11恩尼格玛解析
09恩尼格玛密码机
Bletchley Park
/
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
恩尼格玛
恩尼格玛密码宣告了手工编码技术的结束，奠定了计算机加密技术的基础。
在二战中，德国凭借这种号称“永远无法破译的超级密码”取得了一个又一个令自己兴奋的战果。
可是当德国人还陶醉于自己的“无敌发明”时，恩尼格玛密码却已经悄悄地成为了英国人手中的利器……天上掉下馅饼1928年的一天，华沙海关检查站突然接到德国驻波兰大使馆的紧急通知，要求立即交付德国外交部邮寄给它的一包邮件。
看到德国人如此焦急，波兰人感到十分怀疑和好奇。
他们一方面敷衍说邮件尚未收到，另一方面则将这包邮件转交给了波兰情报部门。
波兰情报人员惊喜地发现邮件里装的竟是德国人吹嘘的“永远无法破译”的恩尼格玛密码机(“恩尼格玛”一词源自希腊语Enigma，意指“不可思议的东西”)。
得到这个从天而降的“宝贝”，波兰情报人员欣喜若狂。
他们在弄清其内部的连线关系和基本构造后，把邮件按原样封好，然后不动声色地交给德国大使馆。
随后，他们很快从波兹南大学调来3名数学家，开始了对恩尼格玛密码的破译研究。
经过艰苦的工作，终于到1934年，波兰人研究出了破译恩尼格玛密码的方法。
波兰人的信心因此而空前高涨。
可是，德国人在1937年又对恩尼格玛密码机作了大幅度改进。
如此一来，仅凭波兰的设备和财力，研究很难再继续维持下去。
无奈，1939年7月25日，波兰情报部门邀请英国和法国的情报部门共商合作破译恩尼格玛。
它们商定了具体的分工：波兰继续从事数学理论方面的工作，法国通过间谍活动获取相关情报，英国负责研制破译机器。
不过，仅仅两个多月后，波兰就在法西斯德国的铁蹄下亡国了。
华沙破译小组的部分成员被迫辗转法国继续进行研究。
可惜的是，1940年6月，法国也战败投降，研究人员们纷纷四散逃亡。
这样，破译恩尼格玛密码的重任全部落到了英国人身上。
神奇的图灵“炸弹”1939年7月，英国情报部门在伦敦以北约80公里的一个叫布莱奇利的地方征用了一所庄园。
一个月后，鲜为人知的英国政府密码学校迁移到此。
不久，一批英国数学家也悄悄来到这所庄园，破译恩尼格玛密码的工作进入了冲刺阶段。
密码的历史ppt课件
书中第五章出现方表：
ABCD E FGHIJ K
L MMNiliOtaPrQy-R-S--TMUjVnlW。X。Y Z
A -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
B -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
5
姓名和头衔的象形文字加密 左：明文 右：密文
6
阴符 阴书
中国
7
一套阴符包括尺寸不等，形状各异的符， 每只符都表示特定的含义，而阴符的形状和表 达的意思是事先约定好的，所以收信人在接到 发信人的阴符后，可以明白其意思。
最初的“阴符”是竹制的，后又改用木片、 铜片。。“阴符”上无文字，无图案，传“符” 人不知“符”中含义，即使被俘，叛变投敌， 敌人也难以知道“符”的内容。
接线板
接线板上的每条线都会连接一对字母。这些线的作用就 是在电流进入转子前改变它的方向。
29
密钥的可能性
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 这样庞大的可能性，换言之，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。
修泽遗迹出土的字 碑，记载1-8 与 32-35 的数字
11
斯巴达的scytale
尼西米记11章逐节讲解
尼西米记11章逐节讲解尼西米记11章是关于犹太人居住在耶路撒冷的记载，这一章节主要讲述了关于城市的人口普查以及居民的分配安排。
在这一章节中，尼西米领导下的犹太人民经历了许多挑战和困难，但他们仍然坚定地坚守信仰，重建耶路撒冷的城墙，并努力维护自己的传统和文化。
在尼西米记11章的第一节中，提到了犹太人民的普查。
他们在那里居住的城市是如何被选中，以及他们如何自愿决定留在那里。
这显示了人们对他们的祖国和信仰的忠诚，以及他们愿意为这些价值觉得自豪。
在接下来的几节中，描述了犹太人如何安排自己的居住，以及城市的管理和组织。
他们按照家族和职业的不同来分配人口，以确保城市的有序运作和管理。
这种分配方式不仅体现了尼西米的领导能力，也展示了犹太人民的团结和互助精神。
