3 · ศัตรูที่อ่านแบบแปลนของคุณ
ลมไม่เคยจำได้ว่าครั้งที่แล้วมันพัดไม่ล้ม พายุลูกหน้ามาด้วยฟิสิกส์เดิม ไม่สนใจว่าคุณไปเสริมเสาต้นไหนมาหลังจากครั้งก่อน ความล้า ความดัน คลื่น ก็เหมือนกันหมด ไม่มีตัวไหนเคยเปิดแบบก่อสร้างของคุณดูว่าตรงไหนบางที่สุด ส่วนเผื่อจนถึงหน้านี้จึงทำงานได้ด้วยวิธีตรงไปตรงมา คุณเดาแรงที่แย่ที่สุดที่ธรรมชาติจะออกมาได้ แล้วเผื่อไว้เกินนั้น
ตั้งแต่หน้านี้ไปอีกฝ่ายเปิดแบบดู เขาอ่านแบบของคุณ อ่านคู่มือปฏิบัติงานของคุณ อ่านวิธีที่คุณใช้ตรวจหาเขา แล้วเลือกจุดที่จะดัน เสาที่คุณเสริมแล้วเขาเดินข้าม เขาไปที่ต้นที่คุณยังไม่ได้เสริม และถ้าคุณเสริมทุกต้นเท่ากันหมด เขาก็เปลี่ยนไปที่คนเดินเครื่องแทน
ภาคนี้คือบานพับของเล่ม เพราะส่วนเผื่อเปลี่ยนความหมายทั้งหมดตรงนี้ ในโลกก่อนหน้านี้มันคือกันชน ในโลกนี้มันคือตัวเลขที่ถูกวัดแล้วเดินอ้อม แปดกรณีในภาคนี้กินเวลาตั้งแต่ปี 1851 ถึง 1985 และตอบคำถามเดียวกันว่า เมื่ออีกฝ่ายถือแบบแปลนฉบับเต็มอยู่ในมือ อะไรยังป้องกันได้
หลักการของ Kerckhoffs · 1883
รหัสทางทหารก่อนหน้านั้นถูกออกแบบบนความหวังข้อเดียว คือวิธีของมันจะไม่หลุดไปถึงอีกฝ่าย แต่วิธีเข้ารหัสเป็นของที่ต้องแจกออกไปให้คนใช้ ต้องเดินทางไปกับหน่วยที่เคลื่อนที่ ต้องอยู่ในมือคนที่ถูกจับได้ ความมั่นคงที่วางบนความหวังแบบนั้นมีอายุเท่ากับความลับที่เปราะที่สุดในกองทัพ และในปี 1883 มีคนเขียนลงกระดาษเป็นครั้งแรกว่าอย่าวางมันไว้ตรงนั้น
เดือนมกราคม 1883 Journal des sciences militaires เล่มที่ IX พิมพ์ตอนแรกของบทความ La cryptographie militaire ของ Auguste Kerckhoffs ที่หน้า 5 ถึง 38 ตอนที่สองตามมาเดือนกุมภาพันธ์ที่หน้า 161 ถึง 191 ตอนแรกวางข้อกำหนดหกข้อสำหรับระบบรหัสทางทหาร และข้อที่สองในหกข้อนั้นคือสิ่งที่โลกปัจจุบันเรียกว่าหลักการของ Kerckhoffs
ข้อที่สองบอกว่าระบบต้องไม่ต้องการความลับ และต้องตกไปอยู่ในมือศัตรูได้โดยไม่เดือดร้อน ต้นฉบับภาษาฝรั่งเศสคือ « Il faut qu'il n'exige pas le secret, et qu'il puisse sans inconvénient tomber entre les mains de l'ennemi » สังเกตให้ดีว่าเขาไม่ได้ขอให้ระบบแข็งแรงขึ้น เขาขอให้ย้ายเส้นแบ่ง จนของที่ต้องปิดเหลือชิ้นเดียว แบบถูกถือว่าอยู่ในมืออีกฝ่ายตั้งแต่วันที่ออกแบบ สิ่งเดียวที่ยังปิดได้คือกุญแจ นี่คือคำประกาศเป็นทางการครั้งแรกว่าความลับของแบบไม่ใช่ความมั่นคง
ฉบับที่เล่ากันว่า Kerckhoffs สั่งให้เปิดเผยอัลกอริทึม ไม่ตรงกับข้อความ เขาบอกว่าระบบต้องไม่พึ่งความลับ ไม่ได้บอกว่าต้องพิมพ์ และระยะห่างระหว่างสองอย่างนั้นคือทั้งหมดที่เรื่องนี้ต่างกัน Fabien Petitcolas ผู้ขอวารสารฉบับนี้จาก British Library มาพิมพ์ข้อความเต็มในปี 1998 สรุปว่าหลักการนี้ให้ถือว่าวิธีเป็นสาธารณะระหว่างออกแบบเท่านั้น การพิมพ์เป็นกลยุทธ์ ตัวหลักการเป็นข้อสมมติเรื่องศัตรู
ฉบับที่ว่าเขาเรียกร้องระบบที่เจาะไม่ได้ทางคณิตศาสตร์ กลับด้านกับต้นฉบับ ข้อที่หนึ่งใช้คำว่า matériellement, sinon mathématiquement — เจาะไม่ได้ในทางปฏิบัติ ถ้าไม่ได้ในทางคณิตศาสตร์ เขาเขียนต่อทันทีว่าทุกคนยอมรับสามข้อหลัง ไม่มีใครยอมรับสามข้อแรก แล้วตอบคำถามของตัวเองว่าระบบที่เจาะไม่ได้ทางคณิตศาสตร์และผ่านข้อสองไปพร้อมกัน เป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้ทางคณิตศาสตร์ ส่วนเผื่อในปี 1883 จึงเป็นส่วนเผื่อทางปฏิบัติตั้งแต่บรรทัดแรก
และครึ่งหนึ่งของหกข้อไม่ใช่กฎเรื่องความลับเลย กุญแจต้องจำได้โดยไม่จด ระบบต้องใช้กับโทรเลขได้ พกพาได้ คนเดียวใช้ได้ ไม่ต้องเครียด ไม่ต้องจำกฎยาว ครึ่งนั้นเขียนถึงคนของตัวเอง ไม่ได้เขียนถึงศัตรู แบบจำลองความมั่นคงของ Kerckhoffs จึงมีผู้ปฏิบัติงานยืนอยู่ในนั้นตั้งแต่ปี 1883 เพราะระบบที่คนใช้ไม่ไหว คือระบบที่จะถูกใช้ผิด
