Maszyna Hebern'a
Maszyna Hebern'a była jedną z pierwszych szyfrujących maszyn rotorowych, które umożliwiały automatyczne i szybkie szyfrowanie wiadomości. W założeniu miała umożliwić stosowanie bardziej skomplikowanych algorytmów kryptograficznych, niż dotychczas stosowane szyfry ręczne.
Zastosowanie
Edward Hugh Hebern skonstruował swoją pierwszą maszynę rotorową w 1917 i opatentował ją rok później. Jeszcze przez wynalezieniem maszyny rotorowej, Hebern zbudował szereg innych maszyn elektrycznych, umożliwiających szyfrowanie i deszyfrowanie wiadomości. Z powodu błędów w projekcie, rotorowe maszyny szyfrujące Hebern'a nigdy nie stały się popularne. Najważniejszy potencjalny klient, amerykańska armia, nigdy nie zdecydowała się zakupić większej ilości egzemplarzy.
Algorytm
Podobnie jak inne rotorowe maszyny kryptograficzne, maszyna Hebern'a wykorzystywała ruchomy dysk z kablami elektrycznymi do kodowania i dekodowania wiadomości. Każdy rotor posiadał 26 elektrycznych styków na każdej stronie. Podczas obrotu, styki dotykały zakończeń kabli po obu stronach dysku. Natomiast kable były wyprowadzone do wyjścia i wejścia maszyny. Obracający się dysk działał więc jak prosty szyfr podstawieniowy.
Wirnik zamontowany w maszynie Hebern'a obraca się o pewien kąt po każdym naciśnięciu klawisza przez operatora. Wewnętrzne okablowanie wirnika może być uważane za sekretny klucz tak zbudowanego szyfru. Ponieważ rotor posiada 26 styków, parametry sekretnego klucza będą powtarzały się co 26 znaków. Atakowanie takiego szyfru byłoby relatywnie łatwym zadaniem, o trudności porównywalnej do łamania starych wieloalfabetowych szyfrów podstawieniowych.
Z biegiem czasu, Hebern dodał dodatkowe rotory do swojej maszyny, w calu wydłużenia długości sekretnego klucza. Wszystkie znaki wpisywane przez operatora przechodziły przez wszystkie wirniki. Każda litera była więc zmieniana wielokrotnie, zanim została dostarczona na wyjście maszyny jako znak szyfrogramu.
Pierwszy wirnik obracał się po każdym wciśnięciu klawisza. Z kolei każdy kolejny rotor obracał się o jedną pozycje, kiedy poprzedni wirnik wykonał pełny obrót.
Siła maszyny rotorowej Hebern'a
Szyfr zaimplementowany w maszynie Hebern'a został złamany przez amerykańskiego kryptologa Williama Fredericka Friedmana. Friedman wykazał, że ponieważ rotory obracają się jedynie wtedy, kiedy poprzedni wirnik wykona pełny obrót, to cały algorytm może zostać podzielony na szereg prostych szyfrów podstawieniowych, każdy z tekstem o długości 26 liter. Oznacza to, że szyfr może zostać stosunkowo łatwo złamany przy użyciu metod analizy częstotliwościowej.
Obrazy:
