فلسفه و تاریخ علم

رازهای سر به مهر تاریخ؛ معمای انیگما (قسمت دوم)

انیگما
نوشته شده توسط عرفان کسرایی

در قسمت پیش؛ تاریخچه ای از رمزنگاری و رمزگشایی را مرور و چند نمونه تاریخی را نیز بررسی کردیم. رمزنگاری برای عدم افشای اطلاعات محرمانه دولت های متخاصم طی جنگ ها؛ الگوریتم های آن را روز به روز پیچیده و پیچده تر کرد. اما رمزنگاری صرفا منحصر به دوران جنگ نیست و امروزه حتی بین دولت های متحد نیز مورد مناقشه است  و بخش مهمی از مسایل مربوط به امنیت شبکه را تشکیل می دهد. انتشار اسناد ویکی لیکس مبنی بر اینکه آژانس امنیت ملی آمریکا مکالمات تلفنی آنگلا مرکل صدر اعظم آلمان را برای سال ها شنود می کرده؛ افشای ایمیل های هیلاری کلینتون که با سرورهای معمولی ارسال شده بودند و بسیاری نمونه های دیگر نشان دهنده آن است که جنگ دیجیتال و تلاش برای رمزگذاری مکاتبات روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می کند.  این موضوع چنان در دنیای دیجیتال اهمیت دارد که همین اواخر؛ سرویس Gmail اعلام کرده که از این پس ؛ ایمیل های رمزگذاری نشده و فاقد رمزگذاری TLS را با یک علامت قفل قرمز رنگ در گوشه آدرس ایمیل مقصد مشخص خواهد کرد. تا اینجای کار را داشته باشید تا برویم سراغ یکی از پرحاشیه ترین پروژه های رمزنگاری و رمزگشایی تاریخ؛ انیگما!
انیگما یا همان  αἴνιγμα یونانی؛ از نظر لغوی به معنای معما و راز است. اما پیش از هر چیز یادآور ماشین‌های الکترومکانیکی رمزنویسی است که در جریان جنگ جهانی دوم از سوی آلمانی ها برای ارسال پیام‌های محرمانه استفاده می شد. نظامیان آلمانی بعد از جنگ جهانی اول به دنبال دستیابی به یک سیستم امنیتی رمزنگاری جدید بودند تا به کمک آن بتوانند سیستم های قدیمی و دستی رمزنویسی مانند ADFGX را با یک سیستم جدید جایگزین کنند. به همین سبب به فکر ساختن ماشینی افتادند که امنیت رمزنگاری را تضمین می کرد . بر اساس پیشرفت های فناوری اوایل قرن بیستم و اختراع ماشین تایپ الکتریکی و نظایر آن؛ مخترعین زیادی به صورت مستقل از یکدیگر اختراعات خود در زمینه ماشین رمزنگار متن معرفی کردند. اولین طرح باز می گردد به سال ۱۹۱۵ میلادی که در آن دو افسر هلندی نیروی دریایی به نام های تئو فان هنگل Theo A. van Hengel و آر . پی . سی اشپنگلر R.P.C. Spengler نسخه اولیه ای از یک ماشین رمزنگار را طراحی کردند. ماشینی که البته به دلیل ملاحظات امنیتی اجازه ثبت اختراع آن را نداشتند. تلاش بعدی در سال ۱۹۱۷ صورت گرفت ادوارد هبرن Edward Hugh Hebern آمریکایی طرح آن را در سال ۱۹۲۱ ثبت کرد. در سال ۱۹۱۸ آرتور شرایبوس  Arthur Scherbius آلمانی و هوگو کخ Hugo Koch هلندی و آروید گرهارد دام Arvid Gerhard Damm سوئدی هرکدام طرح های ماشین روتور رمزنگاری را ثبت کردند.
آرتور شرایبوس آلمانی اولین نسخه طرح خود را در ۲۳ فوریه ۱۹۱۸ عرضه کرد و در ۱۵ آوریل همان سال به نیروی دریایی معرفی نمود. اما طرح او برای رمزنویسی ماشینی غیرضروری تشخیص داده شده و رد شد. شرایبوس تصمیم گرفت بعد از جنگ ؛ ماشین اختراعی خود را با اهداف اجتماعی به کار بگیرد و نه با کاربرد امنیتی نظامی. اولین نسل ماشین انیگما که انیگما آ Enigma A نام داشت حتی برای فروش در نمایشگاه هایی مانند لایپزیگ و برن در سال ۱۹۲۳ و همچنین در کنگره بین المللی پست در استکهلم در سال ۱۹۲۴ نیز معرفی شده بود. این بود که علاقه ارتش آلمان به این ماشین پر رمز و راز جلب شد. در سال ۱۹۲۶ کم کم ماشین انیگما  وارد نیروی دریایی شد  و از بازارهای با کاربرد غیرنظامی جمع آوری شد. تخمین زده می شود که در جریان جنگ جهانی دوم بیش از ۴۰ هزار ماشین انیگما تولید شده باشد. با گذر زمان تا پایان جنگ در سال ۱۹۴۵ مدل ها و نسل های متنوعی از ماشین انیگما عرضه شد و لبته پرکاربرد ترین آن انیگما ۱ Enigma I بود که از سال ۱۹۳۰ به بعد در جریان جنگ جهانی دوم توسط ارتش آلمان به کار گرفته شد. انیگما ۱ دوازده کیلوگرمی درون یک جعبه چوبی جای داشت و ابعاد آن نیز ۳۴۰ میلی متر در ۲۸۰ میلی متر در ۱۵۰ میلی متر بود. ماشینی که در نظر اول شبیه به یک ماشین تایپ ساده به نظر می رسید و یک صفحه کیبورد هم داشت. اما همین ماشین شبیه به دستگاه تایپ ساده ؛ از چنان پیچیدگی فنی برخوردار بود که به لحاظ نظری؛ شکست یک رمز آن و درک پیام رمزگذاری شده حاصل از ترکیب چرخ دنده ها گاهی زمانی بیش از عمر معمولی یک انسان طول می کشد.