尼西米记11章还提到了关于祭司和利未人的分配。
祭司和利未人在犹太人社会中担负着重要的宗教职责，他们的存在和职能是保障犹太人民的宗教生活和传统的重要组成部分。
他们在城市的安排和分配中起着重要的作用，保障了宗教仪式和传统的继续传承。
在尼西米记11章的最后几节中，讲述了关于耶路撒冷城的防卫和保卫的安排。
犹太人民努力修复和加固城墙，以确保他们的城市不会受到外敌的侵袭和危害。
他们的努力和团结最终使得城市的安全得到了保障，人们可以在这里安居乐业，继续发展和传承自己的文化和传统。
总的来说，尼西米记11章是一段关于犹太人民的坚韧和团结的记载。
他们在面对挑战和困难的时候，始终保持信念和团结，努力维护自己的宗教和传统，重建耶路撒冷的城市和社会秩序。
他们的故事激励着后人，教导人们如何在困难时刻保持信念和团结，坚持自己的价值和信仰。
【本文总字数：393字】。
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。
破解不能：世界八大最强密码
破解不能：世界八大最强密码摇摇晃晃小姐 2011-06-08 16:02:03男子神秘死亡的唯一线索，神秘宝藏的埋藏地点，CIA 总部的终极秘密„„这些事件的共通点是什么？密 码！《新科学家》杂志 5 月 21 日刊登了科学记者麦格雷戈·坎贝尔撰写的专题报道，介绍了至今无人能解 的八个密码。
真相是什么？一起来看看吧！1．谋杀之谜：萨默顿男子的神秘死亡事件写在波斯诗人欧迈尔的诗集《鲁拜集》书页上的密码，这串密码是揭示“萨默顿男子”真实 身份的仅存线索。
1948 年，在一个温暖的夏日夜晚，目击者看见一名穿着讲究的男子躺在南澳大利亚萨默顿 （Somerton）的海滩上。
第二天早晨 6 点 30 分，男子仍未挪动地方——他已经死了。
尸检显示男子的器官损伤与中毒情况相符， 但是没有发现体内有外来物质。
遗留物品中没有 能证明身份的东西， 警方的档案库中也没有男子的指纹记录和牙科病历。
尸体上的衣服没有 标签，在一个如此清爽宜人的夏夜，他的穿着显得有些厚重，这说明这名男子不是当地人。
于是， 传说中的“萨默顿男子”诞生了。
他是澳大利亚历史上最神秘的死亡谜题。
直到今天， 我们仍不知道他是谁——穿着得体的醉汉， 孤独凄凉的爱人， 还是俄罗斯间谍？各种猜测层 出不穷，但事实真相却只有一个。
不过，萨默顿男子确实留下了一串密码。
尸体发现六个月后，调查人员发现了隐藏在男子裤子口袋里的小纸片，纸片上仅仅写着 “Tamam Shud”，在波斯语中是“结束”的意思。
调查人员的这一发现又给案件带来了新的 线索。
一个人把他的汽车停放在案发海滩附近，车没有上锁，后来他发现车内多了一本波斯 诗人欧迈尔（Omar Khayyam）的《鲁拜集（The Rubaiyat）》。
书的最后一页撕掉了一部分， 撕掉的部分与萨默顿男子口袋中的小纸片相吻合。
这本书的后面用潦草的字迹写有一串字母 组成的密码。
警察追踪其它线索都走进了死胡同。
密码学
密码学英文是Cryptography。
源自希腊语kryptós（隐藏的）和gráphein（书写）。
是研究如何隐密地传递信息的学科。
现代的密码学是一般被认为是数学和计算机科学的分支。
在信息论里也有涉及。
密码学的首要目的是隐藏讯息的涵义，并不是隐藏讯息的存在。
密码学也促进了计算机科学。
特别是在於电脑与网路安全技术的发展。
先介绍几个术语：1.加密(encryption)算法指将普通信息（明文,plaintext）转换成难以理解的资料（密文,ciphertext）的过程。
与之相反的是解密(decryption)算法。
两者统称加解密。
加解密包括两部分：算法和密钥。
密钥是一个加解密算法的秘密参数，通常只通讯者拥有。
2.密码协议（cryptographic protocol）:指使用密码技术的通信协议（communication protocol）。
加解密演算法和密码协议是密码学研究的两大课题。
经典密码学近代以前的密码学。
只考虑信息的机密性（confidentiality）。
西方世界的最早的起源可以追述到秘密书信。
希罗多德的《历史》中就记载过。
介绍一下最古典的两个加密技巧：1.移位式（Transposition cipher）：将字母顺序重新排列。
例如Dave is killer变成Adev si likrel2.替代式（substitution cipher）：有系统地将一组字母换成其他字母或符号。
