Serwis Edukacyjny
w I-LO w Tarnowie
obrazek

Materiały dla uczniów liceum

  Wyjście       Spis treści       Wstecz       Dalej  

Autor artykułu: mgr Jerzy Wałaszek

©2024 mgr Jerzy Wałaszek
I LO w Tarnowie

Szyfr Enigmy

SPIS TREŚCI
Tematy pomocnicze
Podrozdziały

Problem

Należy opracować uproszczony algorytm szyfrowania przy pomocy niemieckiej maszyny Enigma.

Szyfr podstawieniowy

 
obrazek 

Szyfry podstawieniowe (ang. substitution ciphers) polegają na zastępowaniu liter tekstu jawnego innymi literami (lub znakami) wg określonej reguły. Poznany przez nas wcześniej Szyfr Cezara jest takim właśnie szyfrem podstawieniowym. Prosty szyfr podstawieniowy możemy skonstruować w sposób następujący:

Przykład:

Zapisujemy dwa wiersze liter od A do  Z:

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

Dolny wiersz mieszamy losowo – np. wielokrotnie zamieniając miejscami dwie losowo wybrane literki. W efekcie otrzymamy tabelkę szyfrowania.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
I L D N S E W M C H P R O F X G V A U Q J Y B Z K T

Aby zaszyfrować tekst, podmieniamy literki z górnego wiersza odpowiadającymi im literami wiersza dolnego:

WIRXGREIFENXANXENDE (niem. –  ATAKUJEMY STOP, spacje zastąpiliśmy znakiem X)
BCUZWASCESFZIFZSFNS

Prosty szyfr podstawieniowy można łatwo złamać – np. wykorzystując informację o statystycznej częstości występowania poszczególnych liter w danym języku. Te same znaki są zastępowane zawsze tą samą literą szyfru – np. tekst DDDDD zostanie zaszyfrowany jako NNNNN. Zastosujmy zatem prostą modyfikację. Tabelkę szyfrowania zwińmy w pierścień – za literą Z będą występowały litery A, B, C…, – przed literą A znajdą się litery … X, Y, Z.

… X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C …
… Z K T I L D N S E W M C H P R O F X G V A U Q J Y B Z K T I L D …

Umówmy się następnie, iż pierścień szyfrujący może się obracać wokół swojej osi. Nad pierścieniem umieśćmy nieruchome litery od A do Z. Poniżej przedstawiamy ten układ w rozwinięciu na płaszczyznę:

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
… X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C …
… Z K T I L D N S E W M C H P R O F X G V A U Q J Y B Z K T I L D …

Gdy pierścień szyfrujący znajduje się w pokazanym powyżej położeniu, to otrzymujemy szyfr podstawowy pierścienia:

A → A → I
B → B → L
C → C → D
…

Obróćmy teraz pierścień szyfrujący o jedną pozycję w lewo, tak aby pod stałą literą A znalazła się litera B pierścienia:

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
… Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D …
… K T I L D N S E W M C H P R O F X G V A U Q J Y B Z K T I L D N …

Teraz sposób szyfrowania tego układu zmienia się:

A → B → L
B → C → D
C → D → N
…

Dalej umówmy się, iż pierścień szyfrujący obraca się o jedną pozycję w lewo po zaszyfrowaniu każdej litery. Ponieważ sposób szyfrowania się zmienia, to ciąg tych samych liter nie zostanie już zaszyfrowany w ten sam znak. Sprawdź, iż przy początkowym ustawieniu pierścienia szyfrującego A-A (pod stałą literą A jest litera A pierścienia) wyraz MAMA zostanie zaszyfrowany jako: OLXN.

Jeden ruchomy pierścień szyfrujący nie daje odpowiednio dużej kombinacji szyfrów – tylko 26 różnych alfabetów podmieniających. Jeśli jednak dodamy drugi pierścień szyfrujący (wg innego szyfru podstawieniowego), na którego wejście wprowadzimy wyjście z pierwszego pierścienia, to liczba kombinacji alfabetów wzrośnie do:

26×26 = 676

Drugi pierścień wykonuje obrót o jedną pozycję, gdy pierścień pierwszy wykona pełen obrót – podobnie jak w mechanizmie licznikowym. Wtedy otrzymamy wszystkie kombinacje alfabetów pierwszego pierścienia z alfabetami pierścienia drugiego. Dodanie trzeciego pierścienia szyfrującego zwiększy liczbę szyfrów do:

