Работа по шифрованию в энигме выполняется роторами и рефлектором. Ротор

Энигма –шифровальная машина, которую в XX веке использовали спецслужбы многих стран мира. Наибольшую известность получила германская версия машины и её применение во время Второй Мировой Войны. Работа по шифрованию в энигме выполняется роторами и рефлектором. Ротор –это диск, имеющий с двух сторон контакты (каждый контакт соответствует символу алфавита), контакты с разных сторон попарно соединены в случайном порядке. Таким образом, 1 диск осуществляет простой моноалфавитный шифр подстановки. Роторы расположены так, что выходные контакты одного ротора задевают входные контакты соседнего, и так до поледнего диска, называемого рефлектором. Рефлектор имеет контакты только с одной стороны, и эти контакты также попарно соединены в случайном порядке.
Собранная таким образом машина выполняет над шифруемым текстом несколько моноалфавитных шифров подстановки подряд, но такое действие эквивалентно всего одному шифру подстановки. Чтобы шифр не был таким простым, после зашифровывания каждой буквы роторы по некоторому правилу поворачиваются. После результате поворота контакты повернувшегося ротора начинают касаться уже других выводов у соседнего, т.е.буква будет шифроваться уже по другому пути (см. рис).Тем самым,после шифрования каждой буквы алфавит подстановкиизменяется.

Шифрующее действие Энигмы показано для двух последовательно нажатых клавиш —ток течет через роторы, «отражается» от рефлектора, затем снова через роторы. Замечание: Серыми линиями показаны другие возможные электрические цепи внутри каждого ротора. Буква Aшифруется по-разному при последовательных нажатиях одной клавиши, сначала в G, затем в C. Сигнал пошѐл по другому маршруту за счѐт поворота ротора.
Обычно роторы поворачиваются по следующим правилам:

• 
  последний диск поворачивается после каждой буквы,
  
• 
  предпоследний диск поворачивается, когда последний диск совершил полный оборот,
  
• 
  предпредпоследний диск поворачивается, когда предпоследний диск совершил полный оборот, и т.д.,
  
• 
  Кроме того, для дополнительного усложнения шифра, диски поворачиваются также в некоторых особых ситуациях(таким образом, смена алфавитов происходит не так ‘монотонно’).
  

2. Особенности шифра
Такое устройство машины придаѐт шифру определенные особенности, а именно:

• 
  симметричность. При одинаковом наборе роторов и их одинаковом начальном расположении повторное шифрование даст исходный текст.
  
• 
  2 подряд идущие одинаковые буквы шифруются разными буквами. (Это свойство было присуще немецкой энигме. При некоторых изменениях правил вращений роторов это свойство можно устранить.)
  
• 
  буква не может быть зашифрована сама собой (т.е. зашифрованная буква всегда отличается от шифруемой).
  
• 
  смена алфавитов периодическая, период: T≈PN, где P–число букв в алфавите, N–число роторов.Значение периода зависит также от правил вращения роторов.
  

В версии энигмы, которую использовала германская армия,было 3 ротора, таким образом, период повторения алфавитов был порядка 17000 (26х26х26). Эта длина намного превосходит средниедлины передаваемых сообщений, поэтому проблемы повторений алфавитов практически не возникало.
Ключом для данного шифра является следующая информация:

• 
  используемые роторы (т.е. алфавиты подстановок каждого ротора),
  
• 
  начальное положение роторов,
  
• 
  правила вращения роторов (в немецкой энигме эти правила менялись только со сменой версии машины, и поэтому к ключу их отнести было нельзя).