Шифр ADFGVX - ADFGVX cipher

В криптография, то ADFGVX шифр был полем шифр используется Немецкий Армия на Западном фронте во время Первая Мировая Война. Фактически ADFGVX был расширением более раннего шифра под названием ADFGX.

Изобрел лейтенант^[1] Фриц Небель (1891–1977)^[2] и представленный в марте 1918 года, шифр был фракционирование транспозиционный шифр которые объединили модифицированный Площадь Полибия с одинарным столбчатым транспонированием.

Шифр назван в честь шести возможных букв, используемых в зашифрованном тексте: А, D, F, грамм, V и Икс. Буквы выбраны намеренно, потому что они сильно отличаются друг от друга в азбука Морзе. Это уменьшило вероятность ошибки оператора.

Небель разработал шифр для обеспечения армии в движении шифрованием, которое было более удобным, чем коды траншей но все еще был в безопасности. Фактически, немцы считали, что шифр ADFGVX нельзя взломать.^[3]

Операция

Для простой текст сообщение "Атаковать сразу", секрет смешанный алфавит сначала заполняется в 5 × 5 Площадь Полибия:

	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

я и j были 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 разделенное сообщение подлежит столбчатая транспозиция. Сообщение записывается строками под ключом транспозиции (здесь «ГРУЗ»):

C A R G O_________A F A D AD A F G FD X A F AD D F F XG F X F

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

А С Г О Р_________F A D A AA D G F FX D F A AD D F X FF G F X

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

FAXDF ADDDG DGFFF AFAX AFAFX

На практике длина клавиш транспонирования составляла около двух десятков символов. Длинные сообщения, отправленные в шифре ADFGX, были разбиты на наборы сообщений разной и нерегулярной длины, чтобы сделать его неуязвимым для множественной анаграммирования.^[3] И ключи транспозиции, и ключи фракционирования менялись ежедневно.

ADFGVX

В июне 1918 г. в дополнительном письме V, был добавлен в шифр. Это расширило сетку до 6 × 6, что позволило использовать 36 символов. Это позволило использовать полный алфавит (вместо объединения я и J) и цифры из 0 к 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 этому зашифрованному тексту:
DGDD DAGD DGAF ADDF DADV DVFA ADVX

С помощью ключевого слова столбцы можно реконструировать и расположить в правильном порядке. При использовании исходной таблицы, содержащей секретный алфавит, текст можно расшифровать.

Криптоанализ

ADFGVX был криптоанализ к Французский Армия Лейтенант Жорж Пенвин, а шифр был взломан в начале июня 1918 года.^[4] Работа была исключительно сложной по меркам классической криптографии, и Пейнвин во время нее серьезно заболел. 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.^[3] Он также использовал повторяющиеся участки зашифрованного текста, чтобы получить информацию о вероятной длине используемого ключа. Там, где ключ представлял собой четное число букв длиной, он знал, по способу шифрования сообщения, что каждый столбец целиком 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 чисел означает, что группы букв различаются 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 «d h o z k», а «верхняя» буква «D» связана с буквами открытого текста «t h f j r». Поскольку две группы из пяти букв имеют разные совокупные частотные распределения, частотный анализ буквы «D» в столбцах, состоящих из «боковых» букв, дает отчетливо отличный результат от анализа буквы «D» в столбцах, состоящих из «верхних». буквы. Этот трюк позволил Пейнвину угадать, какие столбцы состояли из «боковых» букв, а какие - из «верхних». Затем он мог бы объединить их в пары и выполнить 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 транспонирования для одного сообщения, он сможет взломать любое другое сообщение, зашифрованное тем же ключом транспонирования.^[3]

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

Однако утверждение о том, что взлом Пейнвином шифра ADFGX остановило немецкую Весеннее наступление 1918 года, хотя и часто^[5] оспаривается некоторыми. В своем обзоре 2002 г. Софи де Ластур книга по теме, La France gagne la guerre des Guerre Des Secures 1914-1918, в Журнал истории разведки, (Журнал истории разведки: том 2, номер 2, зима 2002 г.) Хильмар-Детлеф Брюкнер заявил:

К сожалению, Софи де Ластур разделяет традиционное французское мнение 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 немецкий Гнейзенау Атака 11 июня была организована с целью побудить французское верховное командование направить резервы из района на севере, где немцы намеревались атаковать позже.
Ее цель пришлось сильно преувеличивать, что и сделало немецкое командование, распространив слухи о том, что атака направляется на Париж и дальше; дезинформация была действенной и, по всей видимости, действует до сих пор. Однако наступление немцев не было успешным, потому что у французов было достаточно резервов, чтобы остановить наступление, и поэтому не нужно было вводить дополнительные подкрепления.
Более того, обычно забывают, 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.

Источники

Чайлдс, Дж. Ривз, 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.

внешняя ссылка

[1] Фридрих Л. Бауэр: Расшифрованные секреты, методы и принципы криптологии. Springer, Berlin 2007 (4. Aufl.), S. 173, ISBN 3-540-24502-2.

[2] Фридрих Л. Бауэр: Расшифрованные секреты, методы и принципы криптологии. Springer, Berlin 2007 (4. Aufl.), S. 53, ISBN 3-540-24502-2.

[WWI_Codebreaking-3] а ^б ^c ^d «Коды и взлом кодов в Первой мировой войне». Архивировано из оригинал 3 мая 2010 г.. Получено 10 марта 2010.

[4] Ньютон, Дэвид Э. (1997). Энциклопедия криптографии. Санта-Барбара, Калифорния: Instructional Horizons, Inc., стр. 6.

[5] «Манна Пенвина спасла французов», - писал Дэвид Кан, в Взломщики кодов - история тайного письма, 1967, ISBN 978-0-684-83130-5, Глава 9. Кан также подробно описывает роль, которую расшифровка Пенвином немецких сообщений сыграла в реакции Франции на Операция Гнейзенау.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]