THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ Chủ đề thuyết trình : ENIGMA

THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬChủ đề thuyết trình:ENIGMA Nhóm 4: • Vũ Tiến Dưỡng 51000579 • Lê Khắc Sinh 51002733

Nội dung trìnhbày: Tất cả về Enigma, lịch sử, sự phát triển 1. Máy Rotor là gì? 2. Arthur Scherbius và máy Enigma 3. Nguyên lí hoạt động 4. Ba Langiữahaicuộcchiến và Biuro Szyfrów 5. Marian Rejewski và công phá Enigma 6. Alan Turing và những nỗ lực của người Anh

Ngànhmật mã Mã hoá bằngtaylà mộtviệcrấtdễ gâysaisót. Ngànhmật mã khôngngừngtạoranhữngkĩ thuậtmớiđể tăngtốcđộ mã hoá vả độ tin cậy.

Monoalphabetic? Đơngiản là sự thaythế mộtchữ cáibằngmộtchữ cáikháctrongbảng 26 chữ cái. Đây là nguyên lí củađĩa mã hoá cũngnhư Enigma. Năm 1430, Leon Battista Albertiphát minh rađĩa mã hoá. Đĩa mã hoá củaAlbertiphát minh

1. Máy rotor là gì ? Là mộtthiết bị vớinhiềuđĩa mã hoá, giúptăngđộ an toànlênnhiềulầnvớicàngnhiềuđĩa mã hóa. Máyrotor do Eduard Hebernphát minh

2. Arthur scherbiusvà máy enigma Arthur Scherbiusđã phát minh ra Enigma năm 1918. Đâythựcchất là đĩa mã hoá củaAlbertithế hệ điệntử. US Patent 01657411 đã được cấp cho Enigma trong năm 1928. Máy Enigma do Arthur Scherbiusphát minh ra

Cấutạomáy enigma Gồmbaphầnnốivớinhaubằngdâydẫn: bànphímđể đánhcácchữ cần mã hoá, bộ phận mã hoá và bảngđènhiểnthị chữ cáimật mã . Cấutạocơbảncủamáy Enigma

3. Nguyên lí hoạtđộng Thaymộtchữ cái gõ từ bànphímbằngmộtchữ cáimật mã thông qua hệ thốngchằngchịtcácdâydẫntrongđĩa mã hoá. Ý tưởngcủaScherbius là để chođĩa mã hoá tự động quay 1/26 vòngkhimộtchữ cáiđược mã hoá. Vớiviệc quay nhưvậy, thựcchất là tạora 26 bảngchữ cái. Đĩa mã hóa quay 1/26 vòngsaukhi mã hóađược 1 chữ cái

Nguyên lí hoạtđộng Điểmyếu : khiđánhmộtchữ liêntục 26 lầnthì sẽ trở về vị trí ban đầuvà cứ tiếptụcđánhchữ đó nhiềulầnnữa sẽ lặplạihìnhmẫu mã hoá. Sự lặplạidẫntớitínhquyluậtvà cấutrúctrongvănbản mã hoá, nhữngtriệuchứngcủamộtloạimật mã yếu. Hạnchế vấnđề nàynhưthế nào?

Nguyên lí hoạtđộng Đĩa mã hoá thứ hai sẽ chỉ dịchchuyểnkhiđĩathứ nhất quay đượcmộtvòng. Nhưthế, có sự chuyểnđổigiữa 26 x 26 = 676 bảngchữ cái. Người mã hoá đánhvàomộtchữ cáinàođó và tuỳ thuộcvàosự sắpđặtcủahaiđĩa mã hoá, nó có thể được mã hoá theomộttronghàngtrămbảngchữ cáimật mã.

