ده سیستم رمزنگاری مشهور۵ — ماشین انیگما
در انتهای این پست به این نتیجه رسیدیم که ارتش آلمان با سیستم رمزنگاری منهدم شده ای به نام ADFGVX در جنگ جهانی اول روبرو شد البته در جنگ جهانی اول ارتش آلمان اعتقاد زیادی هم به رمزنگاری اطلاعات نداشت و بر این عقیده بود که لو رفتن 
اطلاعات محرمانه نه بخاطر رمزگشایی پیامهاست بلکه بخاطر دزدیده شدن آنها توسط جاسوسان میباشد کمی بعد در سال ۱۹۱۸ دو کارخانه دار و مخترع آلمانی به فکر ساخت دستگاه الکترومکانیکی ای شدند تا بتوان با آن اطلاعات را رمز کرد اینگونه در زمینه تجارت خیلی پولها به باد نمیرفت، ولی بخاطر قیمت گران دستگاه زیاد مورد توجه قرار نگرفت نام دستگاه ماشین انیگما بود البته تا چند دهه بعد هم از نظر نظامی این دستگاه ارزشمند مورد توجه ارتش آلمان قرار نگرفت آلمانی که همینک با رهبری هیتلر میخواد جنگ جهانی دوم رو در تاریخ ثبت کنه، البته مدل اولیه ماشین انیگما مشکلاتی داشت پس افسران توانای هیتلر دست بکار شدند و نسخه جنگی و مشهور این ماشین را به نام انیگمای ورماخت طراحی کردند اما دانشمندان متفقین و روسها هم بیکار نشستند و در طول جنگ جهانی دوم سعی خود را در فهم و کشف الگوهای ماشین انیگما به کار بردند و البته موفق هم بودند دانشمندانی همچون آلن تورینگ ریاضیدان منطق دان و رمزنگار برجسته بریتانیایی شخصی که به عنوان پدر محاسبه نوین و علم رایانه شناخته شده و ماشین تورینگ آن معیاریست برای هوش مصنوعی و هنوز برنامه ای نتوانسته خواسته های ماشین تورینگ را برآورده کنه.
ماشینی که میگوید اگر شخصی در سمتی نشسته باشد و ماشینی در سمت دیگر به گونه ای که هیچ کدام(!) یکدیگر را نمیشناسند ماشین باید به گونه ای پاسخ های شخص را بدهد که شخص متقائد شود در طرف دیگر یک انسان نشسته ! :)
البته تا سیزده سال گمان میرفت رمز انیگما غیرقابل نفوذ است اما همه ما میدانیم کار نشد نداره و البته دانشمندان و ریاضیدانان دیگر هم بیکار نبودند همچنین میتوان از Marian rejewski افسر ریاضیدان ارتش لهستان نام برد که به روشی کاملا ریاضی موفق به شکستن الگوریتم انیگما شد!
من معتقدم که اگر جنگ جهانی دوم نبود هیچ گاه علم به اندازی ای که الآن پیشرفت داشته پیشرفت نمیکرد البته پیشبرد علم توسط راه انداختن جنگ کار دردناکیست ولی میتوان از بانیان جنگ جهانی دوم تشکر کرد که باعث شدند علم انقدر پیشرفت کنه!
ماشین انیگما یک ماشین الکترومکانیکی بر پایه سیستم ماشینهای گردان — Rotor Machine — طرح ریزی شده است.
سیستم ماشین های گردان به گونه ایست که بوسیله یک سری چرخ دنده و یک محور و صفحات الکتریکی میتوانند یک سیگنال را به صورت ها و الگوهای مختلف انتقال دهد ترکیبات متفاوت از حالات متفاوت ماشین روتور باعث بوجود آمدن الگوریتمهای متفاوتی میشود که میتوان از آن در رمزنگاری و بالعکس آن رمزگشایی استفاده کرد یکی از مشهورترین مثال های ماشین روتور ، ماشین انیگماست!
ماشین انیگمای آلمان ها بوسیله ترکیب دو مکانیزم الکتریکی و مکانیکی کار میکرد و از چهار روتور ، یک بازگرداننده—Reflector— بیست و شش لامپ و کلیدها و فیش ها —Plugs— و سیم کشی داخل روتورها و ماشین ها —برای انتقال سیگنال بینشون و روشن شدن لامپ— و البته باتری تشکیل شده.
شبیه سازها و نرم افزار های زیادی از ماشین انیگما طراحی شده که میتونید یک نمونشو در پانوشت مقاله دانلود کرده و روی منطق و روش کارش کار کنید اما خوبه نگاهی به مثالی که در ویکیپدیا ارائه شده بیندازیم!