สิ่งที่กรณีนี้สอน: เขียนรายการทุกสิ่งที่ระบบของคุณต้องปิดเป็นความลับ แล้วขีดฆ่าทุกบรรทัดที่ไม่ใช่กุญแจ — ถ้ายังป้องกันได้ ระบบผ่านข้อสอง ถ้าไม่ได้ ส่วนเผื่อของคุณมีอายุแค่จนกว่าจะมีใครอ่าน
ข้อโต้แย้งเรื่องกุญแจ · ลอนดอน 1851
ที่หน้าร้านเลขที่ 124 Piccadilly มีกุญแจดอกหนึ่งตั้งโชว์อยู่ตั้งแต่ปี 1790 พร้อมป้ายสัญญาว่าใครทำเครื่องมือเปิดมันได้จะได้รับ 200 กินีทันที คนที่เดินผ่านถนนเส้นนั้นเห็นป้ายเดิมอยู่ตรงนั้นมา 61 ปีโดยไม่มีใครมารับเงินไป และนั่นคือหลักฐานทั้งหมดที่อังกฤษมีว่ากุญแจของตัวเองแน่นหนา ไม่ใช่บทพิสูจน์ แต่เป็นคำท้าที่ว่างอยู่นานพอจนคนเลิกสงสัย
ปี 1851 ระหว่างงาน Great Exhibition ที่ลอนดอน Alfred Charles Hobbs ช่างกุญแจจาก Boston รับคำท้านั้น เขาใช้เวลาราว 51 ชั่วโมงกระจายใน 16 วัน แล้วไขกุญแจท้าทายของ Bramah ดอกนั้นได้ ตัวเลข 61 ปีมาจากการนับปี แหล่งหนึ่งนับว่าเกิน 67 เล่มนี้ใช้เลขปี เงื่อนไขตกลงกันไว้ล่วงหน้า ทำที่ร้าน Bramah ใช้เครื่องมืออะไรก็ได้ กุญแจต้องไม่เสียหาย คณะกรรมการโต้แย้งเรื่องสภาพการทดสอบ เถียงกันจบแล้ว 200 กินีถูกจ่าย และ Hobbs วางเหรียญโชว์ในงานจนจบ เขาไขกุญแจ detector หกคานของ Chubb รุ่นสิทธิบัตรปี 1818 ได้ด้วยเป็นคนแรก วันและเวลาที่ไขมีเฉพาะในเรื่องเล่า เล่มนี้ไม่พิมพ์
ฉบับที่เล่ากันว่าเรื่องนี้ทำลายอุตสาหกรรมกุญแจอังกฤษ ไม่ตรงกับสิ่งที่เกิดขึ้นหลังงาน ยอดขายของ Bramah กับ Chubb ไม่เสียหาย ด้วยเหตุผลที่ตรงไปตรงมา กุญแจที่ทนผู้เชี่ยวชาญได้ 51 ชั่วโมงยังเป็นกุญแจดี บริษัทที่ตายจริงคือนายจ้างของ Hobbs เอง Day & Newell แห่งนิวยอร์ก กุญแจ parautoptic ที่เขานำมาโชว์ถูก Linus Yale ไขได้ทันทีหลังงาน
ของที่เหลือจากปีนั้นมาถึงวันนี้จึงไม่ใช่กุญแจดอกไหน แต่คือคำถามที่การไขเปิดขึ้นมา ว่าควรถกเรื่องความไม่ปลอดภัยของกุญแจในที่เปิดเผยหรือไม่ คำตอบอยู่ในหนังสือ Rudimentary Treatise on the Construction of Locks พิมพ์ที่ลอนดอนปี 1853 บทที่หนึ่ง และคำตอบคือควร โจรรู้เรื่องไขกุญแจมากกว่าที่ใครจะสอนได้อยู่แล้ว ถ้ากุญแจดอกไหนไม่แน่นหนาเท่าที่เชื่อกัน คนสุจริตต่างหากที่ต้องรู้ เพราะคนทุจริตแทบแน่นอนว่าจะเป็นฝ่ายแรกที่เอาความรู้นั้นไปใช้
ตัวอย่างที่หนังสือยกไม่ใช่กุญแจ แต่คือนมปลอมปนในลอนดอน คนขายนมรู้วิธีปลอมปนอยู่แล้ว การเปิดโปงไม่ได้สอนอะไรเขาเลยสักอย่าง มันสอนคนซื้อให้ตรวจ นี่คือข้อโต้แย้งเรื่องข้อมูลผู้บริโภค ไม่ใช่จริยธรรมของนักเจาะ
คนเขียนย่อหน้านั้นไม่ใช่ Hobbs คำนำลงชื่อ C. Tomlinson กรกฎาคม 1853 และเล่าลำดับไว้ครบ Tomlinson ปรึกษาศาสตราจารย์ Cowper ในเดือนสิงหาคม 1852 ว่าควรอธิบายข้อบกพร่องของกุญแจให้คนทั่วไปหรือไม่ ก่อนที่ Hobbs จะเข้ามาเกี่ยว Cowper แนะนำให้เขารู้จัก Hobbs ผู้ส่งวัตถุดิบมา George Dodd เรียบเรียง Tomlinson แก้และเพิ่ม Hobbs อ่านปรู๊ฟและใส่หมายเหตุ Wikipedia ใส่ประโยคนี้ในปากของ Hobbs ถ้าต้องมีชื่อเดียว ชื่อนั้นคือ Tomlinson
สิ่งที่กรณีนี้สอน: เมื่อมีคนรายงานช่องโหว่ ให้เขียนชื่อคนที่ได้ประโยชน์จากการไม่พูด แล้วเทียบกับชื่อคนที่ได้ประโยชน์จากการรู้ — ถ้าฝั่งแรกมีแค่คนขาย ให้พิมพ์
le chiffre indéchiffrable · 1854–1863
รหัสตัวหนึ่งเดินทางมาพร้อมชื่อเล่นที่เป็นคำรับประกันไปในตัว le chiffre indéchiffrable รหัสที่ถอดไม่ได้ คนที่ใช้มันฝากความลับของตัวเองไว้กับคำสามคำนั้น และคำสามคำนั้นเป็นจริงอยู่ตราบเท่าที่ยังไม่มีใครพิมพ์วิธีถอดออกมา ไม่ใช่ตราบเท่าที่ยังไม่มีใครถอดได้ ระยะห่างระหว่างสองเงื่อนไขนั้นคือเนื้อเรื่องทั้งหมดของกรณีนี้
