De Enigma-coderingsmachine, of hoe de geheimen van het Derde Rijk werden opgelost. Hoe werkte de Enigma-coderingsmachine?

29.09.2019

Gebaseerd op materiaal uit het proefschrift ‘Encryptiemachines en decryptie-apparaten tijdens de Tweede Wereldoorlog’, verdedigd aan de Universiteit van Chemnitz (Duitsland) in 2004.

Invoering. Voor het grote publiek is het woord 'Enigma' (in het Grieks - een raadsel) synoniem met de concepten 'cijfermachine' en 'het breken van codes', waarvoor is gezorgd door films over onderzeeërs en soortgelijke romans die weinig te bieden hebben. doen met de werkelijkheid. Bij het grote publiek is weinig bekend over het feit dat er andere encryptiemachines bestonden, waarvoor speciale decryptiemachines werden gemaakt om te ‘breken’, en over de gevolgen die dit had in de Tweede Wereldoorlog.

En niet verrassend: hierover is in populaire publicaties te weinig informatie te vinden. En de daar beschikbare informatie is meestal onvoldoende of onbetrouwbaar. Dit is des te betreurenswaardiger omdat het breken van encryptiecodes van uiterst belangrijke historische betekenis was voor het verloop van de oorlog, aangezien de geallieerden (in de anti-Hitler-coalitie) dankzij de op deze manier verkregen informatie aanzienlijke voordelen hadden. ze konden enkele omissies uit de eerste oorlogshelft compenseren en konden hun middelen in de tweede helft van de oorlog optimaal inzetten. Volgens Anglo-Amerikaanse historici zou de oorlog, als de Duitse encryptiecodes niet waren gekraakt, twee jaar langer hebben geduurd, zouden er extra slachtoffers zijn gevallen en is het ook mogelijk dat er een atoombom op de grond zou zijn gevallen. Duitsland.

Maar we zullen deze kwestie niet behandelen, maar ons beperken tot de wetenschappelijke, technische en organisatorische omstandigheden die hebben bijgedragen aan de openbaarmaking van Duitse encryptiecodes. En wat vooral belangrijk is, is hoe en waarom het mogelijk was om machinale methoden voor ‘hacken’ te ontwikkelen en deze met succes te gebruiken.
Door de Enigma-codes en de codes van andere encryptiemachines te hacken, kregen de geallieerden niet alleen toegang tot militair-tactische informatie, maar ook tot informatie van het ministerie van Buitenlandse Zaken, de politie, de SS en de spoorwegen. Dit omvat ook rapporten van de As-landen, vooral de Japanse diplomatie, en het Italiaanse leger. De geallieerden ontvingen ook informatie over de interne situatie in Duitsland en zijn bondgenoten.

Alleen al in Engeland werkte een team van duizenden medewerkers van de geheime dienst aan het ontcijferen van de codes. Dit werk werd persoonlijk begeleid door de premier van Engeland, Winston Churchill, die op de hoogte was van het belang van dit werk door de ervaring van de Eerste Wereldoorlog, toen hij secretaris van de marine van de Britse regering was. Al in november 1914 gaf hij opdracht tot het ontcijferen van alle onderschepte vijandelijke telegrammen. Hij gaf ook opdracht om eerder onderschepte telegrammen te ontcijferen om de denkwijze van het Duitse commando te begrijpen. Dit is een bewijs van zijn vooruitziende blik. Het bekendste resultaat van deze activiteit was het dwingen van de VS tot deelname aan de Eerste Wereldoorlog.
Even vooruitziend was de oprichting van Engelse luisterstations - toen was het helemaal nieuw idee- vooral luisteren naar het radioverkeer van vijandelijke schepen.

Zelfs toen en in de periode tussen de twee wereldoorlogen stelde Churchill dergelijke activiteiten gelijk aan een nieuw type wapen. Ten slotte was het duidelijk dat het noodzakelijk was om onze eigen radiocommunicatie te classificeren. En dit alles moest geheim worden gehouden voor de vijand. Er bestaan grote twijfels of de leiders van het Derde Rijk dit allemaal beseften. Onder de leiding van de Wehrmacht (OKW) was er een afdeling met een klein aantal cryptologen en met de taak “methoden te ontwikkelen voor het onthullen van vijandelijke radioberichten”, en we hadden het over radioverkenningsofficieren in de frontlinie, die belast waren met frontliniecommandanten voorzien van tactische informatie over hun sector van het front. In het Duitse leger werden de gebruikte encryptiemachines niet beoordeeld door cryptologen (in termen van encryptiekwaliteit en kraakmogelijkheden), maar door technische specialisten.

De geallieerden volgden de geleidelijke verbetering van de Duitse encryptietechnologie en verbeterden ook de methoden om encryptiecodes te kraken. De Duitsers schreven feiten toe waaruit bleek dat de geallieerden zich bewust waren van verraad en spionage. Bovendien ontbrak het het Derde Rijk vaak aan duidelijke ondergeschiktheid en encryptiediensten verschillende soorten De troepen hadden niet alleen geen interactie met elkaar, maar verborgen ook hun vaardigheden voor codebrekers van andere takken van het leger, aangezien ‘competitie’ aan de orde van de dag was. De Duitsers probeerden de geallieerde encryptiecodes niet te ontrafelen, aangezien ze hiervoor weinig cryptologen hadden, en degenen waarmee ze geïsoleerd van elkaar hadden gewerkt. De ervaring van Engelse cryptologen heeft geleerd dat het gezamenlijke werk van een groot team van cryptologen het mogelijk maakte om bijna alle toegewezen taken op te lossen. Tegen het einde van de oorlog begon er op het gebied van encryptie een geleidelijke overgang van machinegebaseerd werk naar computergebaseerd werk.

Codeermachines voor militaire zaken werden voor het eerst in 1926 in Duitsland gebruikt. Dit was voor de potentiële tegenstanders van Duitsland aanleiding om hun eigen versleutelings- en decoderingsmethoden te ontwikkelen. Polen heeft deze kwestie bijvoorbeeld opgepakt, en eerst moest deze zich ontwikkelen theoretische basis machinecryptologie, aangezien “handmatige” methoden hiervoor niet geschikt waren. Voor een toekomstige oorlog zouden elke dag duizenden radioberichten moeten worden ontcijferd. Het waren Poolse specialisten die in 1930 als eersten begonnen te werken aan machinale cryptologische analyse. Na het uitbreken van de oorlog en de bezetting van Polen en Frankrijk werd dit werk voortgezet door Engelse specialisten. Vooral het theoretische werk van de wiskundige A. Turing was hier belangrijk. Vanaf 1942 werd het breken van encryptiecodes uiterst belangrijk, omdat het Duitse commando steeds vaker radiocommunicatie gebruikte om zijn bevelen door te geven. Het was noodzakelijk om volledig nieuwe methoden voor cryptologische analyse voor decoderingsmachines te ontwikkelen.

Historische referentie.
Julius Caesar was de eerste die tekstversleuteling toepaste. In de 9e eeuw hield de Arabische geleerde Al-Kindi voor het eerst rekening met het probleem van de ontcijfering van teksten. Het werk van Italiaanse wiskundigen uit de 15e en 16e eeuw was gewijd aan de ontwikkeling van encryptiemethoden. Het eerste mechanische apparaat werd in 1786 uitgevonden door een Zweedse diplomaat; een dergelijk apparaat was ook verkrijgbaar Amerikaanse president Jefferson in 1795. Pas in 1922 werd dit apparaat verbeterd door de Amerikaanse legercryptoloog Mauborn. Het werd gebruikt om tactische berichten te coderen tot het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog. Patenten voor het verbeteren van de bruikbaarheid (maar niet voor encryptiebeveiliging) werden vanaf 1915 uitgegeven door het Amerikaanse Patentbureau. Dit alles moest worden gebruikt om zakelijke correspondentie te versleutelen. Ondanks talloze verbeteringen aan apparaten was het duidelijk dat alleen korte tekstversleuteling betrouwbaar was.