26×26×26 = 17576

Na początek:  podrozdziału   strony 

Budowa maszyny Enigma

W czasie trwania II Wojny Światowej armia niemiecka posługiwała się powszechnie elektryczno-mechaniczną maszyną szyfrującą zwaną Enigma (z łac. tajemnica). Zasada działania oparta była o opisane powyżej szyfry podstawieniowe. Elementem szyfrującym w maszynie były specjalne, ruchome pierścienie szyfrujące.

obrazek

Pierścienie Enigmy wyposażone były z obu stron w kontakty elektryczne. Na powyższej fotografii widzimy tylko jedną stronę pierścienia. Kontakty są okrągłymi blaszkami rozmieszczonymi wzdłuż obwodu pierścienia. Z drugiej, niewidocznej strony umieszczone były identyczne kontakty. Kontakty z obu stron łączono przewodami w pary. Każdy kontakt odpowiadał jednej literze alfabetu. Sposób połączenia kontaktów z jednej strony pierścienia z kontaktami po drugiej stronie określał sposób szyfrowania przez pierścień.

obrazek

Jeśli do wybranego kontaktu po jednej stronie pierścienia doprowadzimy napięcie elektryczne, to pojawi się ono po drugiej stronie na kontakcie połączonym w pierścieniu przewodem elektrycznym z pierwszym kontaktem. W maszynie Enigma kontakty kolejnych trzech pierścieni szyfrujących były połączone ze sobą za pomocą sprężystych styków. Zatem napięcie na wyjściu pierwszego pierścienia przenosiło się dalej na wejście kolejnego, itd. Na powyższym rysunku drogę przepływu prądu przez pierścienie zaznaczono czerwonymi liniami.

Na końcu układu pierścieni znajdował się tzw. bęben odwracający, który posiadał kontakty tylko po jednej stronie. Łączyły się one z kontaktami wyjściowymi trzeciego pierścienia szyfrującego. Kontakty bębna odwracającego połączone były w pary za pomocą przewodów elektrycznych. Zatem prąd wchodzący do jednego kontaktu pojawiał się na innym kontakcie bębna odwracającego i wracał z powrotem do trzeciego pierścienia szyfrującego, a stąd dalej poprzez pierścienie dwa i jeden wychodził na kontakt wejściowy pierwszego pierścienia, skąd dalej zapalał żarówkę podświetlającą literkę na blacie maszyny Enigma. Droga powrotna prądu zaznaczona jest liniami niebieskimi. W tym układzie literka C szyfrowana jest na literkę B.

Dzięki zastosowaniu bębna odwracającego szyfr Enigmy stał się szyfrem symetrycznym. Zwróć uwagę, iż jeśli w powyższym układzie pierścieni szyfrujących wpuścimy prąd stykiem B, to wyjdzie on stykiem C. Zatem ten sam klucz (wstępne położenie pierścieni szyfrujących) można stosować zarówno do szyfrowania jak i do deszyfrowania.

W maszynach Enigma stosowano 10 różnych pierścieni szyfrujących. Poniższa tabela przedstawia ich sposoby szyfrowania.