ปี 1863 Friedrich W. Kasiski พิมพ์ Die Geheimschriften und die Dechiffrir-Kunst ที่เบอร์ลิน หนา 95 หน้า และเป็นครั้งแรกที่มีวิธีทั่วไปตีพิมพ์สำหรับเจาะรหัสหลายตัวอักษรที่ใช้คำสำคัญซ้ำ
วิธีนั้นอ่านแบบของรหัสตรงจุดที่มันซ้ำตัวเอง คำเดิมที่บังเอิญตกลงตรงตำแหน่งเดิมของกุญแจจะออกมาเป็นตัวอักษรชุดเดิมทุกครั้ง ระยะห่างระหว่างการซ้ำสองครั้งจึงเป็นทวีคูณของความยาวกุญแจเสมอ ที่เหลือเป็นเลขคณิต หาชุดตัวอักษรตั้งแต่สามตัวที่ปรากฏซ้ำในรหัส วัดระยะห่าง แยกตัวประกอบ ตัวประกอบร่วมคือความยาวกุญแจ รู้ความยาวแล้วก็แยกข้อความเป็นคอลัมน์ แล้วโจมตีแต่ละคอลัมน์ด้วยความถี่ตัวอักษร วิธีปรับปรุงสมัยใหม่คือ index of coincidence
Charles Babbage ทำได้ก่อน และไม่พิมพ์อะไรเลย ปีที่เขาทำได้ แหล่งสองแหล่งไม่ตรงกัน และเล่มนี้พิมพ์ทั้งสอง Franksen ผู้อ่านสมุดบันทึกของ Babbage ให้ว่าเร็วถึงปี 1846 ส่วนปี 1854 มาจากเหตุการณ์ที่ John Hall Brock Thwaites ทันตแพทย์จาก Bristol ส่งรหัส "ใหม่" ไป Journal of the Society of Arts Babbage ชี้ว่ามันคือ Vigenère Thwaites ท้าให้เจาะ และ Babbage เจาะได้ Simon Singh ใน The Code Book หน้า 78 อยู่หลังปีนั้น ทั้งสองเป็นจริงพร้อมกันได้ วิธีอยู่ในสมุดตั้งแต่ 1846 ส่วนการท้าในที่สาธารณะเกิดปี 1854 เล่มนี้อ่านแค่การอ้างอิงถึง Franksen ไม่ได้อ่านตัวเล่ม
หลักฐานทั้งหมดฝั่ง Babbage อยู่ในเอกสารที่ไม่เคยพิมพ์ ต้นฉบับเรื่อง cyphers and deciphering อยู่ที่ British Library Ole Immanuel Franksen อ่านมัน แล้วพิมพ์ Mr Babbage's Secret ปี 1985 กับบทความใน Mathematics and Computers in Simulation ปี 1993 ข้อค้นพบคือ Babbage มีของสามอย่างอยู่ในมือก่อนที่ใครจะพิมพ์ กฎคณิตศาสตร์ของรหัส หลักความเป็นคาบของกุญแจ และเทคนิคสมมาตรของตำแหน่ง เขาวางแผนหนังสือชื่อ The Philosophy of Decyphering ไว้ด้วย และไม่เคยเขียน
Babbage ถึงก่อน Kasiski เป็นเจ้าของผล ลำดับก่อนหลังในสมุดบันทึกไม่ใช่ลำดับก่อนหลังในวิชา เพราะการเจาะที่ไม่มีใครอ่านได้ไม่ป้องกันใครและไม่สอนใคร ทุกคนที่ใช้รหัสนี้ระหว่างปีที่ Babbage เจาะได้กับปี 1863 ส่งความลับของตัวเองผ่านระบบที่แตกไปแล้ว โดยที่ความมั่นใจของพวกเขาไม่ได้ลดลงแม้แต่วันเดียว นี่คือข้อสองของ Kerckhoffs มองจากอีกด้าน ระบบไม่ได้ปลอดภัยเพราะยังไม่มีใครพิมพ์วิธีเจาะ มันแค่ยังไม่ถูกพิมพ์
สิ่งที่กรณีนี้สอน: ตรวจว่าคำว่า unbreakable ที่ติดอยู่กับระบบของคุณมาจากการโจมตีที่ตีพิมพ์แล้วล้มเหลว หรือมาจากการที่ยังไม่มีใครตีพิมพ์ — ในกรณีนี้สองอย่างนั้นห่างกันอย่างน้อยเก้าปี
Enigma · 1932–1945
ทุกเช้า ผู้ส่งของเยอรมันจะตั้งโรเตอร์ของ Enigma ตามค่าประจำวัน แล้วทำสิ่งที่คู่มือสั่งไว้ในบรรทัดถัดมา คือเลือกกุญแจข้อความสามตัวอักษรของตัวเอง แล้วเข้ารหัสมันสองครั้งติดกัน KYG กลายเป็น KYGKYG ตัวเครื่องไม่ใช่สิ่งที่แตก เครื่องแข็ง สิ่งที่เปิดประตูคือบรรทัดนั้น
เพราะการซ้ำสองครั้ง Rejewski รู้ล่วงหน้าว่าในทุก indicator ตัวที่หนึ่งกับสี่มาจากตัวอักษรเดียวกัน สองกับห้าเหมือนกัน สามกับหกเหมือนกัน เก็บ indicator ทั้งวันมากองไว้ก็ได้โครงสร้างวงจรของ permutation ประจำวันนั้นออกมา จุดอ่อนอยู่ในคู่มือ ไม่ได้อยู่ในสายไฟ
คณิตศาสตร์ตามมาบนโครงสร้างนั้น Rejewski ใช้ทฤษฎีกลุ่มแทนภาษาศาสตร์ ทฤษฎีบทที่รับน้ำหนักคือ permutation สองตัว conjugate กันก็ต่อเมื่อมีโครงสร้างวงจรเหมือนกัน แล้วมันชนกำแพง สมการหกตัวมีตัวไม่รู้ค่ามากเกิน Rejewski พูดในปี 1980 ว่าจนวันนั้นเขาก็ยังไม่รู้ว่าสมการชุดนั้นแก้ได้หรือไม่ถ้าไม่มีข้อมูลเพิ่ม