Aan het einde van de Eerste Wereldoorlog en in de eerste jaren daarna verschenen er verschillende uitvindingen, gemaakt door amateurs voor wie dit een soort hobby was. Laten we er twee noemen: Hebern en Vernam, beiden Amerikanen, en hoogstwaarschijnlijk hadden ze geen van beiden ooit gehoord van de wetenschap van de cryptologie. De laatste van de twee implementeerde zelfs enkele bewerkingen van de Booleaanse logica, waar in die tijd maar weinig mensen van wisten, behalve professionele wiskundigen. Professionele cryptologen begonnen deze encryptiemachines verder te verbeteren, waardoor hun beveiliging tegen hacking kon worden vergroot.

Sinds 1919 Duitse ontwerpers begonnen ook hun ontwikkelingen te patenteren; een van de eersten was de toekomstige uitvinder van de Enigma, Arthur Scherbius (1878 - 1929). Er werden vier varianten van vergelijkbare machines ontwikkeld, maar daar was geen commerciële belangstelling voor, waarschijnlijk omdat de machines duur en moeilijk te onderhouden waren. Noch de marine, noch het ministerie van Buitenlandse Zaken accepteerden de voorstellen van de uitvinder, dus probeerde hij zijn encryptiemachine aan te bieden aan de civiele sectoren van de economie. Het leger en het ministerie van Buitenlandse Zaken bleven gebruik maken van encryptie met behulp van boeken.

Arthur Scherbius ging werken voor het bedrijf dat zijn patent kocht voor een encryptiemachine. Dit bedrijf bleef Enigma verbeteren, zelfs na de dood van de auteur. In de tweede versie (Enigma B) was de machine een aangepaste elektrische typemachine, aan de ene kant was deze uitgerust met een coderingsapparaat in de vorm van 4 vervangbare rotoren. Het bedrijf toonde de machine op grote schaal en adverteerde ermee als onhackbaar. Reichswehr-officieren raakten in haar geïnteresseerd. Feit is dat in 1923 Churchills memoires werden gepubliceerd, waarin hij sprak over zijn cryptologische successen. Dit veroorzaakte een schok onder de leiding van het Duitse leger. Duitse officieren kwamen erachter dat het grootste deel van hun militaire en diplomatieke communicatie was ontcijferd door Britse en Franse experts! En dat dit succes grotendeels werd bepaald door de zwakte van amateuristische encryptie, uitgevonden door amateurcryptologen, aangezien de Duitse militaire cryptologie eenvoudigweg niet bestond. Uiteraard gingen ze op zoek naar sterke encryptiemethoden voor militaire communicatie. Daarom raakten ze geïnteresseerd in Enigma.

Enigma had verschillende wijzigingen: A, B, C, enz. Modificatie C zou zowel het versleutelen als het ontsleutelen van berichten kunnen uitvoeren; het vergde geen complex onderhoud. Maar de producten waren nog niet bestand tegen hacking, omdat de makers zich niet lieten adviseren door professionele cryptologen. Het werd van 1926 tot 1934 door de Duitse marine gebruikt. De volgende wijziging, Enigma D, was ook een commercieel succes. Vervolgens werd het sinds 1940 gebruikt in het spoorvervoer in de bezette gebieden van Oost-Europa.
In 1934 De Duitse marine begon een andere wijziging van Enigma I te gebruiken.

Het is merkwaardig dat Poolse cryptologen probeerden Duitse radioberichten te ontsleutelen die door deze machine waren geclassificeerd, en dat de resultaten van dit werk op de een of andere manier bekend werden bij de Duitse inlichtingendienst. In eerste instantie waren de Polen succesvol, maar de Duitse inlichtingendienst die naar hen ‘keek’ rapporteerde dit aan hun cryptologen, en zij veranderden de codes. Toen bleek dat Poolse cryptologen niet in staat waren om met Enigma -1 gecodeerde berichten te kraken, begonnen ook de grondtroepen, de Wehrmacht, deze machine te gebruiken. Na enige verbetering werd deze encryptiemachine de belangrijkste in de Tweede Wereldoorlog. Sinds 1942 heeft de Duitse onderzeebootvloot de Enigma-4-modificatie overgenomen.

Geleidelijk, in juli 1944, ging de controle over de coderingsactiviteiten over van de handen van de Wehrmacht naar het dak van de SS, waarbij de hoofdrol hier werd gespeeld door concurrentie tussen deze takken van de strijdkrachten. Vanaf de allereerste dagen van de Tweede Wereldoorlog waren de legers van de VS, Zweden, Finland, Noorwegen, Italië en andere landen verzadigd met encryptiemachines. In Duitsland worden machineontwerpen voortdurend verbeterd. De grootste moeilijkheid in dit geval werd veroorzaakt door het onvermogen om erachter te komen of de vijand in staat was teksten te ontcijferen die door een bepaalde machine waren gecodeerd. Enigma met verschillende wijzigingen werd geïntroduceerd op niveaus boven de divisie en werd na de oorlog geproduceerd (model “Schlüsselkasten 43”) in Chemnitz: in oktober 1945. In januari 1946 werden 1.000 stuks geproduceerd. - al 10.000 stuks!

Telegraaf, historische informatie.
De komst van elektrische stroom veroorzaakte de snelle ontwikkeling van de telegrafie, die, niet toevallig, in de 19e eeuw parallel met de industrialisatie plaatsvond. De drijvende kracht waren de spoorwegen, die de telegraaf gebruikten voor de behoeften van het spoorwegverkeer, waarvoor allerlei apparaten zoals wijzers werden ontwikkeld. Het apparaat van Steinhel verscheen in 1836 en in 1840 werd het ontwikkeld door Samuel MORSE. Verdere verbeteringen kwamen in de vorm van de Siemens en Halske-druktelegraaf (Siemens & Halske, 1850), die ontvangen elektrische impulsen omzet in leesbare letters. En uitgevonden in 1855. Het drukwiel werd, na een aantal verbeteringen, in de 20e eeuw nog steeds door Hughes gebruikt.

De volgende belangrijke uitvinding om de overdracht van informatie te versnellen werd in 1867 door Wheatstone bedacht: ponsband met morsecode, die het apparaat mechanisch voelde. Verdere ontwikkeling telegrafie werd gehinderd door onvoldoende gebruik van draadcapaciteit. De eerste poging werd gedaan door B. Meyer in 1871, maar die mislukte omdat de verschillende lengtes en het aantal pulsen in morseletters dit verhinderden. Maar in 1874 slaagde de Franse ingenieur Emile Baudot erin dit probleem op te lossen. Deze oplossing werd de standaard voor de komende 100 jaar. Baudots methode had twee belangrijke kenmerken. Ten eerste was het de eerste stap op weg naar het gebruik van binaire calculus. En ten tweede was het het eerste betrouwbare meerkanaals datatransmissiesysteem.

De verdere ontwikkeling van de telegrafie berustte op de noodzaak om telegrammen te bezorgen met behulp van postbodes. Er was een ander organisatorisch systeem nodig, waaronder: een apparaat in elk huis, het onderhoud ervan door speciaal personeel, het ontvangen van telegrammen zonder de hulp van personeel, een constante verbinding met de lijn, het pagina voor pagina uitgeven van teksten. Een dergelijk apparaat zou alleen in de VS kans op succes hebben. In Europa verhinderde het postmonopolie tot 1929 de verschijning van enig particulier apparaat voor het verzenden van berichten; deze hoefden alleen op het postkantoor te worden geïnstalleerd.