Nguyên lí hoạtđộng Trênthựctế , máy mã hoá chuẩncủaScherbius có đến 3 đĩa mã hoá và sẽ cho : 26 x 26 x 26 = 17 576 cáchsắpđặt. Thêmvàođó là mộtđĩaphảnxạ. Cấutạođầyđủ của Enigma

Quytrìnhsử dụng enigma trongliênlạc Ngườigửiđánhvàomộtchữ cáivà xemđènsáng ở chữ cáinàorồighilại. Khihoànthànhbứcthư, chuyểnchođiệnbáoviênđể truyềnbứcthưchongườinhậnđịnhtrước. Ngườigiải mã cần có máy Enigma và sổ mã chứacáchsắpđặtđầutiênchongàyhômđó, anh ta đánhchữ cáimật mã trongthưvà đèn sẽ sáng ở chữ cáithườngtươngứng. Sự đơngiảntronggiải mã chính là nhờ đĩaphảnxạ.

Cảitiếncủascherbius Scherbiusđã bổ sung thêmhaiđặcđiểmkhácnữa: Một là cácđĩa mã hoá có thể di chuyểnđượcvà có thể đổichỗ chonhau. Hai là thêmvàobảng ổ nốinằmgiữabànphímvà đĩa mã hoá thứ nhất. Ngoàiracònmộtbộ phậnnữa là ring, nhưngítquantrọngtrong Enigma.

Tháchthứctừ Enigma Có thể tínhrasố mã khoá bằngcáchtổ hợpsố cácdâycáptrênbảng ổ nốivớisố cáchsắpđặtvà địnhhướngcủacácđĩa mã hoá. Tổngcộng : 17.576 x 6 x 100.391.791.500 = 10.000.000.000.000.000 mã khoá Mộtnhà giải mã kiên trì nhất, có thể thử mỗimộtkhả năngtrongmộtphút sẽ phảimấtthờigiandàihơncả tuổi vũ trụ để thử hếtcáckhả năng.

4. BA langiữahaicuộcchiếnvà biuroszyfrów Sauchiếntranhthế giớithứ nhất, Anhvà Pháp là hainướcthắngcuộc, quânĐồng minh khôngcònsợ ainữa, ngườiĐứcđã bị têliệtbởithấtbại , do vậy họ dườngnhưđánhmấthếtnhiệthuyếtcủamìnhchoviệcgiải mã. Cácnhà giải mã củaquânĐồng minh đã thuhẹpdầnvề số lượngvà giảmdầnvề chấtlượng.

Tìnhthế củabalan Ba Lan lại ở trongtìnhthế hoàntoànkhác. Từ năm 1795 nó đã hoàn toàn không còn tồn tại như một quốc gia độc lập, bị chia cắt thành 3 phần, chiếmgiữ bởiquân Phổ Nga, và Áo. Sự chiếmđóngcủa quân Phổ và Nga rấttàn bạo, chúngđàn áp tiếngnói và văn hóa Ba Lan. Vào cuối Thế chiến I, các xu hướng dân tộc chủ nghĩa dẫnđếnsự thànhlậpcủa nhiều quốc gia mới ở châu Âu. Ba Lan đã được tái tạonhờ vàosự thất bại của Đức và Áo và sự hỗn loạn ở Nga sau cuộc cách mạng Bolshevik.

Tìnhthế củabalan Mặc dù hội nghị hòa bình Versailles đã lập ranhà nước Ba Lan mới, nhưngđể lạibiêngiớiphíađôngvẫnchưađượcgiảiquyết: chiến tranh Ba Lan-Litva, Ba Lan-Ukraina và Ba Lan-Nga. Cuốicùng, năm 1922, quốcgiamớinàyđã vượtqua tất cảnhờvàosự lãnh đạo của Josef Pilsudski. Hơn nữa, người Đức rất phẫn nộ với sự mất mát của vùng lãnh thổ phía đông của họ. Ba Lan liên tục lo sợ bị tấn công từ phía tâyvà biếtđượcnhữnggì ngườiĐức sẽ ảnhhưởngsốngcòntớiđấtnước.

Biuro Szyfrów Ba Lanđã lậpramộtvănphòngmật mãmới có tên là Biuro Szyfrów. Sự thànhcôngcủavănphòngnàyđược minh hoạ bởichiếnthắngtrongsuốtcuộcchiếntranhNga – Ba Lan (1919-1920) và sự kiểmsoáthiệu quả thông tin liênlạccủaĐứcchođếnnăm 1926, khi họ chạmtránvới Enigma. BiuroSzyfrów ở Warsava

Biuro Szyfrów Nhiệm vụ giải mã cácbứcthưtại Biuro Szyfrów thuộcvề Maksymilian Ciezki. Enigma là mộtdạngmật mã máyvà ông hiểurằngcần có nhiềubộ nãokhoahọchơnnênđã tuyển dụng các nhà toán học từ Đại học Poznan để cố gắng tấn công Enigma. Tàinăngnhấttrongsố họ là Marian Rejewski. Maksymilian Ciezki

5. Marian Rejewski công phá Enigma Nếukhôngnhờ đến Hans-Thilo Schmidt, mọinỗ lựccôngphá Enigma đã trở nênvôvọng. Schmidt đã bántàiliệuthiếtkế Enigma choPháp. Và Phápđã chuyểncáctàiliệunàycho Ba Lan. Hans-Thilo Schmidt Marian Rejewski

Sổ khoá củangườiđức NgườiĐứcsử dụngcácsổ mã để ghilạicáckhoá mã ngày, mỗisổ chứacáckhoá mã ngàydùngtrongmộttháng. NgườiĐứcsử dụngkhoá mã thưriêngchomỗithưdựatrênkhoá mã ngày, khoá mã thưgồm 3 chữ và đượclặplại 2 lầntrongphầnđầucủamỗibứcthư, nó được mã hoá bằngkhoá mã ngàyvà phầncònlạicủabứcthưlạiđược mã hoá bằngchínhkhoá mã thư.

Sổ mã củangườiĐức

Chiếnlượccủamarianrejewski “Sự lặplạichính là kẻ thù củasự an toàn”. Cácnhà giải mã đã khaitháctriệtđể từ cáckhuônmẫu. Ý tưởngchính là đitìmcácvòng (cycle) sinhratừ chữ thứ 1 và 4, 2 và 5, 3 và 6 trongkhoá mã thư.

Giả sử 4 lá thưbắtđầuvới : FWIKMS , KWPANB , IUQSDJ , WDLMYF. Bảngphảnánhcácmốiquanhệ giữachữ cái 1 và 4 : 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 K S A M Nếu Rejewski có đủ số thư trong một ngày thì ông có thể hoàn tất bảng chữ cái quan hệ. 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 F T W Z Q K I O S X A P L J V G N U Y E R D M B C H Với bảng đầy đủ như thế, chúng sinh ra các vòng như sau: (3) A → F → K (7) B → T → E → Q → N → J → X (9) C → W → M → L → P → G → I → S → Y (5) D → Z → H → O → V (2) R → U

Côngphá enigma Đặcbiệt có mộttínhchấtcủacácvòngliênkết chỉ phụ thuộcvàosự càiđặtcủacácđĩa mã hoá chứ khôngliênquangì đếnbảng ổ nối là : số lượngcácliênkết. Nhưvậythay vì lo âuvới con số 10.000.000.000.000.000 khoá thì giờ đây con số nàythuhẹplại chỉ còn 105.456, con số nàyhoàntoànnằmtrongkhả năngcủa con người.

Côngphá enigma NhómcủaRejewskithử tấtcả 105.456 cáchcàiđặtcácđĩa mã hoá, lậpbảngtổnghợpđộ dàicácvòngliênkết do mỗicáchcàiđặttạora. Mỗingàyônglạinghiêncứucáckhoá mã thư , mỗicáchcàiđặttạoramộtcấutrúcvòngriêngbiệt, đặctrưngbởisố vòngvà số liênkếttrongmỗivòng. Vd: Chữ cái 1 và 4: 5 vòng, độ dài : 3 7 9 5 2 Chữ cái2 và 5: 4 vòng, độ dài : 9 2 5 10 Chữ cái3 và 6: 5 vòng, độ dài : 4 7 6 2 7 Sauđó ôngđốichiếuvớibảngtổnghợpđể tìmracáchsắpđặt.