ข้อมูลเพิ่มมาถึงราววันที่ 9 หรือ 10 ธันวาคม 1932 Marian Rejewski ได้รับเอกสารตั้งค่า Enigma ของเดือนกันยายนและตุลาคมปีนั้น สองเดือนที่คร่อมรอบเปลี่ยนลำดับโรเตอร์พอดี เอกสารมาจาก Hans-Thilo Schmidt สายลับในหน่วยรหัสเยอรมัน ผ่าน Gustave Bertrand ของฝรั่งเศส คณิตศาสตร์ที่สวยที่สุดในเรื่องนี้เดินต่อได้เพราะมีคนขโมยกระดาษมาให้
จากนั้นเป็นการแข่งเรื่องขั้นตอน ทุกวิธีของโปแลนด์ตายเพราะเยอรมันเปลี่ยนขั้นตอน ไม่ใช่เพราะใครหาคณิตศาสตร์ที่ดีกว่าได้ แคตตาล็อก 105,456 รายการที่ใช้เวลาสร้างกว่าหนึ่งปี ตายในคืนที่ reflector เปลี่ยนต้นเดือนพฤศจิกายน 1937 เดือนมกราคม 1938 โปแลนด์อ่านได้ 75% ของที่ดัก วันที่ 15 ธันวาคม 1938 โรเตอร์เพิ่มอีกสองตัว ถ้าจะไล่ให้ทันต้องใช้ bomba หกสิบเครื่อง ราคาสิบห้าเท่าของงบอุปกรณ์ทั้งปีของสำนัก การเจาะแพ้เลขคณิตก่อนแพ้การถอดรหัส
ที่ Bletchley เรื่องเดิมเกิดซ้ำ วันที่ 1 พฤษภาคม 1940 เยอรมันเลิกส่งกุญแจซ้ำสอง Hut 6 มืดภายในวันเดียว สิ่งที่ต่อชีวิตให้ไม่ใช่คณิตศาสตร์ แต่คือคนที่นั่งใช้เครื่องอยู่อีกฝั่ง John Herivel ไม่ได้มองหาข้อบกพร่องในวงจร เขามองหาสิ่งที่คนขี้เกียจจะทำตอนต้นกะ และเห็นตั้งแต่กุมภาพันธ์ 1940 ว่าผู้ส่งแบบนั้นจะปล่อยโรเตอร์ไว้ใกล้ค่าตั้งวงแหวน แล้วใช้มันเป็นค่าตั้งต้นของข้อความแรกของวัน วางข้อความแรกของวันลงตาราง 17,576 ทางเลือกเหลือราว 6 ถึง 30 กลุ่มนั้นปรากฏขึ้นจริงวันที่ 10 พฤษภาคม และวันที่ 22 พฤษภาคมข้อความ Luftwaffe ถูกอ่านได้อีกครั้ง วิธีนี้กับ cillies ถือแนวไว้จน bombe มาถึงเดือนสิงหาคม
ข้อบกพร่องในตัวเครื่องมีข้อเดียว ตัวอักษรไม่เคยเข้ารหัสเป็นตัวเอง มันไม่ได้เจาะอะไรด้วยตัวมันเอง แต่ทำให้ crib ถูก สัดส่วนระหว่างคณิตศาสตร์กับขั้นตอนไม่มีตัวเลข สิ่งที่หลักฐานรับได้คือคณิตศาสตร์จำเป็นและไม่เคยพอ ความพอมาจากคนที่ใช้ระบบ ทุกครั้ง
สิ่งที่กรณีนี้สอน: ให้คนที่จะเจาะระบบของคุณอ่านคู่มือปฏิบัติงานก่อนอ่านแบบวงจร — จุดเข้าของ Enigma ทุกจุดที่มีบันทึกอยู่ในขั้นตอนหรือในคน ไม่ใช่ในสายไฟ
โทรเลข Zimmermann · 1917
อังกฤษถือกระดาษที่ดึงอเมริกาเข้าสงครามได้อยู่ในมือตั้งแต่วันรุ่งขึ้นหลังดักได้ แล้วรอต่ออีกหกสัปดาห์ ไม่ใช่เพราะถอดไม่ออก แต่เพราะการหยิบมันออกมาใช้จะบอกอีกฝ่ายไปพร้อมกันว่าได้มันมาอย่างไร ข่าวกรองที่ใช้แล้วเผาแหล่งของตัวเอง มีค่าเท่ากับข่าวกรองที่ใช้ได้ครั้งเดียวในชีวิต
วันที่ 17 มกราคม 1917 กระทรวงต่างประเทศเยอรมันส่งโทรเลขในนาม Zimmermann ถึงทูต Heinrich von Eckardt ที่เม็กซิโกในรหัสการทูต 13040 Room 40 ของอังกฤษดักได้ และวันรุ่งขึ้น Nigel de Grey ถอดได้บางส่วน จากวันนั้นถึงวันพิมพ์ใช้เวลาราวหกสัปดาห์ ถึงวันที่สภาคองเกรสประกาศสงครามราวสิบเอ็ดสัปดาห์
ปัญหาอยู่ที่สายที่โทรเลขวิ่งมา กระทรวงต่างประเทศสหรัฐยอมให้เยอรมันใช้สายของตัวเองส่งข้อความเข้ารหัสเพื่อการเจรจาสันติภาพ และฉบับนี้ยังถูกส่งทางวิทยุกับซ่อนมาในโทรเลขทางการทูตของสวีเดนบนสายเคเบิลของอังกฤษด้วย พิมพ์ทันทีจึงเท่ากับบอกเยอรมันว่ารหัสแตก และบอกอเมริกาว่าอังกฤษอ่านโทรเลขทางการทูตของอเมริกาเองอยู่ Hall รอราวสามสัปดาห์ระหว่างที่ de Grey กับ William Montgomery ถอดจนครบ
ทางออกไม่ใช่การซ่อนแหล่งให้มิดขึ้น แต่คือการหาแหล่งที่สองที่ยอมเผาได้ สถานทูตเยอรมันที่วอชิงตันส่งต่อโทรเลขไปเม็กซิโกทางบริษัทโทรเลขพาณิชย์ในรหัส 13040 เดิม สายลับอังกฤษในเม็กซิโกที่บันทึกไว้แค่ว่า Mr. H ติดสินบนพนักงานบริษัทโทรเลขจนได้ตัวรหัสฉบับนั้นมา อังกฤษจึงมีข้อความครบจากแหล่งที่บอกชื่อได้ กรณีเลวร้ายที่สุดที่เหลืออยู่คือเยอรมันสรุปว่า 13040 ถูกอ่าน และราคานั้นคุ้มกับการดึงอเมริกาเข้าสงคราม ฉบับที่เล่ากันว่าโทรเลขต้นทางส่งในรหัสรุ่นใหม่กว่าและมีเลขรหัสอีกชุด เล่มนี้ยืนยันเลขนั้นกับแหล่งที่อ่านไม่ได้ จึงไม่พิมพ์
จากนั้นอังกฤษทำสิ่งที่ยากกว่าการโน้มน้าว คือให้อเมริกาตรวจเองโดยไม่ต้องเชื่ออังกฤษ 19 กุมภาพันธ์ Hall ให้ Edward Bell เลขานุการสถานทูตอเมริกันในลอนดอนดู Bell คิดว่าปลอมก่อน แล้วโกรธ 23 กุมภาพันธ์ Balfour มอบตัวรหัส ข้อความเยอรมัน และคำแปลอังกฤษให้ทูต Page พร้อมความจริงครึ่งเดียวว่าซื้อมาจากเม็กซิโก 24 กุมภาพันธ์ Page รายงาน Wilson พร้อมรายละเอียดที่อเมริกาตรวจได้กับแฟ้มของบริษัทโทรเลขของตัวเอง ส่วนตัวอังกฤษต้องมอบรหัส 13040 ให้วอชิงตันถอดเองด้วย
พิมพ์วันที่ 1 มีนาคม วันที่ 3 มีนาคม Zimmermann บอกนักข่าวอเมริกันว่าปฏิเสธไม่ได้ มันเป็นความจริง ปัญหาความแท้ที่อังกฤษเตรียมรับมือมาหกสัปดาห์ ตายด้วยมือผู้ส่งเองในประโยคเดียว 29 มีนาคมเขาบอก Reichstag ว่าเอกสารหลุดไปในทางที่ไม่ปราศจากข้อครหา เยอรมันสรุปว่าถูกขโมย ไม่ใช่ถูกถอด Lansing ช่วยด้วยการปล่อยคำใบ้เรื่องสายลับ 6 เมษายนคองเกรสประกาศสงคราม
สิ่งที่กรณีนี้สอน: ก่อนใช้สิ่งที่ได้จากช่องทางลับ ให้เอาของชิ้นเดียวกันผ่านช่องทางที่สองที่เปิดเผยได้ แล้วส่งคำอธิบายที่อีกฝ่ายตรวจเองได้ไปก่อนที่เขาจะถามว่าคุณรู้ได้อย่างไร
VENONA · 1942–1980
one-time pad คือรหัสตัวเดียวที่มีบทพิสูจน์ว่าเจาะไม่ได้ และบทพิสูจน์นั้นไม่เคยผิด สิ่งที่มันพิงอยู่เงียบๆ คือข้อสมมติข้อเดียว ว่าทุกหน้าของแผ่นกุญแจถูกใช้ครั้งเดียวแล้วทิ้ง ข้อสมมตินั้นไม่ได้อยู่ในคณิตศาสตร์ มันอยู่ในโรงพิมพ์
วันที่ 1 กุมภาพันธ์ 1943 Signal Intelligence Service ของกองทัพบกสหรัฐเปิดโครงการอ่านโทรเลขโซเวียตที่ Arlington Hall และปิดวันที่ 1 ตุลาคม 1980 สามสิบเจ็ดปี ได้ข้อความออกมาราว 3,000 ฉบับจากที่ดักได้หลายแสน
ระบบที่มันเจาะใช้สมุดรหัสแปลงคำเป็นตัวเลข แล้วบวกทับด้วย one-time pad ใช้ถูกวิธี ไม่มีคณิตศาสตร์ใดถอดได้ สิ่งที่แตกจึงไม่ใช่วิธี แต่คือโรงงาน ผู้ผลิตแผ่นกุญแจของโซเวียตพิมพ์หน้าซ้ำออกมาราว 35,000 หน้า ทั้งหมดในปี 1942 ระหว่างที่กองทัพเยอรมันรุกเข้าหามอสโก การผลิต pad ช้าและทำด้วยมือ ความต้องการพุ่งหลังมิถุนายน 1941 คนที่นั่งพิมพ์อยู่ปีนั้นไม่ได้กำลังตัดสินใจเรื่องความมั่นคง เขากำลังพยายามส่งของให้ทัน โซเวียตรู้ และพยายามคุมด้วยการส่งหน้าซ้ำไปให้ผู้ใช้ที่อยู่ห่างกันมาก ไม่สำเร็จ ที่ซ้ำคือหน้า ไม่ใช่ทั้งเล่ม
ร้อยโท Richard Hallock ที่ทำงานกับโทรเลขการค้าของโซเวียตเห็นการซ้ำเป็นคนแรก เขากับ Genevieve Feinstein, Cecil Phillips, Frank Lewis, Frank Wanat และ Lucille Campbell กู้ตารางกุญแจได้จำนวนมาก Meredith Gardner สร้างสมุดรหัสขึ้นใหม่ และเจาะเข้าตัวรหัสได้ครั้งแรกวันที่ 20 ธันวาคม 1946 สิ่งที่เขาเห็นในข้อความชุดนั้นคือสายลับโซเวียตใน Manhattan Project
ตัวเลขต้องอ่านให้ตรง อัตราที่อ่านได้ของโทรเลข NKVD คือ 1.8% ของปี 1942, 15.0% ของปี 1943, 49.0% ของปี 1944 และ 1.5% ของปี 1945 โทรเลข GRU ทหารเรือสายวอชิงตัน–มอสโกปี 1943 อ่านได้ราวครึ่ง ปีอื่นอ่านไม่ได้เลย ถอดและแปลได้ราว 2,200 ฉบับ ฉบับที่ว่า VENONA เจาะการสื่อสารของโซเวียตได้ จึงหมายถึงราวหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของโทรเลข กระจุกในสองปี และมีอยู่เพราะข้อบกพร่องในการผลิตของปีเดียว