De eerste stap in deze richting werd in 1901 gezet door de Australiër Donald Murray. In het bijzonder wijzigde hij de code van Baudot. Deze wijziging was de standaard tot 1931. Commercieel succes had hij niet, omdat hij zijn uitvinding niet in de VS durfde te patenteren. In de VS concurreerden twee Amerikaanse uitvinders met elkaar: Howard Krum en E.E. Kleinschmidt. Vervolgens fuseerden ze tot één bedrijf in Chicago, dat in 1024 begon met de productie van apparatuur, die commercieel succes kende. Het Duitse bedrijf Lorenz importeerde een aantal van hun machines, installeerde ze in postkantoren en kreeg een licentie voor de productie ervan in Duitsland. Sinds 1929 werd het postmonopolie in Duitsland afgeschaft en kregen particulieren toegang tot telegraafkanalen. De introductie van internationale standaarden voor telegraafkanalen in 1931 maakte het mogelijk telegraafcommunicatie met de hele wereld te organiseren. Dezelfde apparaten werden in 1927 geproduceerd door Siemens en Halske.

De eerste persoon die een telegraaf combineerde met een encryptiemachine was de 27-jarige Amerikaan Gilbert Vernam, een medewerker van het bedrijf ATT. In 1918 hij vroeg een patent aan waarin hij empirisch gebruik maakte van de Booleaanse algebra (waar hij overigens geen idee van had en die vervolgens door verschillende wiskundigen over de hele wereld werd bestudeerd).
De Amerikaanse officier William Friedman heeft een grote bijdrage geleverd aan de cryptologie; hij maakte Amerikaanse encryptiemachines vrijwel onbreekbaar.

Toen telegraafapparaten van Siemens en Halske in Duitsland verschenen, raakte de Duitse marine erin geïnteresseerd. Maar de leiding had nog steeds de indruk dat de Britten tijdens de Eerste Wereldoorlog de Duitse codes hadden gekraakt en hun boodschappen hadden gelezen. Daarom eisten ze om het telegraafapparaat te verbinden met een encryptiemachine. Dit was destijds een compleet nieuw idee, omdat de encryptie in Duitsland handmatig gebeurde en pas daarna de gecodeerde teksten werden verzonden.

In de VS werd aan deze eis voldaan door Vernam-apparaten. In Duitsland nam het bedrijf Siemens en Halske deze werkzaamheden op zich. Ze dienden in juli 1930 het eerste open patent op dit onderwerp in. In 1932 Er ontstond een werkbaar apparaat, dat aanvankelijk vrij werd verkocht, maar sinds 1934. werd geclassificeerd. Sinds 1936 Deze apparaten werden in de luchtvaart gebruikt en sinds 1941. - en grondtroepen. Sinds 1942 Machineversleuteling van radioberichten begon.

De Duitsers bleven verbeteren diverse modellen encryptiemachines, maar in de eerste plaats zetten ze de verbetering van het mechanische gedeelte in, waarbij ze de cryptologie op een amateuristische manier behandelden, de productiebedrijven schakelden geen professionele cryptologen in voor overleg. Van groot belang voor al deze problemen waren de werken van de Amerikaanse wiskundige Claude Shannon, die sinds 1942 belezen was. werkte bij Bell Laboratories en voerde daar geheim wiskundig onderzoek uit. Zelfs vóór de oorlog stond hij bekend om het bewijzen van de analogie tussen de Booleaanse algebra en relaisverbindingen in de telefonie. Hij was het die het ‘bit’ ontdekte als een eenheid van informatie. Na de oorlog, in 1948. Shannon schreef zijn belangrijkste werk, The Mathematical Theory of Communications. Hierna werd hij hoogleraar wiskunde aan de universiteit.

Shannon was de eerste die erover nadacht wiskundig model cryptologie en ontwikkelde de analyse van gecodeerde teksten met behulp van informatietheoretische methoden. De fundamentele vraag van zijn theorie is: “Hoeveel informatie bevat cijfertekst vergeleken met gewone tekst?” In 1949 publiceerde hij het werk ‘The Theory of Communications of Secret Systems’, waarin hij deze vraag beantwoordde. De daar uitgevoerde analyse was de eerste en enige voor kwantificering betrouwbaarheid van de encryptiemethode. Uit naoorlogse analyses bleek dat noch de Duitse, noch de Japanse encryptiemachines onbreekbaar waren. Daarnaast zijn er andere informatiebronnen (bijvoorbeeld inlichtingen) die de decoderingstaak aanzienlijk vereenvoudigen.

De positie van Engeland dwong het land lange gecodeerde teksten uit te wisselen met de Verenigde Staten; het was de grote lengte die het ontcijferen ervan mogelijk maakte. Op een speciale afdeling van de Britse geheime dienst M 16 werd een methode ontwikkeld die de mate van geheimhouding van het bericht verhoogde: ROCKEX. Amerikaanse methode De encryptie voor het ministerie van Buitenlandse Zaken werd door Duitse specialisten verbroken en de bijbehorende berichten werden ontsleuteld. Nadat ze hiervan hadden vernomen, kwamen de Verenigde Staten in 1944. verving een imperfect systeem door een betrouwbaarder systeem. Rond dezelfde tijd wisselden de Duitse Wehrmacht, de Marine en het Ministerie van Buitenlandse Zaken ook encryptietechnologie uit voor nieuw ontwikkelde technologie. Ook waren de versleutelingsmethoden van de Sovjet-Unie onvoldoende betrouwbaar. Daarom werden ze gehackt door Amerikaanse diensten en werden veel Sovjet-inlichtingenofficieren die betrokken waren bij spionage voor de Amerikaanse atoombom geïdentificeerd (Operatie Venona - breken).

Inbreken.
Laten we het nu hebben over de Britse HACKING Duitse coderingsmachines, dat wil zeggen de machine die de methode ontrafelt om teksten daarin te coderen. . Dit werk ontvangen Engelse naam ULTRA. Niet-machinale decoderingsmethoden waren te arbeidsintensief en onaanvaardbaar in oorlogsomstandigheden. Hoe waren de Britse ontcijfermachines gebouwd, zonder welke de geallieerden geen voordeel hadden kunnen behalen ten opzichte van de Duitse codebrekers? Welke informatie en tekstmateriaal hadden ze nodig? En was er hier sprake van een Duitse fout, en zo ja, waarom gebeurde dat?

Ten eerste de wetenschappelijke en technische basis.
Eerst een voorproefje wetenschappelijk werk, omdat het allereerst nodig was om de algoritmen cryptologisch en wiskundig te analyseren. Dit was mogelijk omdat encryptie op grote schaal werd gebruikt door de Duitse Wehrmacht. Voor een dergelijke analyse waren niet alleen cijferteksten nodig die door afluisteren waren verkregen, maar ook leesbare teksten die door spionage of diefstal waren verkregen. Bovendien waren er verschillende teksten nodig, op dezelfde manier gecodeerd. Tegelijkertijd werd een taalkundige analyse van de taal van het leger en de diplomaten uitgevoerd. Gegeven lange teksten werd het mogelijk om zelfs voor een onbekende codeermachine wiskundig een algoritme op te stellen. Vervolgens slaagden ze erin de auto te reconstrueren.