Permutacje wprowadzane przez pierścienie
Litery wejściowe 
A
 
B
 
C
 
D
 
E
 
F
 
G
 
H
 
I
 
J
 
K
 
L
 
M
 
N
 
O
 
P
 
Q
 
R
 
S
 
T
 
U
 
V
 
W
 
X
 
Y
 
Z
Pierścień I 
E
 
K
 
M
 
F
 
L
 
G
 
D
 
Q
 
V
 
Z
 
N
 
T
 
O
 
W
 
Y
 
H
 
X
 
U
 
S
 
P
 
A
 
I
 
B
 
R
 
C
 
J
Pierścień II 
A
 
J
 
D
 
K
 
S
 
I
 
R
 
U
 
X
 
B
 
L
 
H
 
W
 
T
 
M
 
C
 
Q
 
G
 
Z
 
N
 
P
 
Y
 
F
 
V
 
O
 
E
Pierścień III 
B
 
D
 
F
 
H
 
J
 
L
 
C
 
P
 
R
 
T
 
X
 
V
 
Z
 
N
 
Y
 
E
 
I
 
W
 
G
 
A
 
K
 
M
 
U
 
S
 
Q
 
O
Pierścień IV 
E
 
S
 
O
 
V
 
P
 
Z
 
J
 
A
 
Y
 
Q
 
U
 
I
 
R
 
H
 
X
 
L
 
N
 
F
 
T
 
G
 
K
 
D
 
C
 
M
 
W
 
B
Pierścień V 
V
 
Z
 
B
 
R
 
G
 
I
 
T
 
Y
 
U
 
P
 
S
 
D
 
N
 
H
 
L
 
X
 
A
 
W
 
M
 
J
 
Q
 
O
 
F
 
E
 
C
 
K
Pierścień VI 
J
 
P
 
G
 
V
 
O
 
U
 
M
 
F
 
Y
 
Q
 
B
 
E
 
N
 
H
 
Z
 
R
 
D
 
K
 
A
 
S
 
X
 
L
 
I
 
C
 
T
 
W
Pierścień VII 
N
 
Z
 
J
 
H
 
G
 
R
 
C
 
X
 
M
 
Y
 
S
 
W
 
B
 
O
 
U
 
F
 
A
 
I
 
V
 
L
 
P
 
E
 
K
 
Q
 
D
 
T
Pierścień VIII 
F
 
K
 
Q
 
H
 
T
 
L
 
X
 
O
 
C
 
B
 
J
 
S
 
P
 
D
 
Z
 
R
 
A
 
M
 
E
 
W
 
N
 
I
 
U
 
Y
 
G
 
V
Pierścień Beta 
L
 
E
 
Y
 
J
 
V
 
C
 
N
 
I
 
X
 
W
 
P
 
B
 
Q
 
M
 
D
 
R
 
T
 
A
 
K
 
Z
 
G
 
F
 
U
 
H
 
O
 
S
Pierścień Gamma 
F
 
S
 
O
 
K
 
A
 
N
 
U
 
E
 
R
 
H
 
M
 
B
 
T
 
I
 
Y
 
C
 
W
 
L
 
Q
 
P
 
Z
 
X
 
V
 
G
 
J
 
D

W powszechnym użyciu były pierścienie I…V. Na obwodzie każdego pierścienia umieszczony był karb, dzięki któremu ruch pierścienia przenosił się w odpowiednim miejscu do pierścienia następnego. W celu utrudnienia identyfikacji pierścieni szyfrujących przez przeciwnika, karby umieszczano w różnych miejscach pierścieni (w rzeczywistości była to kryptologiczna pomyłka, która ułatwiała polskim kryptologom identyfikację zastosowanych pierścieni). Zasada działania układu przeniesienia napędu była podobna do układów mechanicznych liczników. Gdy pierwszy pierścień wykonał pełny obrót, to karb na jego obwodzie powodował zazębienie się specjalnej zapadki obracającej następny pierścień o 1/26 obwodu. W drugim pierścieniu identyczny układ obracał trzeci pierścień, gdy pierścień drugi wykonał pełny obrót.

obrazek
Lewa strona pierścienia szyfrującego Enigmy. Z boku widoczny jest karb przeniesienia.
obrazek
Prawa strona pierścienia szyfrującego Enigmy. Widoczna jest zębatka napędowa oraz kontakty.

W poniższej tabeli przedstawiono położenie karbu w pierścieniach szyfrujących Enigmy.

Punkt przeniesienia obrotu
Pierścień I przy R
Pierścień II przy F
Pierścień III przy W
Pierścień IV przy K
Pierścień V przy A
Pierścienie VI, VII oraz VIII przy A i przy N

Dane w tabeli należy rozumieć następująco:

W blacie Enigmy znajdowały się prostokątne otworki, poprzez które widoczne były litery wygrawerowane na obwodzie każdego pierścienia szyfrującego (później zamiast liter stosowano liczby 01…26). Poniższe zdjęcie przedstawia widok pierścieni szyfrującej Enigmy stosowanej przez Abwehrę (wywiad wojskowy) i Kriegsmarine (marynarka wojenna), w której stosowano 4 pierścienie zamiast 3 używanych przez Enigmy Wehrmachtu.

obrazek

Załóżmy, iż pierwszym od prawej pierścieniem szyfrującym był pierścień I. Otóż gdy w okienku pojawiła się dla tego pierścienia literka R, to obrót pierścienia I powodował również obrót sąsiadującego po lewej pierścienia szyfrującego.

W nowszych Enigmach punkt przeniesienia można było obracać na obwodzie pierścienia, co dodatkowo komplikowało system szyfrowania.

W poniższej tabelce zebraliśmy parametry bębnów odwracających, używanych w Armii Niemieckiej. Bębny były nieruchome, nie posiadały zatem mechanizmu przenoszenia napędu (w niektórych modelach Enigmy można jednak było je obracać ręcznie, co wprowadzało dodatkową modyfikację szyfru).

Zamiany liter wprowadzane przez bębny odwracające
Litery wejściowe 
A
 
B
 
C
 
D
 
E
 
F
 
G
 
H
 
I
 
J
 
K
 
L
 
M
 
N
 
O
 
P
 
Q
 
R
 
S
 
T
 
U
 
V
 
W
 
X
 
Y
 
Z
Bęben B 
Y
 
R
 
U
 
H
 
Q
 
S
 
L
 
D
 
P
 
X
 
N
 
G
 
O
 
K
 
M
 
I
 
E
 
B
 
F
 
Z
 
C
 
W
 
V
 
J
 
A
 
T
Bęben C 
F
 
V
 
P
 
J
 
I
 
A
 
O
 
Y
 
E
 
D
 
R
 
Z
 
X
 
W
 
G
 
C
 
T
 
K
 
U
 
Q
 
S
 
B
 
N
 
M
 
H
 
L
reflektor B Dünn 
E
 
N
 
K
 
Q
 
A
 
U
 
Y
 
W
 
J
 
I
 
C
 
O
 
P
 
B
 
L
 
M
 
D
 
X
 
Z
 
V
 
F
 
T
 
H
 
R
 
G
 
S
reflektor C Dünn 
R
 
D
 
O
 
B
 
J
 
N
 
T
 
K
 
V
 
E
 
H
 
M
 
L
 
F
 
C
 
W
 
Z
 
A
 
X
 
G
 
Y
 
I
 
P
 
S
 
U
 
Q

Zwróć uwagę, iż bębny odwracające szyfrują w sposób symetryczny. Np. dla bębna B litera A przechodzi w Y oraz litera Y przechodzi w A. Spowodowane jest to tym, iż wewnątrz bębna pary kontaktów są połączone ze sobą przewodem. Zatem prąd wchodzący stykiem A zawsze pojawi się na styku Y i na odwrót.

obrazek

Oprócz pierścieni maszyny Enigma posiadały tzw. łącznicę wtyczkową. Za pomocą przewodów z wtyczkami łącznica pozwalała na zamianę ze sobą par liter docierających z klawiatury Enigmy do pierścieni szyfrujących. Na obrazku widzimy, iż zamieniane są ze sobą litery:

A z J oraz S z O

Zamiana taka powoduje to, iż jeśli na klawiaturze naciśniemy np. klawisz A, to do pierścieni dotrze sygnał litery J. Podobnie gdy naciśniemy klawisz J, do pierścieni szyfrujących dotrze sygnał na styk A. Również prąd wychodzący stykiem A spowoduje zapalenie się lampki J i na odwrót. Dzięki łącznicy ilość możliwych do uzyskania kombinacji szyfrów osiągała astronomiczną liczbę 15 × 1018. Niemcy uważali, iż kod Enigmy jest niemożliwy do złamania. Jak dzisiaj wiemy, kod ten został złamany przez trzech polskich kryptologów: M. Rejewskiego, J. Różyckiego oraz H. Zygalskiego. Więcej na temat Enigmy znajdziesz w naszym artykule o  komputerach Colossus.


Na początek:  podrozdziału   strony 

Symulator maszyny Enigma

Projektowany przez nas symulator Enigmy będzie posiadał następujące elementy składowe (uwaga, symulator przybliża jedynie działanie Enigmy, nie stanowi jej dokładnego odpowiednika, aby zbytnio nie komplikować programów):

obrazek

Wejście dla 26 liter od A do Z, które symuluje klawiaturę Enigmy. Na klawiaturze brak spacji oraz znaków przystankowych. W charakterze spacji niemieccy szyfranci stosowali nieużywaną w tekstach literę X:

MORGENSXGREIFENXWIRXANXENDE = RANKIEM ATAKUJEMY STOP
obrazek

Wyjście dla 26 liter od A do Z, które symuluje lampki Enigmy. Lampki zapalając się podświetlały od spodu literki będące wynikiem szyfrowania literek wprowadzonych do maszyny przy pomocy klawiatury.

obrazek

Zespół trzech pierścieni szyfrujących, które można dowolnie konfigurować z pierścieni od i do V rzeczywistej Enigmy. Zachowamy tutaj sposób szyfrowania tych pierścieni. Pierścienie będą współpracowały z bębnem odwracającym typu B. Ten element nie będzie wymienny. W celu uproszczenia założymy również, iż punkty przeniesień dla poszczególnych pierścieni szyfrujących są stałe, zgodne z podaną wcześniej tabelą. W rzeczywistej Enigmie punkty te można było przemieszczać wraz z tarczą literową, co powodowało zmianę sposobu szyfrowania dla danego klucza.