例如fly at once变成gmz bu podf（每个字母用下一个字母取代）。
凯撒密码是最经典的替代法，据传由古罗马帝国的皇帝凯撒发明。
用在与远方将领的通讯上，每个字母被往后位移三格字母所取代。
下面讲一下密码在近代以前的种种记载：早期基督徒使用密码学模糊他们写作的部份观点以避免遭受迫害。
666或部分更早期的手稿上的616是新约基督经启示录所指的野兽的数字常用来暗指专迫害基督徒的古罗马皇帝尼禄（Nero）。
恩格尼玛密码如何破解解读
∙恩格尼玛密码如何破解∙【广告】就是苏德战争中那个，某位数学高手解一下。
好评率：100%这可不是一般人可以破出来的，一般的数学家也是不好解的，不过恩尼格玛机是依据维热那尔密码为原理的，第一个破解维热那尔密码的人就是英国人查尔斯·巴比奇。
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础一样，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”。
在显示器的上方是三个直径6厘米的转子，它们的主要部分暗藏在面板下，转子才是“恩尼格玛”密码机最核心关键的部分。
如果转子的作用仅仅是把一个字母换成另一个字母，那就是密码学中所说的“简单调换密码”，而在公元九世纪，阿拉伯的密码破译专家就已经能够娴熟地运用统计字母出现频率的方式来破译简单调换密码，柯南•道尔在他著名的福尔摩斯探案《跳舞的小人》里就非常详细地叙述了福尔摩斯使用频率统计法破译跳舞人形密码（也就是简单调换密码）的进程。
——之所以叫“转子”，因为它会转！这就是关键！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地位。
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。
——这就是“恩尼格玛”难以被破译的关键所在，这不是一种简单调换密码。
同一个字母在明文的不同地位时，可以被不同的字母调换，而密文中不同地位的同一个字母，又可以代表明文中的不同字母，字母频率剖析法在这里丝毫无用武之地了。
这种加密方法在密码学上被称为“复式调换密码”。
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。
在忧患中生存的名人故事
在忧患中生存的名人故事在历史中，我们可以找到许多名人故事，这些故事中的人们在忧患中生存下来，展现出坚韧和勇气的品质。
以下是其中一些令人印象深刻的名人故事。
1. 艾伦·图灵（Alan Turing）：在第二次世界大战期间，图灵作为一名英国数学家和密码学家，帮助破解了纳粹德国的加密通信系统“恩尼格玛”。
他的工作对盟军的战争努力起到了决定性的作用，但他的成就直到数十年后才得到承认。
图灵不幸于1954年去世，但他的贡献被普遍认为是计算机科学和人工智能的奠基之一。
2. 海伦·凯勒（Helen Keller）：凯勒在19个月大时因病失去了视力和听力，然而她通过勇气和毅力，成为一名著名的作家和社会活动家。
她学会了通过触摸来交流，并通过教育获得了学位。
凯勒长期致力于为残障人士争取权益，并成为了聋盲教育的倡导者。
3. 尼尔·阿姆斯特朗（Neil Armstrong）：阿姆斯特朗是美国宇航员中的一员，他成为了人类历史上第一个登上月球的人。
在1969年阿波罗11号任务中，他踏足月球并发出了那句著名的台词：“那是个小步伐，却是一个人类的巨大飞跃。
”阿姆斯特朗的勇气和决心激励了整个世界，并将人类探索扩展到了新的边界。
4. 安妮·弗兰克（Anne Frank）：弗兰克是一名犹太裔德国女孩，她在纳粹德国统治下的二战期间，与家人躲藏在阁楼上。
在隐藏起来的两年里，弗兰克记下了她的经历和感受，这成为了世界最畅销的书之一《安妮日记》。
虽然她最终被发现并送往集中营，但她的日记展示了一个年轻女孩对人性的信念和希望。
这些名人故事向我们展示了在逆境中顽强生存的力量。
他们的勇气、毅力和决心激励着我们，向我们证明任何情况下都存在希望和可能性。
无论是面对战争、身体残疾还是不公正待遇，这些名人展示了人类的力量和潜力。
他们的故事是我们可以学习和借鉴的灵感源泉。
PPT恩尼格玛密码机
恩想出来的，1926年的“恩尼格玛C型”首先 安装了反射器。反射器是恩尼格玛机的一个显 著特征。
1943年恩尼格码机的使 用