Voor dit werk brachten de Britten ongeveer 10.000 mensen samen, waaronder wiskundigen, ingenieurs, taalkundigen, vertalers, militaire experts en andere werknemers om de gegevens te sorteren, te controleren, te archiveren en de machines te onderhouden. Deze vereniging heette BP (Bletchley Park) en stond onder de persoonlijke controle van Churchill. De ontvangen informatie bleek een krachtig wapen in de handen van de geallieerden.

Hoe beheersten de Britten de Wehrmacht Enigma? Polen was de eerste die Duitse codes ontcijferde. Na de Eerste Wereldoorlog verkeerde het land in voortdurend militair gevaar van zijn beide buurlanden - Duitsland en de USSR, die ervan droomden de verloren gegane en aan Polen overgedragen landen terug te winnen. Om verrassingen te voorkomen namen de Polen radioberichten op en ontcijferden deze. Zij waren daar na de invoering in februari 1926 enorm van geschrokken. bij de Duitse marine Enigma C, evenals na de introductie ervan bij de grondtroepen in juli 1928. ze konden de door deze machine gecodeerde berichten niet ontcijferen.

Toen ging de BS4-afdeling van de Poolse generale staf ervan uit dat de Duitsers machine-encryptie hadden verworven, vooral omdat ze de vroege commerciële versies van Enigma kenden. De Poolse inlichtingendienst bevestigde dat in de Wehrmacht vanaf 1 juni 1930. Enigma 1 wordt gebruikt. Poolse militaire experts konden Duitse berichten niet ontcijferen. Zelfs nadat ze via hun agenten Enigma-documenten hadden ontvangen, konden ze geen succes behalen. Ze kwamen tot de conclusie dat er iets ontbrak wetenschappelijke kennis. Vervolgens gaven ze drie wiskundigen, van wie er één in Göttingen studeerde, de opdracht om een analysesysteem te creëren. Alle drie volgden een aanvullende opleiding aan de Universiteit van Poznan en spraken vloeiend Duits. Ze slaagden erin het Enigma-apparaat te reproduceren en er een kopie van te maken in Warschau. Laten we eens kijken naar de opmerkelijke prestaties van een van hen, de Poolse wiskundige M. Rejewski (1905 - 1980). Hoewel de Wehrmacht de encryptie van haar berichten voortdurend verbeterde, slaagden Poolse specialisten daar tot 1 januari 1939 in. ontcijfer ze. Hierna begonnen de Polen samen te werken met de geallieerden, aan wie ze nog niet eerder iets hadden gecommuniceerd. Een dergelijke samenwerking was al raadzaam gezien het duidelijke militaire gevaar. 25 juli 1939 zij gaven aan de Engelse en Franse vertegenwoordigers alle informatie door die zij kenden. Op 16 augustus van hetzelfde jaar bereikte het Poolse ‘geschenk’ Engeland, en Engelse experts van het nieuw opgerichte BP Decoding Center begonnen ermee te werken.

De Britse cryptologen werden na de Eerste Wereldoorlog teruggebracht en bleven alleen onder het dak van het ministerie van Buitenlandse Zaken over. Tijdens de oorlog in Spanje gebruikten de Duitsers Enigma D, en de overgebleven Engelse cryptologen bleven onder leiding van de vooraanstaande filoloog Alfred Dillwyn (1885-1943) werken aan het ontcijferen van Duitse berichten. Maar puur wiskundige methoden waren niet voldoende. Tegen die tijd, eind 1938. De Cambridge-wiskundige Alan Turing was een van de bezoekers van de Engelse cryptograaftrainingen. Hij nam deel aan de aanvallen op Enigma 1. Hij creëerde een analysemodel dat bekend staat als de “Turing-machine”, dat het mogelijk maakte om te beweren dat er zeker een decoderingsalgoritme bestaat; het enige dat overblijft was het te openen!

Thüring werd in het BP opgenomen als dienstplichtplichtige. Op 1 mei 1940 hij boekte serieus succes: hij profiteerde van het feit dat de Duitse weerdienst elke dag om 6 uur 's ochtends een gecodeerde weersvoorspelling uitzond. Het is duidelijk dat het noodzakelijkerwijs het woord ‘weer’ (Wetter) bevatte, en zo strikte regels Duitse grammatica vooraf de exacte positie in de zin bepaald. Hierdoor kon hij uiteindelijk tot een oplossing komen voor het probleem van het breken van de Enigma, en hij creëerde hiervoor een elektromechanisch apparaat. Het idee kwam begin 1940 bij hem op en in mei van hetzelfde jaar werd met de hulp van een groep ingenieurs een dergelijk apparaat gemaakt. De taak van het decoderen werd gemakkelijker gemaakt door het feit dat de taal van Duitse radioberichten eenvoudig was, met uitdrukkingen en individuele woorden vaak herhaald. Duitse officieren kenden de basisprincipes van cryptologie niet en vonden het onbelangrijk.

Het Britse leger, en vooral Churchill persoonlijk, eiste constante aandacht voor het ontcijferen van berichten. Sinds de zomer van 1940 De Britten ontcijferden alle met Enigma versleutelde berichten. Niettemin waren Engelse specialisten voortdurend bezig met het verbeteren van de decoderingstechnologie. Tegen het einde van de oorlog beschikten de Britse codebrekers over 211 decoderingsapparaten die 24 uur per dag werkten. Ze werden bediend door 265 monteurs en 1.675 vrouwen kregen dienst. Het werk van de makers van deze machines werd vele jaren later gewaardeerd, toen ze probeerden er een opnieuw te maken: vanwege het gebrek aan noodzakelijk personeel in die tijd duurde het werk aan het opnieuw maken van de beroemde machine enkele jaren en bleef onvoltooid!

De instructies voor het maken van decoderingsapparaten die destijds door Dühring waren gemaakt, waren tot 1996 verboden... Een van de middelen voor decodering was de methode van 'geforceerde' informatie: Britse vliegtuigen vernietigden bijvoorbeeld de pier in de haven van Calle, wetende van tevoren dat de Duitse diensten dit zouden melden met een reeks informatie die vooraf aan de Britse woorden bekend was! Bovendien hebben Duitse diensten dit bericht vele malen verzonden, telkens gecodeerd met verschillende codes, maar woord voor woord...

Ten slotte was het belangrijkste front voor Engeland de onderzeeëroorlog, waarbij de Duitsers een nieuwe aanpassing van de Enigma M3 gebruikten. De Britse vloot kon zo'n voertuig van een buitgemaakte Duitse onderzeeër verwijderen. Op 1 februari 1942 schakelde de Duitse marine over op het gebruik van het M4-model. Maar sommige Duitse berichten, op de oude manier gecodeerd, bevatten ten onrechte informatie over de ontwerpkenmerken hiervan nieuwe auto. Dit maakte de taak een stuk eenvoudiger voor het team van Thuring. Al in december 1942. Enigma M4 was gebarsten. Op 13 december 1942 ontving de Britse Admiraliteit nauwkeurige gegevens over de locatie van twaalf Duitse onderzeeërs in de Atlantische Oceaan...

Volgens Turing was het om de decodering te versnellen noodzakelijk om over te schakelen op het gebruik van elektronica, omdat elektromechanische relaisapparaten deze procedure niet snel genoeg uitvoerden. Op 7 november 1942 ging Turing naar de Verenigde Staten, waar hij samen met een team van Bell Laboratories een apparaat creëerde voor uiterst geheime onderhandelingen tussen Churchill en Roosevelt. Tegelijkertijd werden onder zijn leiding Amerikaanse decryptiemachines verbeterd, zodat Enigma M4 eindelijk werd gekraakt en tot het einde van de oorlog de Britten en Amerikanen van uitgebreide inlichtingeninformatie voorzag. Pas in november 1944 kreeg het Duitse commando twijfels over de betrouwbaarheid van zijn encryptietechnologie, maar dit leidde niet tot maatregelen...