Układ pierścieni będzie definiowany 3 cyfrową liczbą dziesiętną. Np. 351 oznacza, licząc od lewej do prawej, kolejno pierścień III, pierścień V oraz pierścień I. Dane są wprowadzane do pierścienia I, następnie przechodzą do pierścieni V i III, odbijają się w bębnie odwracającym i wracają poprzez pierścień III, V i I.

Stan początkowy pierścieni (czyli to, co widać w okienkach szyfrowych Enigmy) określany będzie trzyliterowym tekstem. Np. FAD oznacza (przy powyższym układzie pierścieni szyfrujących), iż pierścień III należy ustawić na F, pierścień V na A i pierścień I na D.

obrazek

Łącznicę wtyczkową, która pozwala zamieniać ze sobą pary wybranych liter. W Enigmie stosowano 10 przewodów z wtyczkami, które umożliwiały dokonanie zamian 20 liter. Wszystkich możliwych permutacji jest 150738274937250. To właśnie dzięki łącznicy wtyczkowej Enigma posiadała tak wielką liczbę możliwych kodów, iż niemieccy kryptolodzy uznali za niemożliwe złamanie jej szyfru. Na szczęście dla nas mylili się, co w efekcie kosztowało Niemcy przegranie wojny.

Stan łącznicy wtyczkowej będziemy definiowali tekstem złożonym z par liter, które mają być zamienione miejscami. Np. tekst AXDSFE oznacza, iż zostaną ze sobą zamienione następujące litery:

A z X, D z S i F z E

Zamiana liter występuje w dwóch miejscach:

  • Przy wprowadzeniu znaku przed podaniem go na układ pierścieni szyfrujących, czyli np. literka A zostanie na wejściu zastąpiona literką X i na pierwszy pierścień szyfrujący trafi znak X, a nie znak A.
  • Przy wyprowadzaniu znaku z pierścieni szyfrujących na wyjście (w Enigmie był to panel z lampkami), czyli np. znak D zostanie zastąpiony znakiem S i ten znak trafi na wyjście symulatora (w Enigmie zapaliłaby się lampka S zamiast lampki D).

Na początek:  podrozdziału   strony 

Program symulatora Enigmy

Przykładowe programy

Uwaga:

Zanim uruchomisz program, przeczytaj wstęp do tego artykułu, w którym wyjaśniamy funkcje tych programów oraz sposób korzystania z nich.
Program odczytuje kolejno:
  • konfigurację 3 pierścieni szyfrujących w postaci liczby trzycyfrowej 111…555 (w rzeczywistych Enigmach można było stosować tylko po jednym pierścieniu danego rodzaju),
  • położenie początkowe pierścieni w postaci łańcucha trzyznakowego AAA…ZZZ.
  • stan łącznicy wtyczkowej w postaci łańcucha zbudowanego z par liter.
  • szyfrogram w postaci łańcucha znakowego o dowolnej długości.

Wynikiem działania symulatora jest zaszyfrowany/rozszyfrowany tekst szyfrogramu.
Pascal
// Symulator Enigmy
// Data: 20.08.2008
// (C)2020 mgr Jerzy Wałaszek
//-----------------------------

program prg;

// definicje elementów Enigmy

const

  pierscien_szyfr : array [1..5] of string = (
    'EKMFLGDQVZNTOWYHXUSPAIBRCJ', 
    'AJDKSIRUXBLHWTMCQGZNPYFVOE', 
    'BDFHJLCPRTXVZNYEIWGAKMUSQO', 
    'ESOVPZJAYQUIRHXLNFTGKDCMWB', 
    'VZBRGITYUPSDNHLXAWMJQOFECK');

  przeniesienie : string = 'RFWKA';

  beben_odwr    : string = 'YRUHQSLDPXNGOKMIEBFZCWVJAT';

var
  pierscien  : array [1..3] of integer;
  szyfr, s, lacznica : string;
  i, j, k, n    : integer;
  c          : char;
  ruch       : boolean;

begin

  // odczytujemy konfigurację pierścieni szyfrujących
  readln(n);

  for i := 3 downto 1 do
  begin
    // numer pierścienia na i-tej pozycji
    pierscien[i] := n mod 10;
    n := n div 10;
  end;

