Bir öğrenci, Alman Enigma kodlarını ilk kıran makineyi yeniden yaptı
Cambridge Üniversitesi’nden yüksek lisans öğrencisi Hal Evans, 1930’ların başlarında Polonyalı matematikçiler tarafından Almanlar tarafından Enigma makineleri aracılığıyla gönderilen gizli mesajların deşifre edilmesine yardımcı olmak için inşa edilen bir makine olan siklometrenin ilk tam işlevli kopyasını başarıyla inşa etti.
Çok büyük bir dizüstü bilgisayarla aynı boyutta, ancak on kilogram değerinde teller, anahtarlar ve rotorlarla çok daha ağır olan siklometrenin 21.yüzyıl versiyonu şu anda Cambridge Üniversitesi’nde elektrik mühendisliği öğretim görevlisi olan Evans’ın öğretmeni Tim Flack’in oturma odasında oturuyor.
Tıpkı orijinal gibi, evans’ın siklometresi, düz metnin Almanların teknolojisi tarafından Enigma şifreleme metnine çevrilebileceği tüm potansiyel yolların dev bir kataloğunu oluşturabilir. Makine, Alman protokolünün ilk günlerinde üretilen her olası Enigma kod parçasının sonuçlarını tanımlama ve kataloglama sürecini yarı otomatik hale getirir.
siklometrenin kriptografik dehanın erken bir örneği olduğunu ve Alan Turing’in İkinci Dünya Savaşı sırasında Alman Enigma kodunu kırmak için kullanılan Bombe’nin geliştirilmesinde büyük rol oynadığını açıkladı.
Flack, verdiği bir demeçte,” turing’in bombası, Polonya yöntemlerinin artık yeterli olmadığı bir noktada ortaya çıktı, çünkü Almanlar güvenliği bu yöntemlerin artık işe yaramayacağı bir noktaya yükseltti ” dedi. “Ancak bletchley Park halkı, Polonyalı kriptograflardan bilgi almadan yaptıklarını yapamazdı.”
Orijinal Polonya siklometresi, 1930’larda kriptolog Marian Rejewski liderliğindeki bir ekip tarafından Almanya ile başka bir savaş tehdidine yanıt olarak inşa edildi. O zamanlar, Almanlar kodlanmış radyo mesajlarını iletmek için Enigma makinesini kullanıyorlardı.
Enigma protokolü, alfabenin 26 harfini karıştıran bir mekanizmaya dayanıyordu. Bir gönderici makineye metin girer, her harf farklı bir klavyede yanması için başka bir harf tetikler. Rastgele yanan karakterlerden oluşan yeni metin, şifre metnini okunabilir düz metne dönüştürmek için alıcının makinesine yazılabilir.
Düz metni ışıklı şifreli metne dönüştüren mekanizma, karmaşık bir harf rotorları, reflektörler ve fiş panoları sistemi ile tanımlandı. Bir Enigma makinesi tipik olarak, her biri alfabenin 26 harfinden birine ayarlanabilen üç rotor seti ile birlikte geldi. Rotorlar ayarlanmış şekilde yerleştirilmiş ve ışık şifreli metin oluşturmak için anahtarı üzerinde olan tanımlanmış emretti.
Genel olarak, bir mesaj göndermeden önce makineyi kurmanın yüz binlerce yolu vardı. Bu kurulum mesajın anahtarını oluşturdu ve mesajların şifresini çözmek için gönderen ve alıcı tarafından paylaşıldı. İşleri daha da zorlaştırmak için, Almanlar anahtarı düzenli olarak değiştirdiler ve Enigma iletişimini neredeyse kırılmaz hale getirdiler.
Flack,” bunu yapmanın bir yolu, bir Enigma mesajı almak, eşleşip eşleşmediğini görmek için birkaç rastgele Olası mesaj yazmak ve ondan ne çıktığını görmek olacaktır, ancak bir eşleşme bulmak için yeterince şanslı olmanız milyonlarca yıl sürecektir ” dedi. “Olasılıkların sayısını azaltmak zorunda kaldınız ve siklometre bunun için inşa edildi.”
Siklometre, Enigma makinesinin 105,456 başlangıç pozisyonunun her birinin özelliklerini hesaplayarak ve indeksleyerek büyük bir olasılık kataloğu oluşturdu. İki arka arkaya Enigma sistemi kullanarak ve Flack’e göre” karmaşık matematiksel teoremler”, makine Enigma’nın tüm permütasyonlarını otomatik olarak yerleştirebildi.
Bu veritabanı oluşturulduktan sonra – o zaman, bir yıl sürdü-günlük anahtarın Alman mesajları için ne olduğunu anlamak için sadece on ila yirmi dakika sürdü, eğer yeterli mesaj yakalandı ve kataloğa başvuruldu.
Flack,” bu Polonyalı matematikçilerin şaşırtıcı başarısı, saf matematik, çok sayıda yakalanan mesaj, biraz şans ve biraz deneme yanılma kullanarak, her şeyin askeri Enigma makinesinde nasıl bağlandığını çıkarmayı başardılar ” dedi.
Bir yıldan fazla bir süre geçti ve siklometrenin modern bir kopyasını elde etmek için yüksek motivasyonlu bir öğrenci aldı-orijinal makineyi yeniden üretmenin maliyeti ve mekanik karmaşıklığı nedeniyle daha önce hiç yapılmamış bir başarı. Bazı yazılım sürümleri mevcut olsa da, on yıllardır eski donanımın yeniden yaratılması, Flack’e göre, “görkemli bir başarısızlıkla sonuçlandı”.
Öğrencisi Hal Evans, araştırmasını, makinenin mekanik ve fiziksel tasarımlarını çizmek için siklometre hakkında hayatta kalan sınırlı tarihsel bilgilere dayandırdı. Evans, Almanya’daki uzman bir makinistten birkaç bin parçadan oluşan reflektörleri ve rotorları tedarik etti; ancak kopyanın geri kalan bileşenlerini üniversitenin mühendislik bölümünde sıfırdan üretti.
Flack, öğrencisinin ısrarını övdü:” o uzlaşmaz bir adam ” dedi. “Bu şeyi orijinal makineye mümkün olduğunca sadık hale getirmek istedi. Örneğin, ön paneller bu günlerde elde edilmesi zor olan Ebonitten yapılmıştır ve yine de plastikten yapılmış olabilir veya bazı bitler 3D basılmış olabilir.”
Son makine, orijinalin tam bir kopyasıdır, ipek yalıtımlı kablolama ve waxen-keten kablo bağlama ile tamamlanır. Bu, projenin sorunsuz bir şekilde ilerlediği anlamına gelmez: Flack, örneğin, iki rotor sistemi setinin çeşitli anahtarlar ve ampullerle birleştirilmesi gereken zor anı hatırladı.
“Rotor sistemleri setlerinden gelen 26 ayrı kabloya ve daha sonra ampullere ve anahtarlara giden tüm iç kablolara sahip olduğumuzu hayal etmelisiniz. Bu telleri kestikten sonra, biraz geri döndürülemez,” dedi Flack. “Her şeyi birbirine bağladığınız bu inanç sıçramasını yapmak zorunda kaldık.”
Bunu riske atmak yerine, ekip teknolojiyi ilk önce bir baskılı devre kartında test etti. Haklı olarak: ortaya çıktığı gibi, sistem ilk kez işe yaramadı. Makineyi hata ayıkladıktan sonra, Evans ve öğretmeni, sorunun sadece hatalı bir lehimli eklemden geldiğini fark etti ve çok geçmeden, siklometre tüm bu yıllardan sonra tekrar çalışmaya başladı.