Pierwsze sukcesy w łamaniu niemieckich szyfrów


Tematy pokrewne Podrozdziały

Słabości niemieckiego systemu kluczy

  1. Sparowane Dni.
    Kolejność bębnów szyfrujących oraz ustawienia pierścieni pozostawały takie same przez dwa dni, a w miesiącach 31-dniowych przez jeden okres trzech dni.
  2. Reguły kolejności bębnów.
    1. Zestaw używanych bębnów zawsze zawierał bęben 6, 7 lub 8.
    2. Ten sam bęben nigdy nie występował na tej samej pozycji w kolejnych parach dni.
    3. Z lewej strony żaden bęben nie był używany 3 razy w miesiącu.
    Biorąc pod uwagę te i inne "reguły", ilość możliwych zestawów bębnów mogła być zredukowana z 336 do zaledwie 10 lub 20, co znakomicie zaoszczędzało czas w bombie kryptologicznej.
  3. Sąsiednie litery nigdy nie były zamieniane na łącznicy wtyczkowej.
     

Przechwycenie z Narviku

Trawler rybacki Polares przechwycony 26 kwietnia 1940 roku przez niszczyciel Arrow okazał się zamaskowanym statkiem niemieckim. Oddział szturmowy odzyskał jeden z dwóch worków wyrzuconych w morze przez załogę. Zawierał on ustawienia łącznicy wtyczkowej (Stecker) oraz ustawienia bazowe (Grundstellung) dla 23 i 24 kwietnia. Dziennik operatorów udostępniający litera po literze wskazówki z 25 i 26 kwietnia. Dokładne szczegóły systemu indykatorowego, które potwierdziły przypuszczenia Turinga. Tablice Enigmy wraz z opisem ich zastosowania: Alfa - Funksignale - sygnały radiowe do szybkiej komunikacji pomiędzy statkami uczestniczącymi w działaniach wojennych. Było to bardzo dobre źródło wskazówek.

 

Zastój - od maja 1940 do lutego 1941

Po przechwyceniu z Narviku, dającym ustawienia łącznicy oraz Grund, z łatwością złamano depesze z 23 i 24 kwietnia oraz "sparowane dni", tj. takie same kolejności bębnów oraz ustawień pierścieni, które wkrótce nastąpiły.

26 kwietnia okazał się trudny. Ręczne metody zawiodły ponieważ Niemcy zastosowali 10 par podmian liter na łącznicy. Jednakże właśnie dostarczono pierwszą Bombę i wypróbowano wskazówki z dziennika operatora. Po serii niepowodzeń i dwutygodniowej pracy Bomba triumfalnie dała odpowiedź.

Mając rozpracowany 26 kwietnia, wkrótce złamano sparowany 27 kwietnia i oba dni znaleziono na tej samej tabeli dwuznaków. Dołożono następnie wszelkich starań, aby złamać wszystkie wiadomości z tych dni w celu odtworzenia jak największej części tabeli dwuznaków. Wtedy można było wypróbować Banburismus na kolejnych dniach przy pomocy tej tabeli. Lecz w praktyce Banburismus okazał się bardzo trudny.  8 maja, najbardziej obiecujący dzień, był rozpracowywany miesiącami aż do obrzydzenia.

 

Dzień Fossa

W sierpniu Pan Foss wrócił z chorobowego, otrzymał do rozpracowania 8 maja i przez czystą wytrwałość złamał go w listopadzie. 8 maja został uwieczniony jako Dzień Fossa. Powodem tak długiego okresu zastoju były niekompletne tabele dwuznaków, brak ściąg oraz duża liczba "fałszywych" wiadomości.

25 sierpnia Frank Birch napisał do Travisa co następuje:

"Martwi mnie Enigma Kriegsmarine. Turing i Twin są jak ludzie czekający na cud bez wiary w cuda..."

Później w ramach operacji Claymore nastąpił rajd na Lofoty i zdobycie kluczy Enigmy na luty 1941 z trawlera Krebs (zdobyto zapasowe wirniki do Enigmy, tablice kluczy oraz tablice zamiany liter na łącznicy - samą maszynę Enigma kapitan Krebsa zdołał wyrzucić do morza).

 

Szczyty zastosowań Banburismus

Kwiecień 1941 - luty 1942. Przejęcie kluczy dla lutego 1941 pozwoliło w całości zbudować tabele dwuznaków. Złamano całą niemiecką korespondencję z kwietnia i maja (z wyjątkiem 6 maja), lecz nie na bieżąco. Przechwycenie kluczy z czerwca objęło zmianę w tabelach dwuznaków z 15 czerwca.

