Enigma

Definition

定义

Enigma是一种著名的机械转子加密机，二战期间被德国军方广泛使用，其核心是通过电路、多个可旋转转子和接线板的复杂组合，实现多层次、多变化的替换加密。

原理

明文字母通过键盘输入后，电流依次经过多组转子，每组转子都内含一个字母对应关系表，每按下一次键，最右侧的转子会自动旋转一格，使加密规律不断变化。

电流经过转子组后流向反射器，再折返回去，再次经过转子，最终点亮某个密文字母的指示灯，该字母即为加密输出。

转子顺序和初始设置、外加接线板（为部分字母对设置临时替换）一起构成密钥。收发双方只要设置一致，即可对密文解密还原明文。

破解

转子旋转导致每个字母的加密输出随时间变化，突破了简单替换密码的弱点，极大提升密钥空间（可达上千亿种可能性），使频率分析变得极为困难。

但Enigma的密钥空间仍有限，且人类使用和操作习惯遗留弱点。盟军通过破解“设置本”等渠道，再结合工程师研发的“炸弹机”等自动化设备，用暴力破解和逻辑推理相结合，最终实现了对Enigma密文的攻破。

• 操作习惯漏洞：德军为了方便，每天用一本“设定本（setting book）”指定当天的密钥设置，导致同一天内大家用一套配置，从而产生了信息规律性。
• 重复密钥、格式规则：有时会重复发送某段内容或用相同格式，给了分析者“线索”。
• 自动化设备“炸弹机”：这是人工智能和机械自动化的早期雏形，能快速大量尝试各种密钥设置自动比对，极大提高破解速度和效率。
• 逻辑推理：不盲目全部尝试，而是发现密文和明文的某种规律或“弱点”，大幅缩小搜索范围。