(Noot van de vertaler: Omdat het hoofd van de Britse contraspionagedienst vanaf 1943 de Sovjet-inlichtingenofficier Kim Philby was, kwam alle informatie onmiddellijk naar de USSR! Een deel van deze informatie werd zowel officieel via het Britse bureau in Moskou als semi-officieel via de Sovjet-resident in Zwitserland, Alexander Rado, aan de Sovjet-Unie doorgegeven.)

Chiffriermaschinen en Entzifferungsgeräte
in Zweiten Weltkrieg:
Techniekgeschichte en informatikhistorische aspecten
Von der Philosophischen Fakultät der Technische Universität Chemnitz genehmigte
Proefschrift
zur Erlangung des akademischen Graad doctor philosophiae (Dr.phil.)
von Dipl.-Ing.Michael Pröse

Bekijk het materiaal voor uw aandacht(laten we het maar zeggen, zonder details) over het werkingsprincipe van de redelijk bekende Enigma-coderingsmachine.

Velen hebben gehoord dat de Duitse zijde in de Tweede Wereldoorlog een speciale coderingsmachine voor codering gebruikte: "Enigma".
Volgens bronnen was dit apparaat destijds een nieuw woord in de cryptografie.

Hoe werkte het?

Vervangingscijfer

Ten eerste moet u weten wat een "vervangend cijfer" is. Dit is de gebruikelijke vervanging van sommige letters door andere. Die. in zo'n cijfer wordt in plaats van de letter "A" bijvoorbeeld "T" gebruikt, in plaats van "B" - "S", enz.

Dit type code is vrij eenvoudig te kraken. Als u een min of meer lang gecodeerd bericht heeft, kunt u een frequentieanalyse uitvoeren en deze vergelijken met de frequentie van het gebruik van letters in de taal. Die. als er veel letters “T” voorkomen in een bericht dat is gecodeerd met een vervangend cijfer, dan is dit een duidelijk teken dat deze letter een soort klinker verbergt (bijvoorbeeld “A” of “O”, aangezien deze letters meestal het meest voorkomen gebruikelijk in de taal).

Enigma-apparaat

Enigma was als een dynamisch Caesar-cijfer. Die. Aanvankelijk werden de drums ingesteld op een bepaalde beginwaarde (een soort willekeurig zaadje), wat de sleutel was. Verder werd bij het typen van letters elke letter gecodeerd met een Caesar-cijfer, en vervolgens werd dit cijfer veranderd in een ander.

Het veranderen van het cijfer werd bereikt met behulp van rotoren.

De rotoren waren schijven met aan elke kant 26 contacten, die op een bepaalde (willekeurige) manier in de rotor waren verbonden. Toen het signaal door de rotor ging, werd het getransformeerd van de letter “A” naar de letter “T”, enz.

Er waren verschillende rotors en deze draaiden na het typen van elk symbool (op de manier van een rollenteller).

Daarnaast was er ook een patchpaneel waarin draden konden worden gestoken, waardoor de letters in paren veranderden. Die. Door het ene uiteinde van de draad in aansluiting “A” en het andere uiteinde in “E” te steken, heb je deze letters verwisseld.

Het werkingsprincipe kan worden begrepen door naar het schakelschema te kijken:

Het aantal rotoren varieerde door de jaren heen en voor verschillende doeleinden (de marine gebruikte bijvoorbeeld Enigma's met een groot aantal rotoren).

Om het hacken moeilijker te maken, codeerden operators veelgebruikte woorden (namen) elke keer anders. Het woord "Minensuchboot" kan bijvoorbeeld worden geschreven als "MINENSUCHBOOT", "MINBOOT", "MMMBOOT" of "MMM354"

Accessoires.

Zoals elk populair apparaat waren er een groot aantal accessoires voor de Enigma (ja, dit begon toen al). Er waren bijvoorbeeld automatische afdrukapparaten (in de gebruikelijke versie werd het coderen gedaan door gloeilampen, waarvan de waarden door de operator moesten worden opgeschreven).

Daarnaast waren er apparaten voor afdrukken op afstand (uiteraard op draden). Zodat de operator die een gecodeerd bericht in de machine invoert, geen toegang heeft tot het gedecodeerde bericht.

De Duitse codeermachine werd niet omwille van de woorden "Riddle" genoemd. Er zijn legendes rond de geschiedenis van het vastleggen en decoderen van radio-onderscheppingen, en cinema draagt hier grotendeels aan bij. Mythen en waarheid over de Duitse encoder zitten in ons materiaal.

Het onderscheppen van berichten door de vijand kan, zoals bekend, alleen worden tegengegaan door betrouwbare bescherming of encryptie. De geschiedenis van encryptie gaat eeuwen terug - een van de beroemdste cijfers wordt het Caesar-cijfer genoemd. Vervolgens werden pogingen ondernomen om het proces van encryptie en decryptie te mechaniseren: de Alberti-schijf heeft ons bereikt, gemaakt in de jaren 60 van de 15e eeuw door Leon Battista Alberti, de auteur van de Treatise on Ciphers - een van de eerste boeken over de kunst van het coderen. encryptie en decryptie.

De Enigma-machine die Duitsland tijdens de Tweede Wereldoorlog gebruikte, was niet uniek. Maar het verschilde van soortgelijke apparaten die door andere landen werden aangenomen door zijn relatieve eenvoud en wijdverbreide gebruik: het kon bijna overal worden gebruikt - zowel in het veld als op een onderzeeër. De geschiedenis van Enigma gaat terug tot 1917, toen de Nederlander Hugo Koch er patent op kreeg. Het was haar taak om sommige letters door andere te vervangen met behulp van roterende rollen.

We kennen de geschiedenis van het decoderen van de Enigma-machine voornamelijk uit Hollywood-kaskrakers over onderzeeërs. Deze films hebben volgens historici echter weinig gemeen met de werkelijkheid.

De film U-571 uit 2000 vertelt bijvoorbeeld het verhaal van een geheime missie van Amerikaanse matrozen om een Enigma-coderingsmachine aan boord van de Duitse onderzeeër U-571 te veroveren. De actie vindt plaats in 1942 in de Noord-Atlantische Oceaan. Ondanks dat de film spectaculair is, komt het verhaal dat erin wordt verteld totaal niet overeen met historische feiten. De onderzeeër U-571 was feitelijk in dienst bij nazi-Duitsland, maar werd in 1944 tot zinken gebracht en de Amerikanen slaagden er pas aan het einde van de oorlog in de Enigma-machine te veroveren, en dit speelde geen serieuze rol bij de nadering van de overwinning. . Trouwens, aan het einde van de film rapporteren de makers historisch correcte feiten over de verovering van de encoder, maar deze verschenen op aandringen van de adviseur van de film, een Engelsman van geboorte. Aan de andere kant zei de regisseur van de film, Jonathan Mostow, dat zijn film "een kunstwerk is".

