恩尼格玛密码机基本原理
09恩尼格玛密码机
Bletchley Park
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Alan Turing
Alan Mathison Turing, 1912~1954 英国数学家
Alan Turing
Turing先大量搜集历史讯息并分析密文 发现密文有固定结构 可由讯息发送时间和来源，预测讯息内 容
Enigma 安全分析(2/2)
加上以下变化
反射器种类 滚轮上Ringsettings设定
Enigma可能设定数可达1023
破解Enigma
猎杀U-571 (2000年)
赞扬海军士官窃走 U-571 上的密码机 (Enigma)，而使联军获胜之关键
联军获胜应归功于破解Enigma之数学家 们 此剧情纯为虚构
Rotor II
In: 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 Out: 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
Rotor III
In: 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 Out: 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
每天早上6点，德国将发出加密的气象讯息 讯息必有 “wetter” 字眼 此为破解之线索
破解Enigma
Turing在心中想象三台Enigma
第一台滚轮设为S 第二台滚轮设为S+1 第三台滚轮设为S+3
S w S+1 e S+2 t S+3 t S+4 e S+5 r
二战“恩尼格玛”ENIGMA(意为哑谜)密码机(图)
“恩尼格玛”ENIGMA(意为哑谜)密码机美国大片《U-571》告诉人们“埃尼格玛”密码机是战争中同盟国费尽心机想要获得的尖端秘密，是战胜德国海军潜艇的关键所在。
历史也确实如此，对于潜艇作战尤其是德国海军的“狼群”战术来说，无线电通讯是潜艇在海上活动获取信息通报情况的最重要的手段，而“埃尼格玛”密码机则是关乎整个无线电通讯安全的设备，其重要性可想而知。
英军跳帮小组乘小艇接近德国海军U-505号潜艇，数十分钟后获得了“恩尼格玛”密码机自从无线电和摩尔斯电码问世后，军事通讯进入了一个崭新的时代，但是无线电通讯完全是一个开放的系统，在己方接受电文的同时，对方也可“一览无遗”，因此人类历史上早就伴随战争出现的密码也就立即与无线电结合，出现了无线电密码。
直到第一次世界大战结束，所有无线电密码都是使用手工编码，毫无疑问，手工编码效率极其低下，同时由于受到手工编码与解码效率的限制，使得许多复杂的保密性强的加密方法无法在实际中应用，而简单的加密方法又很容易被破译，因此在军事通讯领域，急需一种安全可靠而又简便有效的方法。
1918年德国发明家亚瑟·谢尔比乌斯（Arthur Scherbius）和理查德·里特（Richard Ritter）创办了一家新技术应用公司，曾经学习过电气应用的谢尔比乌斯想利用现代化的电气技术来取代手工编码加密方法，发明一种能够自动编码的机器。
谢尔比乌斯给自己所发明的电气编码机械取名“埃尼格玛”（ENIGMA，意为哑谜），乍看是个放满了复杂而精致的元件的盒子，粗看和打字机有几分相似。
可以将其简单分为三个部分：键盘、转子和显示器。
“恩尼格玛”密码机键盘一共有26个键，键盘排列和现在广为使用的计算机键盘基本一样，只不过为了使通讯尽量地短和难以破译，空格、数字和标点符号都被取消，而只有字母键。