انیگما و آلن تورینگ
بررسی تاریخچه انیگما بدون اشاره به آلن تورینگ Alan Turing غیرممکن است. ریاضیدان و رمزشکن بریتانیایی که پیامهای ارتش آلمان نازی را رمزگشایی می کرد. اگرچه که اولین تلاش ها برای رمزشکنی از پیام های ماشین انیگما  در لهستان انجام شد و بدون جاسوسی نیروهای وابسته به فرانسه؛ شاید راز انیگما هرگز فاش نمی شد ولی این لهستانی بودند که با کمک اطلاعات به دست آمده توسط فرانسه راه شکستن رمزنگاری آلمانی ها را گشودند. اما رمز انیگما به این سادگی ها  هم شکسته نمی شد؛ تنظیمات انیگما به گونه ای طراحی شده بود که برای مثال اگر یک بار حرف A به Q تبدیل می شد ؛ دفعهء دیگر همین حرف A دیگر Q نبود و مثلا Y نوشته می شد. چیزی که هم ارسال کننده رمز و هم دریافت کننده بایستی از آن مطلع می بودند و اساسا حتی خود همین رمز هم به صورت رمز انتقال پیدا می کرد.
پروژه فوق محرمانه انگلیسی ها که آلن تورینگ در آن نقش کلیدی داشت تلاش کرد پیام های نیروی دریایی آلمان را رمزگشایی کند. پروژه ای که نهایتا سد غیر قابل نفوذ انیگما را شکست و رمزنگاری آلمانی ها را به زانو در آورد. ماشین انیگما قدرتمندترین اسلحه رمزسازی ارتش آلمان در جنگ جهانی دوم بود و به گونه ای طراحی شده بود که حتی اگر به دست دشمن می  افتاد باز هم نمی شد چیزی از آن سر درآورد. آلمانی ها تصور می کردند که هیچکسی توانایی محاسبات ریاضی پیچیده و تحلیل احتمال میلیونها جایگشت حروف را در اختیار ندارد. ضمن اینکه این رمزها به صورت روزانه تغییر هم می کردند.
تورینگ در پی آن بود که با استفاده از خطای احتمالی انسانی انیگما؛ یک گام به کشف راز این ماشین نزدیک شود. او حتی به این فکر افتاد که شاید یک روز اپراتور دستگاه فراموش کند تنظیمات ماشین را تغییر دهد و همین باعث افزایش احتمال رمزگشایی انیگما شود. تورینگ موفق شد هزاران احتمال بی معنا در جایگشت حروف را حذف کند. البته بخت با بریتانیایی ها یار بود و اولین بار؛ گزارش رمزگزاری شده از یک پیش بینی روزانه هواشناسی کار دست آلمان ها داد. پیش بینی روزانه هوا هر روز شامل فاکتورهایی مانند سرعت باد؛ فشار جو و دما بود. تورینگ حدس زد که بخشی از چنین پیامی حدودا راجع به چه چیزی می تواند باشد. این مساله پاشنه آشیل انیگما بود. بریتانیایی ها حالا فقط به ساخت ماشینی نیاز داشتند که برعکس پروسه رمزگذاری انیگما باشد و مانند یک موتور جستجو عمل کند. نتیجه کار حیرت برانگیز بود. ماشینی با حدود ۱۲ مایل سیم و ۹۷ هزار قطعه؛ در یک ساختمان فوق محرمانه. ساختمانی که نازی ها هرگز از وجود آن مطلع نشدند. آنچه در بین دیوارهای این ساختمان می گذشت ؛ سرنوشت جنگ را به کلی عوض کرد. با این وجود؛ انیگما به عنوان صندوقچه ای رازآلود و نمادی از پیچیدگی هوش بشری در تاریخ ثبت شده است. کسی چه می داند؛ شاید اگر آن رقابت خونبار بین دولت های متخاصم بر سر رمزگذاری و رمزگشایی در جنگ جهانی دوم نبود؛ امروزه سیستم های پیچیده شبکه کامپیوتری و حتی اینترنت هم وجود نداشت.

درباره نویسنده

عرفان کسرایی

کسرایی، عضو انجمن فلسفه علم آلمان و پژوهشگر مطالعات علم و فناوری در دانشگاه کاسل است
زمینه های پژوهشی او عبارتند از:
-فلسفه فیزیک؛ منطق مدلسازی در ریاضیات مهندسی
-ارتباطات علم و جامعه شناسی شبه علم در ایران
-تاریخ فیزیک مدرن در قرن بیستم

دیدگاه شما چیست