Phươngpháptìmracáchnốidây Vớibảng ổ nối, côngviệcdễ dànghơnrấtnhiều, đoạnvănbản mã hoá thựcsự khácvớiđoạnvănbảnsinhrakhilấymộtvănbảnbấtkì đánhvào Enigma chỉ ở sự đổichỗ củacácchữ cái. Điềunày có thể đoánđượctừ hiểubiếtvề tiếngĐức. Ví dụ: máy Enigma dịchranhưsau: tregges nie mich morges gruch im ubliches platz heisrich Theo tiếng Đức, heisrich có thể là Heinrich , do đó s/n có thể là một khả năng, thay vào đoạn trên ta được treggen từ tregges, và treggen lẽ ra là treffen , từ đó lại được f/g. Như vậy ta thu được : Treffen sie mich morgen fruch im ublichen platz Heinrich Nghĩa là : “meet me at the usual place Heinrich”

Bombe NgườiĐứcthayđổicácthủ tục, từ điểntrở nênvôdụng. Rejewskithiếtkế mộtcỗ máygiống Enigma, đặttên là Bombe, nó giúpgiảmsố ngàyđể thử tấtcả cáckhả năng. 6 máychạy song songđã tìmrakhoá ngày chỉ trongvàigiờ. Mọiviệclúcđó đềurấtthuậnlợi. Máy Bombe củaRejewski

Hànhđộngcủabalan Người Đứctăngtừ 3 lên 5 đĩa mã hoá. Rejewski và Biuro nhận ra rằng họ sẽ cần gấpmười lần số máy bombephá Enigma. Điều này hoàn toàn vượt ra ngoài các nguồn lực tài chính của Biuro. Ba Lan biết rằng chiến tranh là không thể tránh khỏi. Để không bị mất những gì đã làmđược, người Ba Lan đã quyết định nóicho các nước Đồng minh khác. Hai tuần trước khi chiến tranh bắt đầu, một cuộc họp được tổ chức tại Warszawa,các chuyên gia giải mã củaAnh và Pháp đã được mời. Các thiết bị đã được bàn giao và đã được bí mật vận chuyển qua eo biểnMăngsơtới London. Vàituầnsauđó, người Đức tấncôngtừ phía tây và Nga từ phía đông, Ba Lan một lần nữa không còn tồn tại. Đứctấncông Ba Lan ngày 1/9/1939

6. Alan turingvà nỗ lựccủangườianh Tiếpnhậnthànhtựucủa Ba Lan, ngườiAnhbắttayngayvàoviệc. Mã hóa và giải mã vốnlà công việc của “Phòng40". Với sự nổ racủa chiến tranh, lượngthưtừ sẽ đếndồndập, các hoạt động của Phòng 40được mở rộng rất nhiều,và vì lý do an toàn và không gian, nó đã được chuyển đến Bletchley Park (ở Buckinghamshire).

Bletchley Park

Hoạtđộngcủa Bletchley park Đội Bletchley Park đã tăng từ 200 đến hơn 7000 trong chiến tranh. Nó bao gồm các chuyên gia ô chữ, ngôn ngữ học, các nhà toán học, logic học ….Người có cônglớnnhấtphá giải Enigma là Alan Turing Alan Turing