下图为美国国家密码博物馆展出的一些恩尼格玛机: ①商业用恩 尼格玛密码机，②T型恩尼格玛密码机，③G型恩尼格玛密码机， ④未知型号，⑤德国空军版恩尼格玛密码机，⑥德国陆军版恩尼 格玛密码机，⑦德国海军版恩尼格玛密码机，即M4型
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。
内部结构图
密码机的设置
·键盘 键盘一共有26个键，键盘排列和广为使用 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。 ·显示器 键盘上方就是显示器，这可不是意义上的 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
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·谢尔比和理 德·里特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“恩尼格 码”（ENIGMA，意为哑谜），乍看是个放满
恩尼格玛密码机的大部分设置都会在一段时间 （一般为一天）以后被更换。但是，转子的起始 位置却是每发送一条信息就要更换的，因为如果 一定数量的文件都按照相同的加密设置来加密的 话，密码学家就会从中得到一些信息，并且有可 能利用频率分析来破译这个密码。为了防止这种 事情发生，转子的起始位置在每次发送信息之前 都会被改变。这个方法被称作“指示器步骤”。 最早期的指示器步骤成为了波兰密码学家破译 恩尼格玛密码机密码的突破口。在这个步骤中，
Enigma机器的系统结构
不同故接线方式不同） 。所以三个转子总共 26!*(26!-1)*(26!-2)种方式， 约为 6.56*10^27，一个天文数字。[12] 但对盟军的破译者来说， 这个数字并没有意义， 因为他们已掌握另了各 型号转子内部的连线方式，对三转子机可选择的 I-V 五个型号的转子，这 部分的复杂性被极度削减了。破译者只需知道使用了哪三个转子以及它们 的排列顺序，故只有 5*4*3=60 种方式。 (3) 由加密时转子初始位置带来的复杂性 每个转子有 26 个字母，所以初始位置有 26 种可能。三个转子共 26*26*26=17576 种情况。[12] (4) 由 Ring setting(Ringstellung)带来的复杂性 所谓 ring setting 是指在将转子放入 Enigma 机前对转子外环/字母环 的设置， 即将字母上的某个指定字母与转子上的一个固定标记对齐。 与设置 初始位置相同，每个转子有 26 种可能，故共 26*26*26=17576 种情况。但 从密码分析的角度来说，对最转子的 ring setting 是无关紧要的因为其外 环上的刻痕不应向其他转子的转动，所以 ring setting 对复杂性的贡献尽 在中间和右侧的转子上体现，故为 26*26=676 种可能。[13] (5) 由反射器带来的复杂性 假设不知道反射器内部连线，其复杂性就如一块连接了 13 根导线的 Stecker 板，即 p=13 ，共有 7905853580625 种情况 [12]。但同样反射器的型号 极其内部连线方式以为盟军所知， 且德军一段时间内使用的反射器不变，故 这部分的复杂性可基本忽略。 对不知道转子及反射器内部结构的人来说，Enigma 机最终带来的复杂性为 5.33*10^14 * 6.56*10^27 * 17576 * 676 * 7.91*10^12 = 3.28*10^62 种！ 而对盟军来说这个数字为 1.51*10^14 * 60 * 17576 * 676 =1.76*10^23 。 如此庞大的数字，当然能使德军对其安全性有绝对的信心。
军事密码
二、两次大战中的密码战
❖ 直到第一次世界大战结束为止，所有密码都是手工 来编码。二次大战时有了密码机，密码也就进入了 机械密码时代。
❖ 第二次世界大战是密码史上的黄金时代。密码在战 争中扮演了更重要的角色。
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。 其简单分为三个部分：键盘、转子和 显示器。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。
一、古代的军事密码
❖ 密码由明文、密文、算法和密钥构成。古往今来，它对国家、政府乃至 私人的秘密通信都起着重要的作用。人类使用密码的历史最早可以追溯 到古巴比伦人的泥板文字。据记载，最早使用密码的是公元前405年的 古希腊斯巴达将领莱桑德，后来各部落之间传递信息时开始使用密码， 比如A部落将兽皮囊在一个木棒上，读取信息。公元前一个世纪，古罗 马皇帝恺撒也使用过原始的密码。当时研究者发明了一种被称为“恺撒 密码”的密码形式，这种密码运用了替换的原则。比如传递“APPLE” 这个信息，在密码中，所有字母向后错3位，那么字母A被D代替，P同 样后推3位，以S代替。密码接收方，只要记着这个推算的数位，接能还 原“APPLE”。这是古典密码中最简单的一种，叫做单表密码。之后又 衍生出了多表密码、多字母密码。
猜谜语：
谜面：恩恩爱爱纤绳荡悠悠 谜底：情报，有线连
Байду номын сангаас
交流 ：你对密码的认识和应用 探讨 ：密码的产生和发展
密码与密码学：
❖ 密码：是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一 种重要保密手段。依照这些法则，变明文为密文，称为 加密变换；变密文为明文，称为脱密变换。密码在早期 仅对文字或数码进行加、脱密变换，随着通信技术的发 展，对语音、图像、数据等都可实施加、脱密变换。
恩尼格玛密码机
• 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
恩尼格玛密码机
前 言
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。
• 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。——这就是“恩尼格玛”难以 被破译的关键所在，这不是一种简单替换密码。 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，字母频率分析法在 这里丝毫无用武之地了。这种加密方式在密码学 上被称为“复式替换密码”。
一台接近完成的“炸弹”机复制品
恩尼格玛密码机的历史与发展
• 恩尼格玛密码机系列中包含了许多型号。最初的 恩尼格玛密码机是1920年代早期启用的商业用型 号。1920年代中期，德国军方的各支部队也开始 使用恩尼格玛密码机，他们进行了一些改进以提 高它的保密性。一些其它国家也使用了恩尼格玛 密码机或它的仿制品。
ch2part1-密码学历史-09
1940年的开始策划演习进攻珍珠岛。1941年12月7日凌晨，从六艘航空 母舰上起飞的第一攻击波183架飞机，扑向珍珠港。7时53分，发回“虎、 虎、虎”的信号，表示奇袭成功。随即第二攻击波的168架飞机发动攻 击。仓促应战的美军损失惨重，8艘战列舰中被击沉4艘，其余都受重创； 6艘巡洋舰和3艘驱逐舰被击伤，188架飞机被炸毁，约2400人死亡，近 2000人受伤。 日本只损失了29架飞机和55名飞行员。
密件从柏林经美国海底电缆送到了华盛顿，英军破译 得到密电内容：德国将在1917年2月1日重新开始“无 限制潜艇战”，用潜艇攻击战时包括中立国在内的海 上商运船；如果美国拒绝接受无限制潜艇战的话，就 争取墨西哥政府作为反美的军事同盟国，并承诺帮助 墨西哥从美国手中夺回得克萨斯、新墨西哥和亚利桑 那三州。德国还要墨西哥说服日本共同进攻美国，德 国将提供军事和资金援助。
2021/4/7
9
广东工业大学 计算机学院
齐默尔曼电报
信息安全研究所
2021/4/7
2月27日，美总统威尔逊与国务卿商定公开发表这份电报，造 成美国上下群情激愤。而近2月底，载有美国国民的英国班轮 “拉科尼亚号”没有接到警告就被鱼雷击沉。3月中，美国船 舶“孟菲斯城号”和“伊利诺斯号”也被击沉，又死了不少 人。
2021/4/7
22
广东工业大学 计算机学院
计算机加密（续）
信息安全研究所
1976年，当时在美国斯坦福大学的迪菲 （Diffie）和赫尔曼(Hellman)两人提出了公开 密钥密码的新思想（论文“New Direction in Cryptography”），把密钥分为加密的公钥和 解密的私钥，这是密码学的一场革命。
军事中的数学应用
战争中的数学规律
加密原理