Dzięki powiększonemu personelowi, chociaż pierwsze sześć dni sierpnia okazały się trudne, Banburismus został teraz tak dopracowany, że 18 i 19 września były jedynymi dniami, gdzie DOLPHIN (delfin - nazwa kodu podstawowej Enigmy) nie został złamany do końca wojny. Banburismus łamał teraz niemieckie kody w kilka godzin po zakończeniu nasłuchu dziennego ruchu, a jeśli następny dzień był "dniem sparowanym", to szyfry łamano na bieżąco.

 

Przechwycenia

U33, 12 luty 1940 - wirniki VI i VII.

Północna Afryka - wirnik VIII.

Trawler Polares (przechwycenie z Narviku), 26 kwietnia 1940 - klucze na kwiecień, instrukcja obsługi oraz tablice Enigmy.

Trawler Krebs, 4 marca 1941 - klucze Enigmy na luty.

Niemiecki statek pogodowy München, 7 maja 1941 - szyfr skrótów pogodowych, klucze Enigmy na czerwiec dla Wód Terytorialnych.

U110. 9 maja 1941 - tabele kluczy dla Enigmy, procedury oficerskie, książka dwuznaków oraz instrukcje dotyczące symboli awaryjnych (Stichworts).

Niemiecki statek pogodowy Lauenburg, 28 czerwca 1941 - klucze na czerwiec.

Nieznane źródło, 30 grudnia 1941 - klucze, tabele dwuznaków oraz książka szyfrów.

U559, 24 października 1942 - klucz skrótów pogodowych wraz z tablicami indykatorów.

Te przechwycenia były absolutnie najważniejsze, w Enigmie Kriegsmarine było po prostu zbyt wiele niewiadomych, aby móc ją rozpracować kryptograficznie.

 

Klucze Oficerskie

Używano ich do bardzo ważnych lub osobistych wiadomości, których oficer nie chciał pokazywać operatorowi Enigmy. Szyfrowania dokonywał sam oficer za pomocą tego specjalnego klucza. Wynikowy szyfr był następnie ponownie szyfrowany przez operatora Enigmy używającego swoich normalnych procedur. Klucz oficerski używał tej samej kolejności bębnów szyfrujących oraz takiego samego ustawienia pierścieni jak zwykły klucz, innych połączeń na łącznicy, jednej ze zbioru 26 pozycji startowych, ważnych przez jeden miesiąc i oznaczanej za pomocą litery alfabetu.

Na przykład, przy rozszyfrowywaniu za pomocą głównego klucza wiadomość mogła się rozpoczynać adresem, za którym był napis "Offizer Sophie", a następnie zupełna plątanina liter. Odbiorca przekazywał tę wiadomość do swojego dowódcy, który zmieniał połączenia na łącznicy na połączenia oficerskie dla tego dnia, wyszukiwał S na liście ustawień, znajdował, powiedzmy, PĴ, ustawiał bębny na PĴ i odszyfrowywał wiadomość.

Ściągi dla wiadomości oficerskich były bardzo rzadkie z uwagi na osobisty charakter tych wiadomości. Jedna z takich wiadomości, odszyfrowana z niezmiernym trudem, okazała się poleceniem przesłania bagażu oficera do domu jego gospodyni.

 

Znów przestoje

Luty - sierpień 1942. 1 lutego SHARK (rekin - nazwa kodu Enigmy Kriegsmarine) przeszedł na zupełnie oddzielny klucz używający 4 bębnów szyfrujących zamiast 3 oraz nowego reflektora.

 

Enigma z 4 bębnami

  1. Dwa czwarte bębny: Beta i Gamma.
  2. Dwa "cienkie" reflektory: Bruno i Ceasar.
  3. Dozwolone były wszystkie kombinacje.
  4. Dana kombinacja była ważna przez jeden miesiąc.
  5. Ustawienie bębnów Beta i Gamma zawsze na Z.
  6. Czwarty bęben bęben mógł być ustawiony na dowolnej z 26 pozycji, lecz nie obracał się podczas wprowadzania wiadomości.
  7. Przy ustawieniu czwartego bębna na A z Beta/Bruno lub Gamma/Ceasar, maszyna była odpowiednikiem trzybębnowej Enigmy.
  8. Liczba pozycji startowych wynosiła teraz 264 = 456.976.

Układ połączeń bębnów i reflektora wyciekł z powodu niemieckich błędów w procedurach bezpieczeństwa.

 

Dokumenty odzyskane z U559 - za cenę życia

30 października 1942 roku został namierzony radarem U-Boot przez latającą łódź Suderland, która patrolowała wschodnie obszary Morza Śródziemnego. Jednym z niszczycieli wysłanych do zbadania tej sprawy był HMS Petard pod dowództwem młodszego komandora Marka Thorntona. Niszczyciele pojawiły się około południa i rozpoczęły ciężkie bombardowanie ładunkami głębinowymi U-Boota, którym był U559.

