使用ENIGMA模擬器進(jìn)行數(shù)據(jù)加密和解密

1、編寫人：宋佳麗【實(shí)驗(yàn)名稱】使用ENIGMA模擬器進(jìn)行數(shù)據(jù)加密和解密【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、掌握ENIGMA的加密原理2、熟練使用ENIGMASimulatorv6.4.3【實(shí)驗(yàn)原理】1、ENIGMA加密原理介紹ENIGMA是二戰(zhàn)期間徳軍使用的機(jī)械加密裝置。ENIGMA看起來是一個(gè)裝滿了復(fù)雜而精致的元件的盒子。不過要是把它打開來，就可以看到它可以被分解成相當(dāng)簡單的兒部分。下面的圖是它的最基本部分的示意圖，我們可以看見它的三個(gè)部分：鍵盤、轉(zhuǎn)子和顯示器。在上面ENIGMA的照片上，可看見水平面板的下面部分就是鍵盤，一共有26個(gè)鍵，鍵盤排列接近現(xiàn)在使用的計(jì)算機(jī)鍵盤。為了使消息盡量地短和更難以破譯，空格和標(biāo)點(diǎn)符

2、號都被省略。實(shí)物照片中，鍵盤上方就是顯示器，它由標(biāo)示了同樣字母的26個(gè)小燈組成，當(dāng)鍵盤上的某個(gè)鍵被按下時(shí)，和此字母被加密后的密文相對應(yīng)的小燈就在顯示器上亮起來。在顯示器的上方是三個(gè)轉(zhuǎn)子，它們的主要部分隱藏在面板之下。鍵盤、轉(zhuǎn)子和顯示器由電線相連，轉(zhuǎn)子本身也集成了26條線路，把鍵盤的信號對應(yīng)到顯示器不同的小燈上去。如果按下a鍵，那么燈B就會(huì)亮，這意味著a被加密成了Bo連接板允許使用者用一根連線把某個(gè)字母和另一個(gè)字母連接起來，這樣這個(gè)字母的信號在進(jìn)入轉(zhuǎn)子之前就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)字母的信號。在上面ENIGMA的實(shí)物圖里，我們看見這個(gè)連接板處于鍵盤的下方。當(dāng)然連接板上的連線狀況也是收發(fā)信息的雙方需要預(yù)先約

3、定的。徳軍的各支部隊(duì)使用一些不同的通訊網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的恩尼格瑪機(jī)都有不同的設(shè)置。為了使一條信息能夠正確地被加密及解密，發(fā)送信息與接收信息的恩尼格瑪機(jī)的設(shè)置必須相同，轉(zhuǎn)子必須一模一樣，而且它們的排列順序，起始位置和接線板的連線也必須相同。所有這些設(shè)置都需要在使用之前確定下來，并且會(huì)被記錄在密碼本中。2、ENIGMASimulatorV6.4.3軟件簡介圖1是啟動(dòng)該軟件所彈出的窗口，圖2是“setplugs區(qū)，圖3是掀開蓋子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。外部密碼輪悲碼旻示區(qū)IPCHPGZYCODZWDHC7ZSBXAHDZWDHICJZS8XAXPGKPGRXLOVIYOU11bpL88L：ce齊KInKKKEI

4、nmA、鼠標(biāo)點(diǎn)擊可設(shè)置轉(zhuǎn)子初貽值賦標(biāo)點(diǎn)擊會(huì)去掉蓋圖1圖2圖3【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】表1是徳國空軍電報(bào)員使用的密碼本。徳軍部隊(duì)的電報(bào)員會(huì)帶著一個(gè)小本本，上面記述著每天用的密碼，據(jù)說在戰(zhàn)敗的時(shí)候，徳軍的電報(bào)員會(huì)與這個(gè)密碼本同生共死。以31日為例，當(dāng)時(shí)使用的是Wehrmacht/Luftwaffe-UKW=B這套英尼格瑪機(jī)，徳軍作戰(zhàn)密碼本里面信息從左至右分別為天數(shù)，從左至右的內(nèi)部齒輪的型號，三個(gè)齒輪的起始對應(yīng)數(shù)字（或者是字母）和字母插頭插口情況。表1：電報(bào)員使用的密碼本部分信息(Day)(Rotors)驅(qū)磁應(yīng)）(PlugConnections)*-1311IIV062214PQMLIUKJNHYTGBV

