2, Winter 2002) Хильмар: Детлеф Брюкнер заявил:

К сожалению, Софи де Ластур придерживается традиционной французской точки зрения о том, что решение Пенвином немецкой телеграммы ADFGVX в начале июня 1918 года имело решающее значение для победы союзников в Первой мировой войне, поскольку оно давало своевременное предупреждение о предстоящем наступлении Германии. добраться до Парижа и нанести критическое поражение союзникам. Однако уже много лет известно, что немецкая атака Гнейзенау 11 июня была организована, чтобы побудить французское командование броситься с резервами из района к северу, где немцы намеревались атаковать позже.

Ее цель должна была быть сильно преувеличена, что немецкое командование и сделало, распространив слухи о том, что атака направляется на Париж и дальше; дезинформация была действенной и, по всей видимости, действует до сих пор. Однако немецкое наступление не было успешным, потому что у французов было достаточно резервов, чтобы остановить наступление, и поэтому не нужно было вводить дополнительные подкрепления.

Более того, обычно упускается из виду, что базовая версия шифра ADFGVX была создана специально для Весеннего наступления Германии в 1918 году, чтобы нанести союзникам сокрушительный удар. Была надежда, что шифр ADFGX защитит немецкие коммуникации от союзных криптографов во время нападения, которое произошло.

Телеграммы в ADFGX впервые появились 5 марта, а немецкая атака началась 21 марта. Когда 5 апреля Пейнвин представил свое первое решение кода, немецкое наступление уже прекратилось.

Шифры ADFGX и ADFGVX теперь считаются небезопасными.

использованная литература

Источники

  • Чайлдс, Дж. Ривс, Общее решение системы шифрования ADFGVX , Aegean Park Press, ISBN  0-89412-284-3 .
  • Фридман, Уильям Ф. Военный криптоанализ, Часть IV: Системы транспозиции и фракционирования . Лагуна-Хиллз, Калифорния: Aegean Park Press, 1992.

внешние ссылки