Mộtmáy Bombe ở Bletchley park

Điểmyếucủa enigma Turing tấn công vàocách Enigma được sử dụng. • Ngườiđiềukhiểnthường tái sử dụng nhữngkhoáđã được sử dụng trước đâyhay sử dụngkhoá xuấtpháttừ tênngườibạngái , hoặctổ hợpphímliêntụctrênbànphím. Vdnhư QWE, BNM… Ngoài ra: - Khôngđặtmộtđĩa mã hoá ở cùng vị trí tronghaingàyliêntiếp. Vd 134->215 - Dâycáptrongbảng ổ nốikhôngnốihaichữ cáiliềnkề. Vd : S khôngđổichỗ cho R, T

Nguycơ Turing và đồngnghiệpcủaôngsợ rằngmộtngàynàođó ngườiĐứcthôikhôngdùngcáchlặplạikhoá mã thư ở đầuthưnữa.

Alan turing 1931, ôngđượcnhậnvàohọctại Cambridge, đúngvàothờikì đangdiễnranhữngtranhcãi gay gắtvề bảnchấtcủatoánhọcvà lôgic. “Tínhkhôngthể quyếtđịnh” Turing đã viếtbàibáo “Về những con số tínhtoánđược” (1937), trongđó mô tả mộtcỗ máytưởngtượngđượcthiếtkế để thựchiện 1 phéptính hay 1 thuậttoán. Chúngđượcgọi là máy Turing.

Nhữngpháthiệncủaturing Turing nhận thấy rằng nhiều thông điệp được giải mã có cấu trúc dự đoán: - Có một báo cáo thời tiết mỗi ngày vào khoảng 06:10. - Nhiều thông điệp chứa những từ dự đoán được, thường ở những nơi tương ứngnhư trong vănbảnmã hoá. Vd: ETJWPX mã hoá wetter. Ông đã phát triển ý tưởng vể cribbing, tức là đoán rằng một từ hoặc cụm từ nhất định sẽluôn cóvà sau đó sử dụng chúngđể phá vỡ các cypher. Thực tế,do sựphản xạ, không chữ cáinàocó thể được mã hóathànhchính nó. Điều này làmgiảmđáng kểsố khả năng .

Tínhkhôngtự mã hoá Giả sử bạn tin rằng từ fuehrerhauptquartier là trong bản plaintext(tức là fuehrerhauptquartier làcripcủa bạn). Sau đó, các chuỗi cyphertexttương ứng với điều này có thể không: - Có F như chữ1 của nó, - Có chữ U chữ cáithứ 2,10,14 - Có chữ E chữ cáithứ 3,6,19 Chỉ chuỗi con cyphertext thoả mãntất cả các kiểmtranày mớicó thể là sự mã hoácủa fuehrerhauptquartier. Điều này loại trừ một số lượng lớn các khả năng. Bản plaintextđược trượt dọc theo cyphertexttừngkhoảngcáchmột. Bất cứ lúc nào có một kếthợpcủa một thư bất cứ nơi nào dọc theo cặp bản plaintext/ cyphertext, bạn có thể loại bỏ cáckếthộpkhông hợp lệ. Đây là gót chân Achilles của Enigma trongcôngviệc. Đôi khi quân Đồng minh thực hiện một số động thái quân đội đặc biệt để kíchthíchtin nhắn với một từ được đưa ra trong plaintext.

Cảmhứngtừ sự địnhhướng Lấycảmhứngtừ thành quả trướcđó củaRejewski, Turing xemxétviệcdùng cribs để loạibỏ bảng ổ nối. Ôngtìmnhữngvònglặptrong crib/cyphertext. Giả sử có mộtvòngnhưtronghình, chomộtcàiđặt S, giả thiếtsauđó là: S mã hoá w thành E. S+1 mã hoá e thành T. S+3 mã hoá t thành W. Kếtnốibamáy Enigma thànhmộtchuỗi, thiếtlậptừngmáy ở cácchế độ S, S+1, S+3.