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”。之 所以叫“转子”，因为它会转！这就是关键！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。——这就是“恩尼格玛”难以被破译的 关键所在，这不是一种简单替换密码。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，字母频率分析法在这里丝毫无用武之地了。这种加密方式在密码学上被称为 “复式替换密码”。
双方势均力敌时，由(3)、(4)可得
βR=ρB
(5) (6) (7)
兰彻斯特平方定律： 假定对抗双方均集中火力于某一目标，向对方 射击，其每一方战斗单位的损失率与对方战斗单位的数量成正比， 其微分方程为：
双方势均力敌时，由 (6)、(7)可得: B，B0──任一时刻或初始时蓝军部队、武器或系统的数量，即蓝军 兵力。 R，R0──任一时刻或初始时红军部队、武器或系统的数量，即红军 兵力。 β──蓝军被红军消耗的速率，ρ──红军被蓝军消耗的速率。 ──蓝军随时间的损失率，──红军随时间的损失率。
恩尼格玛密码机课件
密钥管理与分发的挑战
密钥的生成与存储
密钥的生成和存储是密钥管理的关键环节，应该使用安全的随机数 生成器来生成密钥，并且将密钥安全地存储在服务器或客户端设备 上。
密钥的分发
密钥的分发也是密钥管理的另一个重要环节，可以使用加密通道或 安全密钥交换协议来分发密钥。
密钥的更新与撤销
为了保证密钥的安全性，需要定期更新密钥，并且在发现密钥泄露的 情况下及时撤销该密钥。
THANK YOU
总结词
针对复杂密码，采用逐一尝试的方法进 行破解
VS
详细描述
对于一些复杂的密码，采用逐一尝试的方 法进行破解。例如，对于一些多转子的密 码机，需要逐一尝试每个可能的转子组合 和线路连接方式，才能找到正确的密钥组 合。这种方法需要耗费大量的时间和计算 资源，但对于破解复杂密码非常有效。
04
恩尼格玛密码机的改进与优化
加密原理
恩尼格玛密码机的加密原理是 基于对明文进行一系列复杂的 转换和替代操作，最终生成密 文。
明文首先经过一系列的轮换和 替代操作，然后生成密文。
解密过程则相反，密文经过一 系列的轮换和替代操作，最终 还原为明文。
02
恩尼格玛密码机的基本操作
转子操作
01
02
03
转子的概念
转子是恩尼格玛密码机中 的一种加密元件，它由一 组盘片组成，每个盘片上 印有字母表的一部分。
转子的操作步骤
在加密过程中，每个转子 会根据密钥的设定进行旋 转，从而改变了明文中字 母的位置。
转子的作用
通过旋转转子，可以增加 字母在明文中的位置变化 ，从而提高加密的强度。
反射器操作
反射器的概念
反射器是恩尼格玛密码机中的另 一个加密元件，它由一组盘片组 成，每个盘片上印有字母表的一
2.2-机械密码(密码学)
范明钰 2019 年 本科 密码学
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ENIGMA的组成
Reflector Rotor—转子
三个部分
◦ 键盘 ◦ 处理（转子）
◦ 指示灯（显示器）
Lamp—面板灯(显示器) Keyboard—键盘
plug board
范明钰 2019 年 本科 密码学
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ENIGMA的原理
经过七次位移，A进去出来G 把右边轮子移一格，A进去就出来C 根据每个轮子起始位置的不同，Enigma可 以变换出非常多的结果 军用的Enigma机器加上其他一些输入连接 键盘，一共有 158,962,555,217,826,360,000 （1.5万亿亿 种）变换，接近随机数加密
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Enigma的可能变化
ENIGMA类似于多表代替，也是不断改变明文和密
文的字母映射关系
转轮的数量
转轮的位置
转轮字母的排列 连接板
密钥更换
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ENIGMA密码机的变种
复制品包括一台德国海军M4型的复制品，一台电子系统经过了改进的恩尼格玛密码机（恩尼格 玛E型），各种计算机模拟软件和纸制模型 对密码机设计的影响巨大：英国的Typex机起源于Enigma的专利设计；本使用了一种被美国密码 学家称作GREEN的Enigma复制品：在这台并没有大量使用的机器中，四个转子垂直排列；美国 密码学家威廉·弗雷德曼设计的M-325，与Enigma具有相似原理
范明钰 2019 年 本科 密码学
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1927年，ENIGMA-D、E、F开发成功；ENIGMA-D在英
Enigma历史
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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。
Enigma
恩尼格玛密码机的历史与发展
• 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。
这个步骤的保密性差主要有两个原因。首先，操作员将 转子的设置打到了密电中，这就使第三方能够得知转子 设置。第二，这个步骤中出现了重复输入，而这是一个 严重的错误。这个弱点使波兰密码局早在1932年就破译 了二战之前的德军恩尼格玛系统。但是从1940年开始， 德国改变了这个步骤，它的安全性也就提高了。 这个步骤只被用于德国陆军和空军。在被恩尼格玛密 码机发送之前，信息会先被Kurzsignalheft密码本进行加 密。这个密码本将一个句子替换为了四个字母。它转化 的句子包括了补给、位置、港湾名称、国家、武器、天 气、敌人位置、日期和时间等内容。
• 机械系统这样运行的原因是 要产生不同的电流通路，字 母的加密由机器自动完成。 当一个键被按下后，电流 就 会流过各种线路，最终点亮 其中一个灯，这个灯显示的 就是加密后的字母。举例来 说，如果想要发送一条以 ANX开头的信息，操作员会 先按下A键，这时灯Z就可能 变亮，Z就是加密后的信息的 第一个字母。操作员之后会 按同样的步骤继续输入信息。
指示器
恩尼格玛密码机的大部分设置都会在一段时间 （一般为一天）以后被更换。但是，转子的起始 位置却是每发送一条信息就要更换的，因为如果 一定数量的文件都按照相同的加密设置来加密的 话，密码学家就会从中得到一些信息，并且有可 能利用频率分析来破译这个密码。为了防止这种 事情发生，转子的起始位置在每次发送信息之前 都会被改变。这个方法被称作“指示器步骤”。 最早期的指示器步骤成为了波兰密码学家破译恩 尼格玛密码机密码的突破口。
美国国家密码博物馆展出的一些恩尼格玛密码机。它们从左到右 分别为：①商业用恩尼格玛密码机，②T型恩尼格玛密码机，③G 型恩尼格玛密码机，④未知型号，⑤德国空军版恩尼格玛密码机， ⑥德国陆军版恩尼格玛密码机，⑦德国海军版恩尼格玛密码机， 即M4型
• 二战期间，采用无线电发送的情报存在被盟军 拦截的可能性，于是德国人发明了密码编译 机——恩尼格玛机。恩尼格玛机表面看上去就 像常用打字机，但功能却与打印机有着天壤之 别。键盘与电流驱动的转子相连，可以多次改 变每次敲击的数字。相应信息以摩斯密码输出， 同时还需要密钥，而密钥每天都会修改。
同样地，在示意图上我们只画了六个小灯。在显示器的 上方是三个转子，它们的主要部分隐藏在面板之下，在 示意图中我们暂时只画了一个转子。 ENIGMA的最重要的设计——当键盘上一个键被按下时， 相应的密文在显示器上显示，然后转子的方向就自动地 转动一个字母的位置（在示意图中就是转动1/6圈，而 在实际中转动1/26圈）。
下面的示意图表示了连续键入3个b的情况：
• ENIGMA加密的关键：这不是一种简单替换密码。 同一个字母b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， 可以代表明文中的不同字母，频率分析法在这里 就没有用武之地了。这种加密方式被称为“复式 替换密码”。
• 如果连续键入6个字母（实物中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，重复的现象是很危险的，这可以使试图 破译密码的人看见规律性的东西。于是我们可以再加转子。 平面示意图：
上图是ENIGMA的最基本部分的示意图，我们可以看 见它的三个部分：键盘、转子和显示器。 在ENIGMA的照片上，我们看见水平面板的下面部分 就是键盘，一共有26个键，键盘排列接近我们现在使 用的计算机键盘。为了使消息尽量地短和更难以破译， 空格和标点符号都被省略。在示意图中我们只画了六 个键。实物照片中，键盘上方就是显示器，它由标示 了同样字母的26个小灯组成，当键盘上的某个键被按 下时，和此字母被加密后的密文相对应的小灯就在显 示器上亮起来。