  // odczytujemy położenia początkowe pierścieni
  readln(szyfr); szyfr := upcase(szyfr);

  // odczytujemy stan łącznicy wtyczkowej
  readln(s); s := upcase(s);
  lacznica := 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ';
  i := 1;
  while i < length(s) do
  begin
    lacznica[ord(s[i])-64]   := s[i+1];
    lacznica[ord(s[i+1])-64] := s[i];
    inc(i, 2);
  end;

  // odczytujemy szyfrogram
  readln(s); s := upcase(s);

  // szyfrujemy/rozszyfrowujemy szyfrogram
  for i := 1 to length(s) do
  begin

    // najpierw ruch pierścieni szyfrujących
    ruch := true; j := 3;
    while ruch and (j > 0) do
    begin
      ruch     := szyfr[j]+przeniesienie[pierscien[j]];
      szyfr[j] := chr(65+(ord(szyfr[j])-64) mod 26);
      dec(j);
    end;

    // pobieramy znak szyfrogramu
    c := s[i];

    // przechodzimy przez łącznicę wtyczkową
    c := lacznica[ord(c)-64];

    // przechodzimy przez pierścienie
    // w kierunku do bębna odwracającego
    for j := 3 downto 1 do
    begin
      k := ord(szyfr[j])-65;
      c := pierscien_szyfr[pierscien[j]][1+(ord(c)-65+k) mod 26];
      c := chr(65+(ord(c)-39-k) mod 26);
    end;

    // przechodzimy przez bęben odwracający
    c := beben_odwr[ord(c)-64];

    // wracamy ścieżką powrotną
    for j := 1 to 3 do
    begin
      k := ord(szyfr[j])-65;
      c := chr(65+(ord(c)-65+k) mod 26);
      n := 1;
      while pierscien_szyfr[pierscien[j]][n] <> c do inc(n);
      c := chr(65+(25+n-k) mod 26);
    end;

    // przechodzimy przez łącznicę wtyczkową
    c := lacznica[ord(c)-64];

    // uaktualniamy szyfrogram
    s[i] := c;

  end;

  // wyświetlamy szyfrogram
  writeln(s);
  writeln;

end.
C++
// Symulator Enigmy
// Data: 22.08.2008
// (C)2020 mgr Jerzy Wałaszek
//-----------------------------

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

// definicje elementów Enigmy

const string pierscien_szyfr[5] = {
  "EKMFLGDQVZNTOWYHXUSPAIBRCJ", 
  "AJDKSIRUXBLHWTMCQGZNPYFVOE", 
  "BDFHJLCPRTXVZNYEIWGAKMUSQO", 
  "ESOVPZJAYQUIRHXLNFTGKDCMWB", 
  "VZBRGITYUPSDNHLXAWMJQOFECK"};
const string przeniesienie =  "RFWKA";
const string beben_odwr =  "YRUHQSLDPXNGOKMIEBFZCWVJAT";

int main()
{
  int pierscien[3], i, j, k, n, c;
  bool ruch;
  string szyfr, s, lacznica;


  // odczytujemy konfigurację pierścieni szyfrujących
  cin >> n;
  for(i = 2; i >= 0; i--)
  {
    // numer pierścienia na i-tej pozycji
    pierscien[i] = (n%10)-1;
    n /= 10;
  }

  // odczytujemy położenia początkowe pierścieni
  cin >> szyfr;
  for(i = 0; i < szyfr.length(); i++)
    szyfr[i] = toupper(szyfr[i]);

  // odczytujemy stan łącznicy wtyczkowej
  cin >> s;
  for(i = 0; i < s.length(); i++)
    s[i] = toupper(s[i]);
  lacznica = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
  for(i = 0; i < s.length()-1; i += 2)
  {
    lacznica[s[i]-65]   = s[i+1];
    lacznica[s[i+1]-65] = s[i];
  }

  // odczytujemy szyfrogram
  cin.ignore(256, '\n');
  getline(cin, s);
  for(i = 0; i < s.length(); i++)
    s[i] = toupper(s[i]);

  // szyfrujemy/rozszyfrowujemy szyfrogram
  for(i = 0; i < s.length(); i++)
  {

    // najpierw ruch pierścieni szyfrujących
    for(ruch = true, j = 2; ruch && (j >= 0); j--)
    {
      ruch = (szyfr[j] == przeniesienie[pierscien[j]]);
      szyfr[j]= 65+(szyfr[j]-64)%26;
    }