หน้าซ้ำเกือบทั้งหมดถูกใช้หมดภายในปลายปี 1945 บางหน้าใช้ถึงปี 1948 หลังจากนั้นโทรเลขกลับไปอ่านไม่ได้เลย Bill Weisband สายลับ NKVD ในหน่วยดักฟังของกองทัพบกสหรัฐบอกมอสโกเรื่อง VENONA ในปี 1945 Kim Philby ได้รู้ปี 1949 โซเวียตไม่เปลี่ยนรหัสอะไรเลย เพราะไม่มีอะไรต้องเปลี่ยน หน้าซ้ำถูกใช้ไปหมดแล้ว พวกเขาแค่เตือนสายลับที่เสี่ยง ผลจากหนึ่งเปอร์เซ็นต์นั้นคือ Cambridge Five, Klaus Fuchs, Donald Maclean, สายลับใน State, Treasury, OSS และทำเนียบขาว และคดี Rosenberg ส่วน Roosevelt กับ Truman ไม่เคยได้รับรายงาน
สิ่งที่กรณีนี้สอน: ถ้าระบบของคุณพิสูจน์ได้ว่าเจาะไม่ได้ ให้ไปดูว่าใครผลิตกุญแจ ผลิตเร็วแค่ไหน และเกิดอะไรขึ้นในเดือนที่ความต้องการเกินกำลังผลิต — key reuse ไม่เคยอยู่ในบทพิสูจน์
The Thing · 1945–1952
วิธีหาเครื่องดักฟังทั้งหมดในปี 1945 สร้างขึ้นบนข้อเท็จจริงข้อเดียว คือเครื่องดักฟังต้องใช้ไฟ ไฟแปลว่ามีแบตเตอรี่หรือมีสายที่เดินไปหาได้ มีความร้อน และมีคลื่นแผ่ออกมาให้เครื่องกวาดจับ ของที่แขวนอยู่ในห้องทำงานทูตอเมริกันที่มอสโกเจ็ดปีไม่มีสักข้อเดียวในนั้น
วันที่ 4 สิงหาคม 1945 คณะเยาวชน Young Pioneers ของโซเวียตมอบตราแผ่นดินสหรัฐแกะจากไม้ให้ทูต W. Averell Harriman เป็นของขวัญแก่พันธมิตรร่วมสงคราม มันแขวนในห้องทำงานทูตที่ Spaso House กรุงมอสโกนับจากวันนั้นเจ็ดปี พร้อมเครื่องดักฟังหนัก 31 กรัมที่ไม่มีแบตเตอรี่อยู่ข้างใน
เครื่องนี้ออกแบบโดย Leon Theremin ชื่อรัสเซียว่า Zlatoust และเป็น passive resonant cavity เสาอากาศ monopole ยาว 23 เซนติเมตรทะลุเข้าโพรงทองแดงชุบเงิน ปิดหน้าด้วยเยื่อนำไฟฟ้าหนา 75 ไมโครเมตร เยื่อกับแท่งปรับจูนด้านในรวมกันเป็นตัวเก็บประจุแปรค่า นั่นคือไมโครโฟนคอนเดนเซอร์ เสียงพูดสั่นเยื่อ ค่าความจุเปลี่ยนตามการสั่นนั้น คลื่นวิทยุที่ตกกระทบถูก modulate แล้วสะท้อนกลับเป็นฮาร์มอนิกสูงกว่าความถี่ที่ส่องมา พลังงานทุกหน่วยในเรื่องนี้มาจากฝั่งคนดักฟัง ไม่มีสักหน่วยที่มาจากตัวเครื่อง ไม่มีแบตเตอรี่ ไม่มีชิ้นส่วน active ไม่มีอะไรสึก ความถี่ที่โซเวียตใช้ส่องจริงยืนยันไม่ได้ แหล่งให้ 330 MHz เป็นค่าที่น่าจะที่สุด
ผลตามมาคือมันเงียบจนกว่าจะมีใครส่องคลื่นใส่ NSA ใช้คำว่า illuminating กับคลื่นที่ส่องเข้าไปนั้น กวาดหาการแผ่คลื่นแล้วเจอศูนย์ เพราะไม่มี oscillator ไม่กินไฟ ไม่มีความร้อน ไม่มีสาย ตัวมันเล็ก และมันอยู่ในของขวัญที่รับกันต่อหน้าคน จะพบมันได้จึงต้องบังเอิญ หรือต้องรุก
ปี 1951 พนักงานวิทยุอังกฤษที่สถานทูตอังกฤษในมอสโกได้ยินบทสนทนาของอเมริกันบนช่องวิทยุกองทัพอากาศโซเวียตโดยบังเอิญ ระหว่างที่โซเวียตกำลังส่องคลื่นใส่ห้องทูตอยู่พอดี เดือนมีนาคมปีนั้น John W. Ford กับ Joseph Bezjian ถูกส่งไปมอสโก วิธีของพวกเขาไม่ใช่ฟัง แต่คือส่ง เครื่องกำเนิดสัญญาณกับเครื่องรับถูกจัดให้ห้องหอนด้วย feedback ถ้าเสียงในห้องถูกส่งซ้ำออกมาบนความถี่นั้น Bezjian พบมันในตราไม้ เครื่องกำเนิดที่พบมันตั้งไว้ที่ 1800 MHz เรื่องถึงผู้นำสถานทูตในสมัยทูต George F. Kennan ปี 1952
Peter Wright จาก Marconi ที่ต่อมาอยู่ MI5 เป็นคนวิเคราะห์ เยื่อขาดระหว่างอเมริกันจับต้อง เขาต้องเปลี่ยนใหม่ และทำให้มันทำงานเสถียรที่ 800 MHz ตัวแปรที่ตัดสินคือ Q ของโพรง Q สูงหมายถึงเลือกความถี่ได้แหลมกว่า ระยะไกลกว่า และไวต่อเสียงกว่า ผลคือ SATYR รุ่นอังกฤษที่ใช้ตลอดทศวรรษ 1950 เดือนพฤษภาคม 1960 ทูต Henry Cabot Lodge Jr. ยกตราไม้ขึ้นกลางคณะมนตรีความมั่นคงสหประชาชาติระหว่างเรื่อง U-2
สิ่งที่กรณีนี้สอน: เขียนว่าเครื่องตรวจของคุณตรวจหาคุณสมบัติอะไร แล้วออกแบบสิ่งที่ไม่มีคุณสมบัตินั้นเลย — ถ้าคุณออกแบบได้ ศัตรูก็ทำได้ และการตรวจต้องเปลี่ยนจากฟังเป็นส่อง