键盘上方就是显示器，这可不是现在意义上的屏幕显示器，只不过是标示了同样字母的26个小灯泡，当键盘上的某个键被按下时，和这个字母被加密后的密文字母所对应的小灯泡就亮了起来，就是这样一种近乎原始的“显示”。
德国人自诩牢不可破的恩尼格玛密码体系，如何被波兰人用炸弹轰开
德国人自诩牢不可破的恩尼格玛密码体系，如何被波兰人用炸弹轰开第二次世界大战中，正面战场的烽火备受瞩目，似乎后人的目光都放在了波澜壮阔的战争中。
然而在秘密战线上，同盟国和轴心国围绕着情报所展开的较量也一点不比正面战场差。
今天笔者就给大家讲述，有关恩尼格玛密码机和“炸弹”的故事。
一．天书一样的恩尼格玛密码机密码，这个词大家一定很熟悉，我们在影视剧里常常听到这个词。
在战争中，无线电报要不被人解读，就得在无线电发报时，按照密码本来发报。
因为无线电的坏处是，你能接收，别人也可以。
在第一次世界大战和此后的一段时间里，英国对于德国的无线电破译一向是精准而高效。
但到了1926年，英国收到的德国无线电报突然都成了一份份天书，根本无法破译，这是怎么回事呢？原因就在于这个小盒子，就是图里的，这个东西叫做恩尼格玛密码机，名字有点绕口，它的原理一样绕口。
在它的内部有叫做转子的零件，这个转子才是关键。
看到这个图里的恩尼格玛密码机没有，很像是我们现在用的键盘吧？其实也就是这么一回事。
它的特点在于，你第一次按下A键，上面对应的灯泡亮起来的，却可能是B灯，这就是转子的作用。
同一个字母在明文的不同位置时，可以被不同的字母替换，而密文中不同位置的同一个字母，又可以代表明文中的不同字母，这种加密方式在密码学上被称为“复式替换密码”。
但是，这样很容易被发现规律，所以德国又加了两个转子，当第一个转子转动整整一圈以后，它上面有一个齿轮拨动第二个转子，使得它的方向转动一个字母的位置。
假设第一个转子已经整整转了一圈，按A键时显示器上D灯泡亮；当放开A键时第一个转子上的齿轮也带动第二个转子同时转动一格，于是第二次键入A时，加密的字母可能为E；再次放开键A时，就只有第一个转子转动了，于是第三次键入A时，与之相对应的字母就可能是F了。
如此一来，重复的概率就达到26x26x26=17576个字母之后，想要抓住规律，谈何容易？而在它的内部，还有反射器，这张恩尼格玛密码机的原理图显示了，恩尼格玛密码机的运作原理——按下A键后机器是如何将它显示成D键的（灯D发亮），而按下D键的同时灯A也会发亮，但是按下A键是永远不会使灯A发亮的，这是因为恩尼格玛密码机安装有反射器。
enigma记忆方法
enigma记忆方法【原创实用版5篇】篇1 目录1.概述 Enigma 记忆方法的背景和原理2.Enigma 记忆方法的具体步骤3.Enigma 记忆方法的优点与局限性4.结论：Enigma 记忆方法在实际应用中的价值篇1正文1.概述 Enigma 记忆方法的背景和原理Enigma 记忆方法是一种基于古老记忆技巧的现代记忆法。
它的名字来源于古希腊语中的“enigma”，意为“谜题”。
这种方法主要利用了我们大脑对图像和故事的记忆能力，通过将信息转化为生动的画面和情节，帮助我们更好地记忆和回忆。
2.Enigma 记忆方法的具体步骤Enigma 记忆方法可以分为以下几个具体步骤：(1) 联想：首先，将需要记忆的信息转化为一个具体的图像或场景。
可以选择一个与信息相关的地点、人物或物品，将其与信息形成联系。
(2) 组织：将联想出的图像或场景按照一定的顺序排列，形成一个有逻辑的故事线。
每个图像或场景都应与上一个场景有一定的关联，以便于记忆和回忆。
(3) 记忆：通过反复回忆和重述这个故事线，将信息深深地印入脑海。
在回忆过程中，可以适当添加一些细节，使得故事更加生动有趣。