5、FREDC30IIIIVII170426BNVCXSWQAZGTYHJUIKPIVP29V1III150209MLKJHGFDSQTRE2IUBVXO（一）加密案例步驟設(shè)置英尼格瑪機(jī)型號。單擊圖3中的“型號轉(zhuǎn)換”按鈕，按照密碼本要求設(shè)置成Wehrmacht/Luftwaffe-UKW=B型號。步驟2：調(diào)整內(nèi)部齒輪的型號。單擊圖4中的第三組齒輪后，齒輪就被拆卸下來，顯示在顯示器區(qū)，如圖5所示。A7JJJ曰割曰III圖4圖5用鼠標(biāo)單擊該齒輪，在點(diǎn)擊一下該齒輪在備用齒輪區(qū)的對應(yīng)位置，將這個(gè)不用的齒輪放好，如圖6所示。1T*卩3/:AvVnlBA7圖6在齒輪備用區(qū)點(diǎn)擊今天所需要用到的“V”號齒輪，該齒

6、輪就顯示在顯示器區(qū)，如圖7所示。；C。丿丿一.曰9J少勺欣2圖7再次點(diǎn)擊內(nèi)部齒輪安裝區(qū)的第3個(gè)空位置，“V”號齒輪就安裝成功了。步驟3：調(diào)整三個(gè)齒輪的起始對應(yīng)數(shù)字?！?62214”所對應(yīng)的字母分別是“FVNS設(shè)置好后如圖8。cG)?圖8步驟4：插線插口設(shè)置。按照31號密碼冊上的信息顯示，設(shè)置POMLIUKJNHYTGBVFREDC”連線，方法是先點(diǎn)擊“P”字母，再點(diǎn)擊“0”字母，則“P”和“0”字母進(jìn)行了替換，其他字母的設(shè)置操作如上所述。設(shè)置后如圖9所示。HS圖9D4cL12VI13f0ML)U21.i/224IFGRV*Bf015.P169P0AI23XG7步驟5：加密。這里我們要加密的信息

7、為“Iloveyou”。按照上面所說的方法按當(dāng)日密鑰調(diào)整好ENIGMA,然后隨機(jī)地選擇三個(gè)字母，這里選擇PGH。把PGH在鍵盤上連打兩遍，加密為DZWDNE（注意到兩次PGH被加密為不同的形式，第一次DZW,第二次DNE,這正是ENIGMA的特點(diǎn)，它是一種復(fù)式替換密碼）。然后他把DZWDNE記在電文的最前面。接下來重新調(diào)整三個(gè)轉(zhuǎn)子的初始方向到PGH,然后再正式對明文加密，如圖10所示。卜G圖10步驟6：發(fā)送加密的報(bào)文?！癐loveyou”加密后的密文為“CJZSBMAM”,無線電發(fā)報(bào)員發(fā)送如下信息:U6ZDEC1510=44=DZWDNE=CJZSBMAM,其中，“U6ZDEC巧10=44=”

8、是指代的是收件人，DZWDNE為隨機(jī)秘鑰，“CJZSBMAM”為真正要傳輸?shù)拿芪男畔?。（二）解密案例對方收到電?bào)“U6ZDEC1510=44=DZWDNE=CJZSBMAM”后,按照密碼本中第31日的指示進(jìn)行初始化設(shè)置，操作步驟如上面解密過程中的步驟1至步驟4,可以瀏覽秘鑰設(shè)置情況如圖所示。圖11初始化設(shè)置好后,在鍵盤輸入?yún)^(qū)輸入“DZWDNE”,得到明文“PGHPGH”，所以提取出隨機(jī)秘鑰為“PGH”，將外部密碼輪調(diào)節(jié)至“PGH”之后，再輸入“CJZSBMAM”，還原出明文“ILOVEYOU”，如圖12所示。圖12（三）實(shí)戰(zhàn)練習(xí)現(xiàn)在的時(shí)間是1941年7月7日，正值徳國閃電戰(zhàn)“巴巴羅薩計(jì)劃前夕。蘇軍指揮官要了解徳軍動(dòng)向好進(jìn)行下一步防御，他的手下軍官突然截到了一條徳國陸軍（黨衛(wèi)軍SS-Totenkopf師團(tuán)）的信息，現(xiàn)在你來要進(jìn)行破解。當(dāng)天英尼格瑪初始配置情況如下Machinemodel：Wehrmacht/Luftwaffe一UKW=BRotors:IIIVVRingsetting:BULPlugConnection:AVBSCGDLFUHZINKMOWRX信的正文Befordertam:07.07.19411925UhrDurch:FunkspruchNr.:20Von/An:f8v/bz2AbsendendeStelle:SS-TD