در سیستم رمز نگاری انیگما ما الگوهای مختلفی رو برای رمز کردن حروف میتونیم تهیه کنیم در حقیقت با عوض کردن سیستم روتورهای ماشین، ما به الگوهای مختلف میرسیم در ماشین انیگمای ورماخت سه روتور وجود دارد و در مدل جدید تر ماشین انیگما به نام –Kriegsmarine M4– چهار روتور به کار رفت که در مثال پایین ما این مدل را بررسی خواهیم کرد.
بر روی تصویر کلیک کرده و آن را در صفحه جدید باز کنید
همان طور که در شکل دیده میشود شروع یک سیگنال از باتری است پس ما هم از اونجا شروع میکنیم، مکانیزم کلی ماشین انیگما به گونه ایست که با وارد شدن یک حرف از کیبورد توسط الگویی که بهش دادیم یک حرف دیگر خروجی میگیریم مثلا طبق چیدمان سوییچ ها و روتور ها در ماشین نمونه زیر با ورود حرف A ما در نهایت برایش حرف D را تحویل میگیریم این بدان معنی نیست که حرف A مساوی حرف D هست بلکه فقط با ورود حرف A ما حرف D را تحویل گرفتیم و چراغش روشن شد نه بالعکس فقط در الگوی حاظر که الگوهای مختلف هم به وسیله دفترچه راهنما در اختیار رمزگشایان قرار داشته.
همون طور که در تصویر میبینید یک جریان از باطری شروع میشود و در مرحله دو به فیش A میرسد که ما به درون فشارش دادیم(!) پس جریان به مرحله سه رسیده که وظیفه اتصال سیم کشی کیبورد و چرخ های روتور را دارد در مرحله بعد جریان از الگوریتم روتور در چهار مرحله میگذره و در نهایت بوسیله بازگرداننده مسیر های طی شده الگوریتم را در مسیر متفاوتی طی میکند و در مرحله هفت به فیش S میرسد که از پیش توسط سیم کشی به D اتصال داده شده است سپس در مرحله هشت جریان از پلاگ D به فیش D حرکت کرده و چراغ مربوط به D را به عنوان خروجی روشن میکند.
مطالب توصیفی و علمی و ریاضی زیادی در تحلیل ماشین انیگما وجود دارد که بیان همه آنها از حوصله و توانایی علمی بنده و این وبلاگ خارج است در زیر میتوانید به شبیه سازهای مخلفی که برای ماشین انیگما طراحی شده دسترسی پیدا کنید و منابع مفیدی را جهت مطالعه بیشتر در این زمینه بیابید.
نام انیگما بارها بهانه خوبی برای ساخت فیلم ها سینمایی، سریال های تلویزیون ، آلبوم های موسیقی و کتاب ها، بازی های ویدئویی بوده میتوانید در اینجا با این آثار آشنایی پیدا کنید ، من هم اولین بار در گذشته در فیلم سینمایی ای که از تلویزیون ایران پخش شد و در آن ریاضی دانان نظامی روسیه در خلال جنگ جهانی اول سعی در کشف سیستم ماشین انیگما داشتند با این ماشین آشنا شدم بنظرم این فیلم بود اگه اشتب نکنم :)
شبیه سازهای ماشین انیگما:
یکی از مشهورترین شبیه سازهای انیگما را که تحت ویندوز اجرا میشود را میتوانید از اینجا دانلود نمایید.
یک شبیه ساز عالی که بر روی سیستم های لینوکس هم اجرا میشود و حتی به صورت فلش هم ارائه شده
سایتی که ماشین اینگما را به صورت درون ساخت در اختیار کاربرای قرار میدهد و شما با دادن ترتیب روتور و یک ورودی میتوانید متن کد شده خود را دریافت کنید و یا دادن یک متن کد شده میتوانید آن را دیکود کنید! 
—–ــــــ—–ـــــــــــ-ـــــــــ——-
منابع:
ویکیپدیا انگلیسی موضوع ماشین انیگما
مقاله مرحوم شرق در زمینه امنیت اطلاعات در جنگ جهانی دوم که در اینجا میتوانید مطالعه نمایید
سلام مدت های زیادی بود دنبال این مطالب می گشتم. خیلی خوشحال شدم که با وب سایت شما آشنا شدم. اگه می شه در مورد الگوریتم های جدید هم مطلب بنویسید. و همچنین در مورد نقش هوش مصنوعی و بخصوص الگوریتم ژنتیک در رمزگشایی توضیح دهید.
هاجر
۱۱ دی ۸۷ at ۸:۲۲ ق.ظ
راستی میشه یک مسابقه هم ترتیب بدید. و چند عبارت رمزگشایی بدید.
ممنون
هاجر
۱۱ دی ۸۷ at ۸:۲۴ ق.ظ
سلام خانم هاجر
ممنون از نظرتون، ایشالا قراره این سری مطالب ادامه پیدا کنه، ایده مسابقه رمزگشایی و مسابقات ذهنی و حل معما هم ایده بسیار جالبی هست
با تشکر
Abd0
۱۱ دی ۸۷ at ۷:۰۹ ب.ظ