Europese films proberen de historische nauwkeurigheid te behouden, maar er zit ook een aandeel artistieke fictie in. De film Enigma uit 2001 van Michael Apted vertelt het verhaal van wiskundige Tom Jericho, die in slechts vier dagen de bijgewerkte code van een Duitse codeermachine moet oplossen. Natuurlijk, binnen echte leven het duurde veel langer om de codes te ontcijferen. In eerste instantie werd dit gedaan door de Poolse cryptologische dienst. En een groep wiskundigen - Marian Rejewski, Henryk Zygalski en Jerzy Rozicki - die niet meer gebruikte Duitse cijfers bestudeerden, ontdekten dat de zogenaamde dagcode, die elke dag werd gewijzigd, bestond uit de instellingen van het schakelbord, de volgorde van installatie van de rotors , de posities van de ringen en de begininstellingen van de rotor. Dit gebeurde in 1939, nog vóór de verovering van Polen door nazi-Duitsland. Ook beschikte het Poolse ‘Bureau of Ciphers’, speciaal opgericht om Enigma te ‘vechten’, over verschillende exemplaren van een werkende machine, evenals een elektromechanische Bomba-machine, die bestond uit zes gekoppelde Duitse apparaten, die hielpen bij het werken met codes. Zij was het die later het prototype werd voor Bombe, de uitvinding van Alan Turing.

De Poolse kant kon zijn ontwikkelingen overdragen aan de Britse inlichtingendiensten, die verdere werkzaamheden organiseerden om het ‘raadsel’ te ontrafelen. Trouwens, de Britten raakten halverwege de jaren twintig voor het eerst geïnteresseerd in Enigma, maar ze lieten al snel het idee varen om de code te ontcijferen, blijkbaar omdat ze dachten dat dit onmogelijk was. Met het begin van de Tweede Wereldoorlog veranderde de situatie echter: grotendeels dankzij de mysterieuze machine controleerde Duitsland de helft van de Atlantische Oceaan en bracht Europese konvooien met voedsel en munitie tot zinken. Onder deze omstandigheden moesten Groot-Brittannië en andere landen van de anti-Hitler-coalitie beslist het Enigma-raadsel doorgronden.

Sir Alistair Dennison, hoofd van de State Code and Cipher School, gevestigd in het enorme kasteel van Bletchley Park, 80 kilometer van Londen, bedacht en voerde de geheime operatie Ultra uit, waarbij hij zich wendde tot getalenteerde afgestudeerden uit Cambridge en Oxford, onder wie de beroemde cryptograaf en wiskundige Alan Turing. Turing's werk over het breken van de Enigma-machinecodes is het onderwerp van de film The Imitation Game uit 2014. In 1936 ontwikkelde Turing een abstracte computer "Turing-machine", die kan worden beschouwd als een model van een computer - een apparaat dat elk probleem kan oplossen dat in de vorm van een programma wordt gepresenteerd - een reeks acties. Op de code- en coderingsschool leidde hij de Hut 8-groep, verantwoordelijk voor de cryptanalyse van de communicatie van de Duitse marine, en ontwikkelde hij een aantal methoden om de Duitse encryptor te kraken. Naast de Turing-groep werkten er 12.000 medewerkers in Bletchley Park. Het was dankzij hun harde werk dat de Enigma-codes konden worden ontcijferd, maar het was niet mogelijk om alle cijfers te kraken. Het Triton-cijfer werkte bijvoorbeeld ongeveer een jaar met succes, en zelfs toen de "jongens uit Bletchley" het kraakten, leverde dit niet het gewenste resultaat op, omdat er te veel tijd verstreek vanaf het moment dat de codering werd onderschept tot de informatie werd verzonden. aan de Britse matrozen.

Het punt is dat, in opdracht van Winston Churchill, al het decoderingsmateriaal alleen werd ontvangen door de hoofden van de inlichtingendiensten en Sir Stuart Menzies, die leiding gaf aan MI6. Dergelijke voorzorgsmaatregelen werden genomen zodat de Duitsers niet zouden beseffen dat de codes waren verbroken. Tegelijkertijd werkten deze maatregelen niet altijd, waarna de Duitsers de Enigma-instellingen veranderden, waarna het decoderingswerk opnieuw begon.

The Imitation Game raakt ook het onderwerp van de relatie tussen Britse en Sovjet-cryptografen. Officieel Londen had echt geen vertrouwen in de competentie van specialisten uit Sovjet Unie Op persoonlijk bevel van Winston Churchill werden echter op 24 juli 1941 materialen met de Ultra-stempel naar Moskou overgebracht. Het is waar dat, om de mogelijkheid uit te sluiten om niet alleen de informatiebron vrij te geven, maar ook dat Moskou zou leren over het bestaan van Bletchley Park, al het materiaal vermomd was als inlichtingeninformatie. In de USSR leerden ze echter al in 1939 over het ontcijferen van Enigma, en drie jaar later begonnen ze te dienen in openbare school codes en cijfers werden ontvangen door de Sovjet-spion John Cairncross, die regelmatig alle benodigde informatie naar Moskou stuurde.

Veel mensen vragen zich af waarom de USSR de radio-onderscheppingen van het Duitse 'Riddle' niet heeft ontcijferd, hoewel Sovjet-troepen in 1941 twee van dergelijke apparaten in beslag namen en Moskou tijdens de Slag om Stalingrad nog drie apparaten tot zijn beschikking had. Volgens historici had het gebrek aan moderne elektronische apparatuur in de USSR destijds een impact.

Trouwens, op 5 mei 1921 werd in de USSR een speciale afdeling van de Cheka bijeengeroepen, die zich bezighield met encryptie en decryptie. De medewerkers van de afdeling behaalden om voor de hand liggende redenen veel niet erg geadverteerde overwinningen: de afdeling werkte voor inlichtingen en contraspionage. Bijvoorbeeld de onthulling van diplomatieke codes van een aantal landen al in de jaren twintig. Ze creëerden ook hun eigen cijfer: de beroemde 'Russische code', die, zoals ze zeggen, niemand kon ontcijferen.

Raadsel

Militaire Duitse Enigma-coderingsmachine met drie rotors (versie met tags).

Enigma werd gebruikt voor commerciële doeleinden, maar ook in militaire en overheidsdiensten in veel landen over de hele wereld, maar werd tijdens de Tweede Wereldoorlog het meest gebruikt in nazi-Duitsland - het was de Wehrmacht Enigma ( Wehrmacht-raadsel) – het Duitse militaire model – is het vaakst onderwerp van discussie.

Deze machine kreeg bekendheid omdat cryptanalisten van de Anti-Hitler Coalitie (meer precies, Groot-Brittannië) een groot aantal met behulp ervan gecodeerde berichten konden ontcijferen. Speciaal voor deze doeleinden werd een machine met de codenaam Turing Bombe gemaakt, die aanzienlijke steun verleende aan de Anti-Hitler Coalitie (meer precies, Groot-Brittannië) in de oorlog. Alle informatie die met behulp van cryptanalyse werd verkregen, kreeg de codenaam ULTRA.

Ondanks het feit dat vanuit het oogpunt van de moderne cryptografie het Enigma-cijfer zwak was, kan in de praktijk alleen een combinatie van deze factor met andere factoren (zoals bedieningsfouten, procedurefouten, uiteraard beroemde tekst berichten (bijvoorbeeld bij het verzenden van weerberichten), het vastleggen van kopieën van Enigma en codeboeken) zorgden ervoor dat codebrekers Enigma-cijfers konden oplossen en berichten konden lezen. Er wordt ook aangenomen dat dit een van de krachtigste cijfers uit de Tweede Wereldoorlog was. En alleen de verovering door de Britten van een intacte Enigma van een onderzeeër en een bommenwerper (wat van fundamenteel belang is, deze feiten bleven de Duitsers onbekend), rekening houdend met het hoogste wetenschappelijke en hoogtechnologische niveau van Groot-Brittannië, maakte dit mogelijk (na intensief en langdurig werk in deze richting) om een tegen-Enigma te creëren. Het belang en de uniciteit van dit succes werden goed begrepen door de Britse leiders; ze lieten hun succes ‘onder zeven zegels’ achter en hielden het tot het einde geheim, zelfs voor partners in de anti-Hitler-coalitie.

Er wordt geschat dat er ongeveer 100.000 exemplaren van Enigma-codeermachines zijn geproduceerd.

Beschrijving Rotors

Linkerkant van de Enigma-rotor, met platte elektrische contacten.

Rechterzijde van de rotor, pincontacten zichtbaar. De Romeinse V identificeert de rotorbedrading.

Rotors vormen het hart van Enigma. Elke rotor was een schijf met een diameter van ongeveer 10 cm, gemaakt van eboniet of bakeliet, met veerbelaste pencontacten aan één kant van de rotor, gerangschikt in een omtrekspatroon. Aan de andere kant bevonden zich een overeenkomstig aantal platte elektrische contacten. De pin- en schopcontacten kwamen overeen met letters in het alfabet (meestal de 26 letters A tot en met Z). Bij contact sloten de contacten van aangrenzende rotoren een elektrisch circuit. In de rotor was elk pincontact verbonden met een van de platte contacten. De volgorde van aansluiting kan anders zijn.

Drie rotoren en een spindel waaraan ze zijn bevestigd.

De rotor zelf produceerde een heel eenvoudig type codering: het elementaire substitutiecijfer. Het contact dat de letter E voorstelt, zou bijvoorbeeld kunnen worden verbonden met het contact van de letter T aan de andere kant van de rotor. Maar bij gebruik van meerdere rotoren in combinatie (meestal drie of vier), vanwege hun constante beweging er wordt een betrouwbaarder cijfer verkregen.

Gedemonteerde rotor Drie rotoren in serie geschakeld


		gekerfde ring Markeringspunt voor contact "A" alfabet ring vertinde contacten bedrading pincontacten veerhendel voor ringverstelling mouw vinger ring palwiel

Militaire Enigma-modellen werden geproduceerd met verschillende aantallen rotoren. Het eerste model bevatte er slechts drie. Op 15 december 1938 waren het er vijf, maar er werden er slechts drie tegelijk in de auto gebruikt. Dit soort rotoren waren gemarkeerd met Romeinse cijfers I tot en met V, en elk had een enkele inkeping op verschillende locaties op de alfabetring. Marinemodellen bevatten altijd meer rotors dan andere: zes, zeven of acht. Deze extra rotoren kregen het label VI, VII en VIII, allemaal met verschillende bedrading. Ze bevatten allemaal twee inkepingen bij de letters “N” en “A”, wat zorgde voor frequentere rotaties van de rotoren.

De M4, een Enigma-scheepsmodel met vier rotors, had één extra rotor, hoewel deze even groot was als de drie-rotor vanwege een dunnere reflector. Er waren twee typen van deze rotor: Beta en Gamma. Het bewoog niet tijdens het versleutelingsproces, maar kon handmatig in een van de 26 verschillende posities worden gezet.

Getrapte rotorbeweging

Stapsgewijze beweging van Enigma-rotoren. Alle drie de honden (aangegeven in groen) bewegen gelijktijdig. Voor de eerste rotor (1) is de ratel (rood) altijd ingeschakeld en draait deze bij elke druk op de toets. In dit geval zorgt de inkeping op de eerste rotor ervoor dat de pal de tweede rotor (2) kan aangrijpen, die zal draaien de volgende keer dat de sleutel wordt ingedrukt. De derde rotor (3) is niet ingeschakeld, omdat de pal van de derde rotor niet in de uitsparing van de tweede viel, zal de pal eenvoudig langs het oppervlak van de schijf glijden.

Elke rotor was bevestigd aan een tandwiel met 26 tanden (een ratel), en een stel pallen grijpt in de tanden van de tandwielen. De honden gingen gelijktijdig vooruit met het indrukken van een toets op de machine. Als de hond een tandwieltand ving, draaide de rotor één stap.

Bij het militaire model van de Enigma was elke rotor bevestigd aan een verstelbare ring met inkepingen. De vijf basisrotoren (I-V) hadden elk één uitsparing, terwijl het marinemodel (VI-VIII) er twee had. Op een gegeven moment viel de inkeping tegenover de pal, waardoor deze de volgende keer dat de toets werd ingedrukt, in de ratel van de volgende rotor kon grijpen. Toen de hond niet in de uitsparing viel, gleed hij eenvoudigweg langs het oppervlak van de ring zonder het tandwiel te vangen. Bij het systeem met één inkeping ging de tweede rotor één positie vooruit in dezelfde tijd dat de eerste 26 stappen zette. Op dezelfde manier ging de derde rotor één stap vooruit in dezelfde tijd als de tweede 26 stappen zette. Bijzonder aan de machine was dat de tweede rotor ook draaide als de derde draaide. Dit betekent dat de tweede rotor tweemaal kan draaien met twee opeenvolgende toetsaanslagen - de zogenaamde "tweestapsbeweging" - wat resulteert in een kortere periode.

De tweestapsbeweging onderscheidt de werking van de rotoren van een normale kilometerteller. De dubbele stap werd als volgt geïmplementeerd: de eerste rotor draaide, waardoor de tweede gedwongen werd ook één stap te draaien. En als de tweede rotor naar de gewenste positie bewoog, schakelde de derde pal de derde versnelling in. In de volgende stap duwde deze hond het tandwiel in en bracht het naar voren, en bracht ook de tweede rotor naar voren.

Met drie schijven en slechts één inkeping in de eerste en tweede schijf had de machine een periode van 26x25x26 = 16.900. Normaal gesproken waren berichten niet langer dan een paar honderd tekens, en daarom bestond er geen risico op herhaling van de positie van de rotors bij het schrijven van een enkel bericht.

Bij de marinemodellen met vier rotoren zijn er geen wijzigingen aan het mechanisme aangebracht. Er waren slechts drie pallen, wat betekent dat de vierde rotor nooit bewoog, maar handmatig in een van de 26 posities kon worden gezet.

Wanneer de toets werd ingedrukt, draaiden de rotoren totdat het elektrische circuit gesloten was.

Enigma's rotoren gemonteerde staat. Drie beweegbare rotoren zijn tussen twee vaste delen geplaatst: de invoerring en de reflector (links met "B" aangegeven).

Ingangswielreflector

Met uitzondering van de vroege modellen A en B, werd laatstgenoemde rotor gevolgd door reflector(Duits) Umkehrwalze), een gepatenteerd kenmerk dat de Enigma-familie onderscheidde van andere roterende machines die destijds werden ontwikkeld. De reflector verbond de contacten van de laatste rotor in paren, waardoor de stroom door de rotoren in de tegenovergestelde richting werd geschakeld, maar langs een andere route. De aanwezigheid van een reflector zorgde ervoor dat de door de Enigma uitgevoerde transformatie een involutie was, dat wil zeggen dat decodering hetzelfde was als encryptie. De aanwezigheid van een reflector maakt het echter onmogelijk om welke letter dan ook zelf te coderen. Dit was een ernstige conceptuele fout, die later van pas kwam voor codebrekers.

In het commerciële Enigma C-model kon de reflector zich in twee verschillende posities bevinden, en in het D-model in 26 mogelijke posities, maar hij stond stil tijdens het coderingsproces. In het Abwehr-model bewoog de reflector tijdens het coderen, net als de andere schijven.

In de militaire en luchtvaartmodellen van de Enigma was de reflector geïnstalleerd, maar deze draaide niet. Het bestond in vier varianten. De eerste variëteit werd gemarkeerd met de letter A. De volgende, Umkehrwalze B, werd uitgebracht op 1 november 1937. Derde, Umkehrwalze C, verscheen in 1941. Vierde, Umkehrwalze D, voor het eerst geïntroduceerd op 2 januari 1944, stelde de Enigma-operator in staat de schakelinstellingen binnen de reflector te regelen.