W końcu U-Boot został zmuszony do wynurzenia się, a jego załoga porzuciła okręt. Niszczyciel Petard, który znajdował się najbliżej, spróbował wtedy wejść na pokład drużyną dowodzoną przez porucznika Anthony'ego Fassona, któremu towarzyszyli starszy marynarz Grazier oraz Tommy Brown - młody chłopak z kantyny. Fasson skierował się w dół do kajuty kapitana, znalazł kilka tajnie wyglądających dokumentów i przekazał je Tommy'emu Brownowi w kiosku łodzi. Następnie Fasson i Grazier wrócili na dół, aby spróbować odzyskać trochę wyposażenia elektronicznego i gdy znajdowali się wciąż na dole, U-Boot nagle zaczął tonąć. Tommy Brown zdołał się wydostać, lecz Fasson i Gazier utonęli. Dokumenty zostały zabrane z powrotem na pokład niszczyciela Petard i w końcu pojawiły się w Bletchley Park 24 listopada 1942. Były to książka niemieckich krótkich kodów pogodowych oraz książka krótkich sygnałów i obie okazały się niezmiernie pomocne w "powrocie do Sharka" po przerwie spowodowanej wprowadzeniem 4 bębnowej Enigmy.

Fasson i Grazier zostali pośmiertnie odznaczenie Krzyżami Jerzego. Tommy Brown otrzymał Medal Jerzego.

 

Złamanie Sharka za pomocą Sygnałów Skrótów Pogodowych

Gdy 4 bębnowa Enigma weszła do służby w lutym 1942 roku, Bletchley Park nie mógł już dalej odczytywać ważnych komunikatów z niemieckich łodzi podwodnych, głownie dlatego, iż nie było czterobębnowych bomb kryptologicznych ani wystarczającej liczby trzybębnowych bomb, które mogłyby uporać się z dodatkowymi 104 kombinacjami z czwartego bębna oraz z kombinacji czwartego bębna z reflektorem.

Przechwycenie ksiąg szyfrów z U559 w październiku 1942 otworzyło nowe możliwości dla ściąg. Wśród zdobytych książek znajdowała się pozycja "Wetterkurzschlüssel" - Książka Krótkich Kodów Pogodowych z 1941.

W owym czasie czterobębnowe Enigmy posiadały tylko łodzie podwodne oraz Główne Dowództwo Kriegsmarine, zatem w celu "porozumienia się" ze stacja naziemną lub statkami bez czterobębnowej Enigmy czwarty bęben posiadał pozycję neutralną ("A"), przy której on wraz z pasującym do niego reflektorem powodował, że Enigma Kriegsmarine zachowywała się jak standardowa maszyna z 3 bębnami, zatem wiadomości zaszyfrowane przy tej pozycji neutralnej mogły być odszyfrowywane przez maszyny trójbębnowe.

Ktoś w Bletchley Park zdał sobie sprawę, że sygnały skrótów pogodowych wysyłane były w trybie trójbębnowym i ten wymyślny system został zaprojektowany tak, aby to wykorzystywać.

Niemiecka Służba Pogodowa potrzebowała raportów pogodowych z Morza Północnego i Północnego Atlantyku, aby przygotować swoją prognozę pogody. Mogli otrzymywać potrzebną informację z u-botów operujących na tych obszarach. Aby to osiągnąć Centralna Stacja Meteo wysyłała wiadomość zaszyfrowaną na trójbębnowej Enigmie do u-boota, żądając od niego raportu pogodowego o określonym czasie. We wyznaczonym czasie u-boot dokonywał wynurzenia, obserwował warunki pogodowe, a następnie za pomocą swojej czterobębnowej Enigmy ustawionej w położeniu neutralnym, trójbębnowym, wysyłał raport do Centrum Meteo. Lecz w celu zminimalizowania możliwości zlokalizowania sygnału z u-boota przez Sprzymierzonych, raporty pogodowe były zagęszczane przez tłumaczenie obserwacji meteorologicznych na ciąg krótkich kodów za pomocą książki kodów skrótów pogodowych. Był to ciąg kodów, które operator Enigmy w u-boocie szyfrował na swojej maszynie.