Kếtnối S, S+1 , S+3 thành 1 chukì

Dòngđiện Turing thiếtkế mộtmáybommớiđể giải mã bằngđiện, thay vì cáchchạycơkhí nhưtrước. MỗiBom có 12 máy Enigma. Cho crib là wetter , người ta kếtnốibatrongsố 12 máytheothiếtlập S, S+1, S+3 và tìmxemđènnàosáng. Ôngloạibảng ổ nốibằngcáchchochúngtự triệttiêunhau.Ví dụ nhưtronghình, w quay trở lại là W vớithiêtlậpbảng ổ nốiđúng, thì tươngđượngrằng L1 quay lại là L1 mà khôngcầnbảng ổ nốinào. Nếuđènkhôngsáng, thayđổicáchcàiđặt S và thử tiếp. Sử dụngdòngđiện

Mật mã trongquânđộiđức Đúngnhưdự đoán, đếnmộtngàyngườiĐứcđã dừngviệclặplại 2 lầnkhoá mã thư ở phầnđầumỗithư. MáyBommớikhônglàmviệcnhanhnhư ban đầunữa. Saumộtvàituầnlàmviệcđiêncuồng, nhiềuphiênbảnđã rađời, và quânĐồng minh thựcsự trở lại. Mộtvàithông tin kháccũngđánglưu ý: • Bộ binh, khôngquânvà hảiquânĐứcsử dụngcáchệ thốngmật mã khácnhau. Mật mã củabộ binhvà khôngquânđượcgiảikhá dễ. • Đôđốc Doenitz ngườiphụ tráchHảiquânĐứcđã rấtcẩntrọng, mật mã củahảiquân là khôngthể phá vỡ. Ông ta dùng 8 đĩa mã hoá và khôngdùngcáckhuônmẫu. Khôngphá giảiđược Enigma hảiquânĐứcảnhhườngkhủngkhiếpđếnviêcvậnchuyểnnhuyếuphẩmvà vũ khí bằngđườngthuỷ củaquânĐồng minh.

Âmmưucủaquânđồng minh • Chỉ khisổ mã củahảiquân bị đánhcắptừ mộtchiếctàungầm mà lẽ ra nó phảichìmxuốngđáybiểnnhưthuyềntrưởngcủa nó giả định, quânĐồng minh có trongtaysổ mã thì họ cũng ở vị thế nhưthuỷ triềulên ở BắcĐạiTâyDương, khi mà mọihoạtđộngcủađịchđềutrở nêntrongsuốt. • Nhữngthông tin thuđượctừ việcgiải mã Enigma có mậtdanh là ULTRA.

Máy enigma sauthế chiến Sau chiến tranh, quân Đồng minh đã tịch thu tất cả các máy Enigma của Đức mà họ tìm thấy. NgườiAnhđemchúngraphânphốichocácthuộcđịacủamình, nơi mà vẫn tin rằngchúnglà mật mã khôngthể phá vỡ nhưngườiĐứcvẫntưởng. Và họ vẫnđềuđặngiải mã nhữngthông tin liênlạcmậtcủa họ trongnhiềunămsauđó.

Côngbố sự thật Mãiđếnnăm 1970, khimộtcựunhânviêncủa Bletchley Pack cậnkề vớicáichết, đã quyếtđịnhviếtrahồiứccủaôngvà nhữngmáytínhmạnh mẽ dựatrênnhữngnguyên lí giải mã đượcbiếtđếnrộngrãi, Enigma trở nênlỗithời, thì mọisự thậtvề Enigma đã đượccôngbố chodưluận.

Tàiliệuthamkhảo • The code book – Simon Sign. • TàiliệucủaR. Banach, đạihọc Manchester • Wikipedia • Hìnhảnhcungcấpbởi • D. Salomon, Data privacy and Security • S. Singh, The Code Book • A. Konheim, Computer Security and Cryptography.

Phầnthuyếttrìnhcủanhómđếnđây là hết, cảmơnthầyvà cácbạnđã quantâmlắngnghe!!!

THƯƠNG MẠI ĐIỆN TỬ Chủ đề thuyết trình : ENIGMA