(4) 检索：在需要使用这些信息时，通过回忆故事线中的各个场景，提取出相应的信息。
3.Enigma 记忆方法的优点与局限性Enigma 记忆方法的优点主要体现在以下几个方面：(1) 提高记忆效果：通过将信息转化为生动的画面，提高了大脑对信息的记忆和存储能力。
(2) 增强回忆能力：通过构建一个有逻辑的故事线，使得回忆过程更加有序和高效。
(3) 增加趣味性：Enigma 记忆方法让记忆过程变得更加有趣，提高了学习的积极性。
然而，Enigma 记忆方法也存在一定的局限性：(1) 对联想能力的要求较高，可能不适合所有人。
(2) 记忆效果的好坏与故事线的构建和个人记忆能力有很大关系，需要一定时间的练习和摸索。
4.结论：Enigma 记忆方法在实际应用中的价值尽管 Enigma 记忆方法存在一定的局限性，但在实际应用中，它依然具有很高的价值。
恩尼格码密码机制作图解
恩尼格码密码机制作图解这个作品是2013年无线电单片机竞赛的亚军。
感谢所有支持这个作品的你们！在对称加密学当中，恩尼格码机绝对是承前启后的存在。
它将密码学研究从以前的语言文字学中心完全转移到了数学身上。
在这里牵涉的密码并不是我们平时邮箱、银行帐号那种狭义概念，那种顶多叫做口令。
这里说的密码就是通过某种转换规律方式，把一篇文章变得面目全非，非常人能阅读，以达到保密效果。
这篇文章适于电脑控、军事控、历史控、数学控阅读，请做好烧脑准备。
第1步：在对称加密学当中，恩尼格码机绝对是承前启后的存在。
它将密码学研究从以前的语言文字学中心完全转移到了数学身上。
在这里牵涉的密码并不是我们平时邮箱、银行帐号那种狭义概念，那种顶多叫做口令。
这里说的密码就是通过某种转换规律方式，把一篇文章变得面目全非，非常人能阅读，以达到保密效果。
这篇文章适于电脑控、军事控、历史控、数学控阅读，请做好烧脑准备。
这是我们的初号机。
以下教程将手把手教你如何完美山寨史上著名的德国恩尼格玛密码机（以下称哑谜机，不清楚历史的可以到维基、百度等地方脑补一下）。
这个基于Arduino 的开源程序能够加解密任何哑谜机M4型（海军型）的信息。
这个第一台全功能开源完美哑谜机复制品是根据sketchsk3tch写的《Kid’s Game to Arduino Enigma Machine》（从儿童玩具到Arduino恩尼格玛机）所作。
采用多路复用LED电路，仅用38个针脚的115个发光二极管和4个针脚的36个按键所连接的整个电路，全靠在键盘回路里准确放置的电阻以及P型号晶体管得以实现。
要不然，4个16段显示器，以及每个按键上的LED将大幅增加所需针脚总量，即使用了Arduino。
11恩尼格玛解析
恩尼格玛密码机的设置包含： • 转子：转子的结构及顺序。 • 起始位置：由操作员决定，发送每条消息时都不一 样。 • 字母环：字母环与转子线路的相对位置。 • 接线板：接线板的连线。 • 在末期版本中还包括了反射器的线路。
恩尼格玛密码机保密原理
这是恩尼格玛机旋转盘组。三个旋转盘位于右边的固 定介面和左边（标著B）的反射器两个装置之间。与其 它旋转机相同的是，恩尼格玛机也结合了机械系统与电 子系统。机械系统包括了一个包含了字母与数字的键盘， 相邻地排列在一个轴上的一系列名为“旋转盘”的旋转 圆盘，还有一个在每次按键后就使一个或几个旋 转盘 旋转的装置。各种恩尼格玛机上的机械系统都不同，但 是，但是它们之间最大的共同点就是在每次按键后最右 边的旋转盘都会旋转，并且有些时候与它相邻的一些旋 转盘也会旋转。旋转盘持续的旋转会造成每次按键后得 到的加密字母都会不一样。
恩尼格玛密码机的操作步骤
• 德军的各支部队使用一些 不同的通讯线路，每条线 路中的恩尼格玛密码机都 有不同的设置。为了使一 条信息能够正确地被加密 及解密，发送信息与接收 信息的恩尼格玛密码机的 设置必须相同；转子必须 一模一样，而且它们的排 列顺序，起始位置和接线 板的连线也必须相同。所 有这些设置都需要在使用 之前确定下来，并且会被 记录在密码本中。
• 德国使用的军用版德国防卫军恩尼格玛机是最常被人 们提到的版本。由于盟军的密码学家能够破译大量由 这种机器加密的信息，恩尼格玛机的名声也就变得不 怎么好了。1932年，波兰密码学家马里安· 雷耶夫斯基， 杰尔兹· 罗佐基和亨里克· 佐加尔斯基破译了这种机器 的密码。1939年中期，英国和法国得到了破译此密码 的方法。盟军的情报部门将破译出来的密码称为 ULTRA，这极大地帮助了盟军。ULTRA到底有多大 贡献，现在还在争论中，但是对它的一个典型评价就 是盟军对德胜利，只因为盟军破译了德国的密码而提 前了两年。
恩尼格玛密码机课件
恩尼格玛密码机的破解历程提醒我们，信息安全面临着巨大的挑战，需要不断加强加密算法的研究和应用，提高 信息传输和存储的安全性。
信息安全机遇
随着信息技术的发展和网络安全需求的增加，信息安全领域也孕育着巨大的机遇。通过不断创新和完善技术手段， 可以更好地保护信息资产和网络空间的安全。
THANKS
输出密文
将生成的密文输出，完成加密过 程。
恩尼格玛密码机的密钥管理1 23Fra bibliotek密钥生成
恩尼格玛密码机使用多个转子和插线板来生成密钥，每个转 子和插线板的组合都不同，增加了密钥的复杂性。
密钥存储
为了确保密钥的安全性，恩尼格玛密码机采用特殊的存储方 式来保存密钥，防止密钥被非法获取。
密钥更换
为了防止密钥被破解，恩尼格玛密码机允许用户定期更换密 钥，提高加密的安全性。
为密码学的发展奠定了基础。
英国布莱切利园的破解工作
英国布莱切利园是二战期间盟军最重要的情报中心之一，负责破解德军的恩尼格玛 密码机。
在这里，英国数学家和工程师们利用波兰数学家提供的破解方法和自己的技术，成 功地破解了恩尼格玛密码机。
英国的破解工作为盟军在二战中的胜利做出了重要贡献，同时也为现代密码学的发 展奠定了基础。
在第二次世界大战期间，德国军队广泛使用恩尼格玛密码机进行通信加密，确 保了军事机密的保密性。
对盟军的影响
由于恩尼格玛密码机的复杂性，盟军在战争初期难以破译德军的通信，对作战 计划和行动造成了困扰。
02
恩尼格玛密码机的加密方式
恩尼格玛密码机的转子与插线板
转子
恩尼格玛密码机使用多个转子来加密信息，每个转子都有不同的旋转方式和位置， 增加了加密的复杂性。
恩尼格码密码机
•
起初，日本海军对美国情报工作的加强深为 顾虑。他们担心自己密码的安全。但此时日本 的法西斯盟友德国却给日本打了保票。德国称 日本如果使用德国制造的密码机，就可以万无 一失。德国愿意援助日本一船德国最新的密码 机。对于从天而降的好事，日本当然欣然接受。 很快，日本海军就大量地使用了德国的这种密 码机。随后日军越发狂妄起来。他们觉得可以 不再为自己密码的安全性担心了。
在密码学史中，恩尼格玛密码机（德语：Enigma，又译哑谜 机，或谜）是一种用于加密与解密文件的密码机。确切地说，恩 尼格玛是一系列相似的转子机械的统称，它包括了一系列不同的 型号。恩尼格玛在1920年代早期开始被用于商业，也被一些国 家的军队与政府采用过，在这些国家中，最著名的是第二次世界 大战时的纳粹德国。