Van Eck · 1985
คนที่นั่งพิมพ์อยู่หน้าจอในปี 1985 เชื่อกันโดยไม่ต้องคิดว่าถ้าไม่มีใครยืนอยู่ข้างหลัง ก็ไม่มีใครอ่านสิ่งที่ขึ้นบนจอนั้นได้ ความเชื่อนั้นผิดมาแล้วสี่สิบปี และคนที่รู้ว่ามันผิดพูดไม่ได้ สิ่งที่ Wim van Eck เปลี่ยนในปีนั้นจึงไม่ใช่ความรู้ แต่คือใครมีมัน
ปี 1985 Wim van Eck จาก Dr. Neher Laboratories ของ PTT เนเธอร์แลนด์พิมพ์ใน Computers & Security เล่มที่ 4 ว่าจอ CRT ในกล่องพลาสติกอ่านได้ชัดบนโทรทัศน์ธรรมดาที่ระยะราว 50 เมตรในสนามทดสอบ CISPR และอุปกรณ์เสริมที่ต้องต่อเข้าโทรทัศน์ราคาราว 15 ดอลลาร์ นี่คือการวิเคราะห์ที่ไม่ลับชิ้นแรกของความเสี่ยงนี้
กลไกอยู่ในแบบของจอเอง สัญญาณวิดีโอเป็นสัญญาณเดียวในจอที่ถูกขยายจากระดับ TTL ไปถึงหลายร้อยโวลต์ มันจึงครองสนามคลื่นที่แผ่ออกมา และฮาร์มอนิกของมันคล้ายสัญญาณโทรทัศน์ออกอากาศมากพอที่เครื่องรับธรรมดาจะจับได้ สิ่งที่ขาดคือ sync ภาพจึงเลื่อนไม่หยุด คืน sync ด้วย oscillator สองตัวแล้วภาพก็นิ่ง นักอิเล็กทรอนิกส์สมัครเล่นสร้างของชิ้นนั้นได้ในไม่กี่วัน
ตัวเลขที่วัดกับตัวเลขที่ประมาณต้องแยกกัน ที่วัดได้คือราว 50 เมตรสำหรับกล่องพลาสติก ราว 10 เมตรสำหรับกล่องโลหะ ที่ประมาณคือถึง 1 กิโลเมตรถ้าใช้เสาอากาศทิศทางที่ได้เกนอย่างน้อย 10 dB ข้อสรุปข้อสองในบทความเขียนตรงตัวว่าอาจทำได้ under optimum conditions จากระยะถึง 1 กิโลเมตร ฉบับที่เล่ากันว่า van Eck อ่านจอจากหนึ่งกิโลเมตรด้วยของ 15 ดอลลาร์ จึงผิดสามชั้นซ้อนกัน และบรรทัดที่ควรอ่านช้าๆ คือบรรทัดนี้ จอทุกเครื่องที่ทดสอบผ่านเกณฑ์รบกวน CISPR ที่เสนอในตอนนั้น และทุกเครื่องรั่วภาพ
การสาธิตมีสองครั้ง ครั้งแรกจากรถในลานจอดของอาคารที่มีเครื่องประมวลผลคำอยู่ข้างใน ครั้งที่สองเดือนกุมภาพันธ์ 1985 ที่ลอนดอนกับ BBC รถตู้ เสาสูง 10 เมตร เสาอากาศ VHF band III เกน 10 dB เครื่องขยาย 18 dB โทรทัศน์ในรถ ทำกลางวันต่อหน้าคนดู และไม่มีใครถามว่ากำลังทำอะไร
เขาเอ่ยถึงมาตรฐานสองฉบับที่เขาเองอ่านไม่ได้ NACSIM 5100A และ AMSG 720B รัฐบาลรู้มาสี่สิบปี Bell Labs สาธิตต่อ Signal Corps ในสงครามโลกครั้งที่สองที่ถนน Varick ในแมนแฮตตัน DoD Directive 5200.19 ลงนามธันวาคม 1964 ตลอดช่วงนั้นผู้ใช้จอทั่วไปไม่มีส่วนเผื่อเลย เพราะแม้แต่ตัวภัยก็เป็นความลับ นี่คือข้อสองของ Kerckhoffs มาถึงช้า 102 ปี จากฝั่งผู้ป้องกัน ทางแก้ที่เขาเสนอคือ cryptographic display เขียนบรรทัดบนจอในลำดับที่ขึ้นกับกุญแจ ราคาราว 20 ดอลลาร์ต่อเครื่อง
สิ่งที่กรณีนี้สอน: ถ้ามาตรฐานที่ป้องกันคุณเป็นความลับ ให้ถือว่าคุณไม่มีมาตรฐาน — วัดระยะที่จอของคุณอ่านได้ด้วยโทรทัศน์กับเสาอากาศ ก่อนเชื่อใบรับรองว่าผ่านค่ารบกวน
ท่าที่เอาไปใช้ได้: สมมติว่าอีกฝ่ายถือแบบแปลนฉบับเต็มของระบบคุณ รวมคู่มือปฏิบัติงานและวิธีที่คุณใช้ตรวจหาเขา แล้วเขียนว่าอะไรยังป้องกันได้ ถ้าคำตอบยาวกว่ากุญแจหนึ่งดอก ทุกบรรทัดที่เกินคือส่วนเผื่อที่มีอายุแค่จนกว่าจะมีคนอ่าน
จะพลิกคำตัดสินของภาคนี้ได้เมื่อ: ผู้อ่านชี้ได้จากแหล่งข้างล่างว่ากรณีใดในแปดกรณีนี้ถูกเจาะโดยผู้เจาะที่ไม่รู้แบบ ไม่รู้ขั้นตอน และไม่มีเอกสารที่ยึดหรือซื้อมาได้ — เจาะด้วยกำลังคำนวณล้วนต่อระบบที่ยังปิดอยู่ กรณีนั้นออกจากภาคนี้ทันที และถ้าเกินสองกรณี บานพับของเล่มนี้ตั้งผิดที่
แหล่งของภาคนี้:
- Kerckhoffs — ข้อความเต็มภาษาฝรั่งเศส ตอนที่หนึ่ง · https://www.petitcolas.net/kerckhoffs/la_cryptographie_militaire_i.htm
- Kerckhoffs — รายละเอียดบรรณานุกรมและคำอธิบายของ Petitcolas · https://www.petitcolas.net/kerckhoffs/