    // pobieramy znak szyfrogramu
    c = s[i];

    // przechodzimy przez łącznicę wtyczkową
    c = lacznica[c-65];

    // przechodzimy przez pierścienie
    // w kierunku do bębna odwracającego
    for(j = 2; j >= 0; j--)
    {
      k = szyfr[j]-65;
      c = pierscien_szyfr[pierscien[j]][(c-65+k)%26];
      c = 65+(c-39-k)%26;
    }

    // przechodzimy przez bęben odwracający
    c = beben_odwr[c-65];

    // wracamy ścieżką powrotną
    for(j = 0; j < 3; j++)
    {
      k = szyfr[j]-65;
      c = 65+(c-65+k)%26;
      for(n = 0; pierscien_szyfr[pierscien[j]][n] != c; n++);
      c = 65+(26+n-k)%26;
    }

    // przechodzimy przez łącznicę wtyczkową
    c = lacznica[c-65];

    // uaktualniamy szyfrogram
    s[i] = c;

  }

  // wyświetlamy szyfrogram
  cout << s << endl << endl;
  return 0;
}
Basic
' Symulator Enigmy
' Data: 22.08.2008
' (C)2020 mgr Jerzy Wałaszek
'-----------------------------

' definicje elementów Enigmy

Dim pierscien_szyfr (5) As String => {_
  "", "EKMFLGDQVZNTOWYHXUSPAIBRCJ", _
      "AJDKSIRUXBLHWTMCQGZNPYFVOE", _
      "BDFHJLCPRTXVZNYEIWGAKMUSQO", _
      "ESOVPZJAYQUIRHXLNFTGKDCMWB", _
      "VZBRGITYUPSDNHLXAWMJQOFECK"}
Dim przeniesienie As String = "RFWKA"
Dim beben_odwr    As String = "YRUHQSLDPXNGOKMIEBFZCWVJAT"
Dim As String szyfr, s, lacznica
Dim As Integer pierscien(3), i, j, k, n, c, ruch

' odczytujemy konfigurację pierścieni szyfrujących
Input n
For i = 3 To 1 Step -1
  ' numer pierścienia na i-tej pozycji
  pierscien(i) = n Mod 10
  n \= 10
Next

' odczytujemy położenia początkowe pierścieni
Input szyfr
szyfr = Ucase(szyfr)

' odczytujemy stan łącznicy wtyczkowej
Input s
s = Ucase(s)
lacznica = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
For i = 1 To Len(s)-1 Step 2
  Mid(lacznica, Asc(Mid(s, i, 1))-64, 1)   = Mid(s, i+1, 1)
  Mid(lacznica, Asc(Mid(s, i+1, 1))-64, 1) = Mid(s, i, 1)
Next

' odczytujemy szyfrogram
Line Input s
s = Ucase(s)

' szyfrujemy/rozszyfrowujemy szyfrogram
For i = 1 To Len(s)

  ' najpierw ruch pierścieni szyfrujących
  ruch = 1: j = 3
  While (ruch=1) And (j > 0)
    If Mid(szyfr, j, 1) <> Mid(przeniesienie, pierscien(j), 1) _
      Then ruch = 0
    Mid(szyfr, j, 1) = Chr(65+(Asc(Mid(szyfr, j, 1))-64) Mod 26)
    j -= 1
  Wend

  ' pobieramy znak szyfrogramu
  c = Asc(Mid(s, i, 1))

  ' przechodzimy przez łącznicę wtyczkową
  c = Asc(Mid(lacznica, c-64, 1))

  ' przechodzimy przez pierścienie w kierunku
  ' do bębna odwracającego
  For j = 3 To 1 Step -1
    k = Asc(Mid(szyfr, j, 1))-65
    c = Asc(Mid(pierscien_szyfr(pierscien(j)), 1+(c-65+k) _
      Mod 26, 1))
    c = 65+(c-39-k) Mod 26
  Next

  ' przechodzimy przez bęben odwracający
  c = Asc(Mid(beben_odwr, c-64, 1))

  ' wracamy ścieżką powrotną
  For j = 1 To 3
    k = Asc(Mid(szyfr, j, 1))-65
    c = 65+(c-65+k) Mod 26
    n = 1
    While Asc(Mid(pierscien_szyfr(pierscien(j)), n, 1)) <> c
      n += 1
    Wend
    c = 65+(25+n-k) Mod 26
  Next