第二次世界大战结束后，英国政府仍然对德国 海军使用的“恩尼格玛”密码严加保密，并拆 毁了所有战时研制出来的密码破译机及相关图 纸资料。当时参与密码破译的布莱切利公园工 作人员也在遣散前发誓绝不透露任何消息。直 到上个世纪八、九十年代，随着计算机加密技 术的发展，“恩尼格玛”密码大大落伍，英国 政府才将部分密码公布了出来。现在，大多数 当年的密码都被业余密码破译爱好者破解了， 只剩下少数信息仍没有答案。
•
• 1940年3月14日，第一台图灵“炸弹”在布莱奇利庄 园投入使用。不久，它便成功破译了第一份恩尼格玛 密码情报。温特伯山姆在亲自把这份情报呈送给空军 情报主任麦得赫斯特时，兴奋地说：“从此以后，德 国人的绝密情报对于我们来说，完全是一本可以阅读 的书了。”可是，最初的“炸弹”运行非常慢，有时 要一个星期才能找到一个密钥，这对瞬息万变的战场 形势而言，可以说毫无用处。为此，著名数学家戈 登· 韦尔什曼带领一些工程师对“炸弹”进行了大规模 改进。改进后的“炸弹”运行效率大大提高。一般一 台“炸弹”可以在一个小时里找到一个密钥。到1941 年底，庄园已经拥有了12台图灵“炸弹”，到1943年 3月，增加到了60台。破译恩尼格玛密码的工作已经 变得十分容易了。
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恩尼格玛密码机的基本原理
恩尼格玛密码机最早由德国发明家亚瑟·谢尔比乌斯（Arthur Scherbius）和理查德·里特（Richard Ritter）发明，整个密码机乍看是个放满了复杂而精致的元件的盒子，可以将其简单分为三个部分：键盘、转子和显示器。
键盘一共有26个键，键盘排列和现在广为使用的计算机键盘基本一样，但为了使通讯尽量地短和难以破译，空格、数字和标点符号都被不存在，只有字母键。
键盘上方就是显示器为标示了同样字母的26个小灯泡，当键盘上的某个键被按下时，和这个字母被加密后的密文字母所对应的小灯泡就亮了起来，就是这样一种近乎原始的“显示”。
在显示器的上方是三个直径6厘米的转子，它们的主要部分隐藏在面板下，是“恩尼格玛”密码机最核心关键的部分。
当按下键盘上的一个字母键，相应加密后的字母在显示器上通过灯泡闪亮来显示，而转子就自动地转动一个字母的位置。
举例来说，当第一次键入A，灯泡B亮，转子转动一格，各字母所对应的密码就改变了。
第二次再键入A 时，它所对应的字母就可能变成了C；同样地，第三次键入A时，又可能是灯泡D亮了。
同一个字母在明文的不同位置时，可以被不同的字母替换，而密文中不同位置的同一个字母，又可以代表明文中的不同字母，这不是简单的字母替换，因此字母频率分析法在此丝毫无用武之地。
这种加密方式在密码学上被称为“复式替换密码”。
但是如果连续键入26个字母，转子就会整整转一圈，回到原始的方向上，这时编码就和最初重复了。
而在加密过程中，重复是最大的破绽，因为这可
以使破译密码的人从中发现规律。
于是“恩尼格玛”又增加了一个转子，当第一个转子转动整整一圈以后，它上面有一个齿轮拨动第二个转子，使得它的方向转动一个字母的位置。
假设第一个转子已经整整转了一圈，按A键时显示器上D灯泡亮；当放开A键时第一个转子上的齿轮也带动第二个转子同时转动一格，于是第二次键入A时，加密的字母可能为E；再次放开键A时，就只有第一个转子转动了，于是第三次键入A时，与之相对应的就是字母就可能是F了。
因此只有在26ｘ26＝676个字母后才会重复原来的编码。
而事实上“恩尼格玛”有三个转子（二战后期德国海军使用的“恩尼格玛”有四个转子），那么重复的概率就达到26ｘ26ｘ26＝17576个字母之后。
在此基础上谢尔比乌斯十分巧妙地在三个转子的一端加上了一个反射器，把键盘和显示器中的相同字母用电线连在一起。
反射器和转子一样，把某一个字母连在另一个字母上，但是它并不转动。