- Kerckhoffs — สแกนต้นฉบับ ตอนที่หนึ่ง · https://www.petitcolas.net/kerckhoffs/crypto_militaire_1_b.pdf
- ลอนดอน 1851 — Rudimentary Treatise on the Construction of Locks ฉบับเต็มปี 1853 · https://gutenberg.org/files/63128/63128-h/63128-h.htm
- ลอนดอน 1851 — บทที่หนึ่งบน Wikisource · https://en.wikisource.org/wiki/Rudimentary_Treatise_on_the_Construction_of_Locks/Chapter_1
- ลอนดอน 1851 — Linda Hall Library, Alfred Charles Hobbs · https://www.lindahall.org/about/news/scientist-of-the-day/alfred-charles-hobbs/
- ลอนดอน 1851 — Bramah lock · https://en.wikipedia.org/wiki/Bramah_lock
- ลอนดอน 1851 — Chubb detector lock · https://en.wikipedia.org/wiki/Chubb_detector_lock
- le chiffre indéchiffrable — Kasiski examination · https://en.wikipedia.org/wiki/Kasiski_examination
- le chiffre indéchiffrable — Franksen 1993, Mathematics and Computers in Simulation · https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/037847549390063Z
- le chiffre indéchiffrable — MacTutor, Babbage and deciphering · https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Extras/Babbage_deciphering/
- Enigma — Marian Rejewski · https://en.wikipedia.org/wiki/Marian_Rejewski
- Enigma — John Herivel · https://en.wikipedia.org/wiki/John_Herivel
- Enigma — Hans-Thilo Schmidt · https://en.wikipedia.org/wiki/Hans-Thilo_Schmidt
- Enigma — NSA, Solving the Enigma: History of the Cryptanalytic Bombe · https://media.defense.gov/2022/Sep/29/2003087366/-1/-1/0/SOLVING%20THE%20ENIGMA%20-%20HISTORY%20OF%20THE%20CRYPTANALYTIC%20BOMBE.PDF
- Enigma — Cryptologia, Human factors and missed solutions to Enigma design weaknesses · https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/01611194.2015.1028680
- Zimmermann — Zimmermann telegram · https://en.wikipedia.org/wiki/Zimmermann_telegram
- Zimmermann — GCHQ, บรรพบุรุษของ GCHQ กับการเข้าสงครามของสหรัฐ · https://www.gchq.gov.uk/information/century-how-work-gchqs-predecessors-contributed-us-entering-world-war-i
- Zimmermann — FRUS, Page ถึง Secretary of State, 3 มีนาคม 1917 · https://history.state.gov/historicaldocuments/frus1917Supp01v01/d181
- VENONA — Venona project · https://en.wikipedia.org/wiki/Venona_project
- VENONA — Meredith Gardner · https://en.wikipedia.org/wiki/Meredith_Gardner
- VENONA — Richard Hallock · https://en.wikipedia.org/wiki/Richard_Hallock_(Venona_Project)
- The Thing — Crypto Museum · https://www.cryptomuseum.com/covert/bugs/thing/index.htm
- The Thing — Murray Associates, Great Seal bug part 1 · https://counterespionage.com/great-seal-bug-part-1/
- The Thing — บันทึกคณะมนตรีความมั่นคง S/PV.860, 26 พฤษภาคม 1960 · https://undocs.org/en/S/PV.860
- The Thing — History of the Bureau of Diplomatic Security หน้า 136–137 · https://2009-2017.state.gov/documents/organization/176589.pdf
- Van Eck — บทความต้นฉบับปี 1985 · http://www.tscm.com/vaneck85.pdf
- Van Eck — DOI ของบทความ · https://doi.org/10.1016/0167-4048(85)90046-X
- Van Eck — Tempest (codename) · https://en.wikipedia.org/wiki/Tempest_(codename)
- Van Eck — Kuhn, Compromising emanations, 2003 · http://www.cl.cam.ac.uk/techreports/UCAM-CL-TR-577.pdf