  ' przechodzimy przez łącznicę wtyczkową
  c = Asc(Mid(lacznica, c-64, 1))

  ' uaktualniamy szyfrogram
  Mid(s, i, 1) = Chr(c)

Next

' wyświetlamy szyfrogram
Print s
Print
End
Python (dodatek)
# Symulator Enigmy
# Data: 29.03.2024
# (C)2024 mgr Jerzy Wałaszek
#-----------------------------

# definicje elementów Enigmy

pierscien_szyfr = [
  "EKMFLGDQVZNTOWYHXUSPAIBRCJ", 
  "AJDKSIRUXBLHWTMCQGZNPYFVOE", 
  "BDFHJLCPRTXVZNYEIWGAKMUSQO", 
  "ESOVPZJAYQUIRHXLNFTGKDCMWB", 
  "VZBRGITYUPSDNHLXAWMJQOFECK"]
przeniesienie = "RFWKA"
beben_odwr = "YRUHQSLDPXNGOKMIEBFZCWVJAT"

# odczytujemy konfigurację pierścieni szyfrujących
n = int(input())
pierscien = [0, 1, 2, 3]
for i in reversed(range(3)):
    # numer pierścienia na i-tej pozycji
    pierscien[i] = (n%10)-1
    n //= 10
# odczytujemy położenia początkowe pierścieni
szyfr = input().upper()
# odczytujemy stan łącznicy wtyczkowej
s = input().upper()
lacznica = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
for i in range(0, len(s)-1, 2):
    p1 = ord(s[i])-65
    p2 = ord(s[i+1])-65
    lacznica = lacznica[:p1]+s[i+1]+lacznica[p1+1:]
    lacznica = lacznica[:p2]+s[i]+lacznica[p2+1:]
# odczytujemy szyfrogram
s = input().upper()
# szyfrujemy/rozszyfrowujemy szyfrogram
for i in range(len(s)):
    # najpierw ruch pierścieni szyfrujących
    j = 2
    ruch = True
    while ruch and (j >= 0):
        ruch = szyfr[j] == przeniesienie[pierscien[j]]
        szyfr = szyfr[:j]+chr(65+(ord(szyfr[j])-64)%26)+szyfr[j+1:]
        j -= 1
    # pobieramy znak szyfrogramu
    c = s[i]
    # przechodzimy przez łącznicę wtyczkową
    c = lacznica[ord(c)-65]
    # przechodzimy przez pierścienie
    # w kierunku do bębna odwracającego
    for j in reversed(range(3)):
        k = ord(szyfr[j])-65
        c = pierscien_szyfr[pierscien[j]][(ord(c)-65+k)%26]
        c = chr(65+(ord(c)-39-k)%26)
    # przechodzimy przez bęben odwracający
    c = beben_odwr[ord(c)-65]
    # wracamy ścieżką powrotną
    for j in range(3):
        k = ord(szyfr[j])-65
        c = chr(65+(ord(c)-65+k)%26)
        n = 0
        while pierscien_szyfr[pierscien[j]][n] != c:
            n += 1
        c = chr(65+(26+n-k)%26)
    # przechodzimy przez łącznicę wtyczkową
    c = lacznica[ord(c)-65]
    # uaktualniamy szyfrogram
    s = s[:i]+c+s[i+1:]
# wyświetlamy szyfrogram
print(s)
print()
Wynik: 
123
ABC
ABCD
WIRXGEBENXAUFXENDE
ASDIQXFZJGWONIMHOT

Uproszczony symulator Enigmy
(C)2020 mgr Jerzy Wałaszek

Kolejność pierścieni szyfrujących

Ustawienia początkowe pierścieni

Stan połączeń łącznicy wtyczkowej

Szyfrogram

.


Na początek:  podrozdziału   strony 
Zespół Przedmiotowy
Chemii-Fizyki-Informatyki
w I Liceum Ogólnokształcącym
im. Kazimierza Brodzińskiego
w Tarnowie
ul. Piłsudskiego 4
©2024 mgr Jerzy Wałaszek

Materiały tylko do użytku dydaktycznego. Ich kopiowanie i powielanie jest dozwolone
pod warunkiem podania źródła oraz niepobierania za to pieniędzy.

Pytania proszę przesyłać na adres email: i-lo@eduinf.waw.pl

Serwis wykorzystuje pliki cookies. Jeśli nie chcesz ich otrzymywać, zablokuj je w swojej przeglądarce.

Informacje dodatkowe.