Teraz czas na rzeczywiście sprytne posunięcie ze strony Bletchley Park. Zdali oni sobie sprawę, że po zebraniu przez Centralę Meteo raportów z u-botów i innych statków, wysyłała ona ogólną prognozę pogody w swoim własnym kodzie meteorologicznym. Ten przekaz meteo wykorzystywał standardowy, międzynarodowy kod oznaczeń pogody, lecz zaszyfrowany dalej przy pomocy tabel dwuznaków. Pan Archer w oddziale meteorologicznym w Bletchley Park rozpracował to (rozszyfrowywanie meteo nazywano Archery), i tak z tej prognozy pogodowej łamacze kodu Enigmy znali warunki pogodowe, gdzie był u-boot i mogli z nich wydedukować, co zostało tam zaobserwowane przez załogę tej łodzi podwodnej. Na koniec z książki szyfrów przechwyconej z U559 mogli oni rozpracować kody pogodowe wpisane przez operatora Enigmy, które dawały przechwycone przez Aliantów sygnały z u-bota. Mieli "Ściągę" i do tego na konfigurację trójbębnowej Enigmy, którą były w stanie złamać bomby kryptologiczne.

 

Sygnały kontaktowe łodzi podwodnych

W marcu 1943 Kriegsmarine zmieniła Książkę Szyfrów Skrótów Pogodowych i Bletchley Park, który polegał na wiadomościach z tymi kodami w celu łamania Sharka, czyli kodu Enigmy z u-bootów, stał się bezrobotny. Łamacze kodów zdali sobie sprawę, że byłoby możliwe używać sygnałów kontaktowych u-bootów, aby powrócić do łamania Sharka. Sygnały kontaktowe u-botów były krótkimi sygnałami wysyłanymi przez radio przy raportach na temat spotkań z możliwymi celami ataku Aliantów. Były one krótkie, aby uniknąć namierzenia z Anglii kierunku nadawania sygnałów. Sygnały kontaktowe były tworzone przez operatora w u-boocie za pomocą książki szyfrowej dla krótkich sygnałów, a następnie szyfrowane na jego maszynie Enigma. Sygnały posiadały długość jedynie 22 znaków. Ponieważ Bletchley Park posiadał przechwyconą kopię książki szyfrów dla krótkich sygnałów, mógł również odtworzyć kody wykorzystywane do opisu pozycji, kierunku i prędkości konwoju, co dawało w terminologii z Bletchley Park tzw. "ściągę", czyli przypuszczalny, niezaszyfrowany tekst przechwyconej, zaszyfrowanej wiadomości.

Istotą łamania ustawień dziennych z tych krótkich sygnałów było to, że w celu szybkiego wysyłania takich wiadomości, Niemcy używali pewnego prostego systemu do ustawień wiadomości. Ustawienie to jest pozycją, do której muszą być obrócone bębny Enigmy, aby odszyfrować wiadomość, a operator Enigmy po prostu wyszukiwał par ustawień indykatorów/wiadomości w swojej książce K (Kenngruppenheft Nr 1), dołączając indykator w nagłówku wiadomości oraz zaszyfrowany krótki sygnał rozpoczynający się od ustawienia bębnów na ustawieniach wiadomości. Bletchley Park posiadał przechwyconą książkę K, zatem z indykatorów w nagłówku wiadomości mógł po prostu wyszukać w niej odpowiednich ustawień wiadomości. Stąd z przechwyconych krótkich sygnałów łamacze kodów znali względne pozycje startowe wiadomości, lecz nie podstawową konfigurację maszyny Enigma. Natomiast wiedzieli oni, że wszystkie te wiadomości zostały wysłany przy tej samej konfiguracji podstawowej. To pozwalało na zapisanie ichi na papierze w kratkę z odstępem równym ustawieniom wiadomości. Gdy przechwycono na podsłuchu wystarczającą liczbę sygnałów, możliwe było skonstruowanie menu (układ połączeń), które mogło być uruchomione na Bombie Turinga. Urządzenie to następnie znajdowało bazowe ustawienia maszyny Enigma na dany dzień.

 


Wszystkie zamieszczone w tym opracowaniu materiały zostały umieszczone na serwerze edukacyjnym I LO w Tarnowie za zgodą profesora Tony'ego Sale'a, kustosza muzeum w Bletchley Park.

 



List do administratora Serwisu Edukacyjnego Nauczycieli I LO

Twój email: (jeśli chcesz otrzymać odpowiedź)
Temat:
Uwaga: ← tutaj wpisz wyraz  ilo , inaczej list zostanie zignorowany

Poniżej wpisz swoje uwagi lub pytania dotyczące tego rozdziału (max. 2048 znaków).

Liczba znaków do wykorzystania: 2048

 

W związku z dużą liczbą listów do naszego serwisu edukacyjnego nie będziemy udzielać odpowiedzi na prośby rozwiązywania zadań, pisania programów zaliczeniowych, przesyłania materiałów czy też tłumaczenia zagadnień szeroko opisywanych w podręcznikach.



   I Liceum Ogólnokształcące   
im. Kazimierza Brodzińskiego
w Tarnowie

©2018 mgr Jerzy Wałaszek

Dokument ten rozpowszechniany jest zgodnie z zasadami licencji
GNU Free Documentation License.