乍一看这么一个固定的反射器好像没什么用处，它并不增加可以使用的编码数目，但是把它和解码联系起来就会看出这种设计的别具匠心了。
当一个键被按下时，信号不是直接从键盘传到显示器，而是首先通过三个转子连成的一条线路，然后经过反射器再回到三个转子，通过另一条线路再到达显示器上，比如说上图中A键被按下时，亮的是D灯泡。
如果这时按的不是A键而是D键，那么信号恰好按照上面A键被按下时的相反方向通行，最后到达A灯泡。
换句话说，在这种设计下，反射器虽然没有象转子那样增加不重复的方向，但是它可以使解码过程完全重现编码过程。
使用“恩尼格玛”通讯时，发信人首先要调节三个转子的方向（而这个转子的初始方向就是密匙，是收发双方必须预先约定好的），然后依次键入明文，并把显示器上灯泡闪亮的字母依次记下来，最后把记录下的闪亮字母按
照顺序用正常的电报方式发送出去。
收信方收到电文后，只要也使用一台“恩尼格玛”，按照原来的约定，把转子的方向调整到和发信方相同的初始方向上，然后依次键入收到的密文，显示器上自动闪亮的字母就是明文了。
加密和解密的过程完全一样，这就是反射器的作用，同时反射器的一个副作用就是一个字母永远也不会被加密成它自己，因为反射器中一个字母总是被连接到另一个不同的字母。
“恩尼格玛”加密的关键就在于转子的初始方向。
当然如果敌人收到了完整的密文，还是可以通过不断试验转动转子方向来找到这个密匙，特别是如果破译者同时使用许多台机器同时进行这项工作，那么所需要的时间就会大大缩短。
对付这样“暴力破译法”（即一个一个尝试所有可能性的方法），可以通过增加转子的数量来对付，因为只要每增加一个转子，就能使试验的数量乘上26倍！不过由于增加转子就会增加机器的体积和成本，而密码机又是需要能够便于携带的，而不是一个带有几十个甚至上百个转子的庞然大物。
那么方法也很简单，“恩尼格玛”密码机的三个转子是可以拆卸下来并互相交换位置，这样一来初始方向的可能性一下就增加了六倍。
假设三个转子的编号为1、2、3，那么它们可以被放成123－132－213－231-312－321这六种不同位置，当然现在收发密文的双方除了要约定转子自身的初始方向，还要约好这六种排列中的一种。
而除了转子方向和排列位置，“恩尼格玛”还有一道保障安全的关卡，在键盘和第一个转子之间有块连接板。
通过这块连接板可以用一根连线把某个字母和另一个字母连接起来，这样这个字母的信号在进入转子之前就会转变为另一个字母的信号。
这种连线最多可以有六根（后期的“恩尼格玛”甚至达到十根连线），这样就可以使6对字母的信号两两互换，其他没有插上连线
的字母则保持不变。
——当然连接板上的连线状况也是收发双方预先约定好的。
就这样转子的初始方向、转子之间的相互位置以及连接板的连线状况就组成了“恩尼格玛”三道牢不可破的保密防线，其中连接板是一个简单替换密码系统，而不停转动的转子，虽然数量不多，但却是点睛之笔，使整个系统变成了复式替换系统。
连接板虽然只是简单替换却能使可能性数目大大增加，在转子的复式作用下进一步加强了保密性。
经过这样处理，要想通过“暴力破译法”还原明文，需要试验的数量：三个转子不同的方向组成了26ｘ26ｘ26＝17576种可能性；三个转子间不同的相对位置为6种可能性；连接板上两两交换6对字母的可能性则是异常庞大，有100391791500种；于是一共有17576ｘ6ｘ100391791500，其结果大约10000000000000000，即一亿亿种可能性！这样庞大的可能性，即便能动员大量的人力物力，要想靠“暴力破译法”来逐一试验可能性，那几乎是不可能的。
而收发双方，则只要按照约定的转子方向、位置和连接板连线状况，就可以非常轻松简单地进行通讯了。
这就是“恩尼格玛”密码机的保密原理。