Patchpaneel

Patchpaneel aan de voorkant van de machine. Er kunnen maximaal 13 aansluitingen worden gebruikt. Op de foto zijn twee paar letters verwisseld (S-O en J-A).

Patchpaneel(Duits) Steckerbrett) stelt de operator in staat de draadverbindingen te variëren. Het verscheen voor het eerst in Duitse legerversies in 1930 en werd al snel ook met succes gebruikt in marineversies. Het patchpaneel heeft een enorme bijdrage geleverd aan de complexiteit van de encryptie van de machine, meer nog dan de introductie van een extra rotor. Enigma zonder patchpaneel kan vrijwel met de hand worden afgehandeld, maar na het toevoegen van een patchpaneel werden de krakers gedwongen speciale machines te bouwen.

Een kabel die op het patchpaneel werd geplaatst, verbond de letters in paren, E en Q konden bijvoorbeeld worden gekoppeld. Het effect was dat deze letters opnieuw werden gerangschikt voor en nadat het signaal door de rotors ging. Toen de operator bijvoorbeeld op E drukte, werd het signaal naar Q gestuurd, en pas daarna naar de invoerrotor. Er kunnen meerdere van dergelijke paren (tot 13) tegelijkertijd worden gebruikt.

Elke letter op het patchpaneel had twee sleuven. Door een plug in te steken, werden de bovenste jack (van het toetsenbord) en de onderste jack (in de richting van de invoerrotor) van die letter losgekoppeld. De stekker aan het andere uiteinde van de kabel werd in de aansluitingen van de andere letter gestoken, waardoor de verbindingen van de twee letters werden verwisseld.

Accessoires

Een handige feature die op de M4 Enigma werd gebruikt, was de zogenaamde "Schreibmax", een klein afdrukapparaat dat alle 26 letters op een klein stukje papier kon afdrukken. In dit opzicht was er geen behoefte aan een extra operator die de lampen in de gaten hield en de letters opschreef. Het afdrukapparaat werd bovenop de Enigma geïnstalleerd en was verbonden met een paneel met gloeilampen. Om het afdrukapparaat te installeren, moesten de lampkappen en alle gloeilampen worden verwijderd. Bovendien verhoogde deze innovatie de veiligheid: nu hoefde de signaalofficier de niet-versleutelde tekst niet te zien. Het afdrukapparaat werd geïnstalleerd in de cabine van de onderzeebootcommandant en de communicatieofficier voerde alleen gecodeerde tekst in zonder toegang te krijgen tot geheime informatie.

Een ander accessoire was een apart afstandsbedieningspaneel met gloeilampen. Verkrijgbaar met extra paneel houten doos Enigma was breder. Er was een model van een paneel met gloeilampen dat vervolgens kon worden aangesloten, maar daarvoor was, net als bij het Schreibmax-drukapparaat, de vervanging van het fabriekspaneel door gloeilampen nodig. Via het externe paneel kon een persoon de gedecodeerde tekst lezen zonder tussenkomst van een operator. In 1944 introduceerde de luchtmacht een extra patchpaneelschakelaar genaamd de "Uhr" (klok). Het was een klein kastje met daarin een schakelaar met 40 standen. Het verving standaardstekkers. Na het aansluiten van de stekkers, zoals gedefinieerd in de codelijst voor elke dag, kon de operator de schakelaar in één van de 40 standen zetten. Elke positie resulteerde in een andere combinatie van stekkerbedrading. De meeste van deze stekkerverbindingen waren, in tegenstelling tot standaardstekkers, ongepaard.

Wiskundige beschrijving

De Enigma-transformatie voor elke letter kan wiskundig worden gedefinieerd als het resultaat van permutaties. Overweeg een militair model met drie rotors. Laten we aannemen dat P het patchpaneel aangeeft, U de reflector, en L, M, R respectievelijk de acties van de linker, middelste en rechter rotors aangeven. Dan kan de encryptie E worden uitgedrukt als:

Na elke toetsaanslag beweegt de rotor, waardoor de transformatie verandert. Als de rechterrotor R bijvoorbeeld i posities roteert, vindt er een transformatie plaats, waarbij ρ een cyclische permutatie is die van A naar B gaat, van B naar C, enzovoort. Op dezelfde manier kunnen de middelste en linkerrotor worden aangegeven met de j- en k-rotaties van M en L. De coderingsfunctie kan in dit geval als volgt worden weergegeven:

Procedures voor het gebruik van Enigma

In het Duits krijgsmacht De communicatiefaciliteiten waren onderverdeeld in verschillende netwerken, elk met zijn eigen coderingsinstellingen voor Enigma-machines. In het Engelse codebreekcentrum Bletchley Park. Bletchleypark) Deze communicatienetwerken werden sleutels genoemd en kregen codenamen zoals Rood, Vink of Haai. Elke eenheid die op het netwerk werkte, kreeg voor een nieuwe periode nieuwe instellingen toegewezen. Om het bericht correct te kunnen versleutelen en ontsleutelen, moesten de zender- en ontvangermachines op dezelfde manier worden geconfigureerd, met name de keuze van de rotoren, de startposities van de rotoren en de patchpaneelverbindingen moesten identiek zijn. Deze instellingen werden vooraf afgesproken en vastgelegd in speciale codeboeken.

De initiële status van de Enigma-coderingssleutel omvat de volgende parameters:

Rotorplaatsing: rotorselectie en plaatsing.
Initiële rotorposities: geselecteerd door de operator, verschillend voor elk bericht.
Ringinstelling: alfabetische ringpositie die overeenkomt met het rotorpatroon.
Stekkerinstellingen: Stekkerverbindingen op het patchpaneel.

Enigma is zo ontworpen dat de veiligheid gehandhaafd bleef, zelfs in gevallen waarin de spion de rotorontwerpen kende, hoewel de instellingen in de praktijk geheim werden gehouden. Met een onbekend circuit kan het totale aantal mogelijke configuraties in de orde van 10.114 liggen (ongeveer 380 bits); met een bekend bedradingsschema en andere operationele instellingen daalt dit cijfer naar 10,23 (76 bits). Enigma-gebruikers hadden vertrouwen in de veiligheid vanwege het grote aantal mogelijke opties. Het was onrealistisch om zelfs maar een mogelijke configuratie te selecteren.

Indicatoren

De meeste sleutels werden slechts voor een bepaalde periode bewaard, meestal een dag. Voor elk nieuw bericht werden echter nieuwe beginposities van de rotors gespecificeerd. Dit was te wijten aan het feit dat als het aantal berichten dat met identieke instellingen wordt verzonden groot is, een cryptanalyticus die verschillende berichten grondig heeft bestudeerd, met behulp van frequentieanalyse een cijfer voor de berichten kan selecteren. Een soortgelijk idee wordt gebruikt in het "initialisatievector" -principe in moderne codering. Deze beginposities werden samen met het cryptogram verzonden, vóór de cijfertekst. Dit principe werd de “indicatorprocedure” genoemd. En het was juist de zwakte van dergelijke indicatieprocedures die leidde tot de eerste succesvolle gevallen van het breken van de Enigma-code.

Sommige van de vroege indicatieprocedures werden door Poolse cryptanalisten gebruikt om codes te kraken. De procedure hield in dat de operator de machine instelde volgens een lijst met instellingen die de belangrijkste initiële startposities van de rotoren bevatte. Laten we zeggen dat het hoofdzoekwoord AOH is. De operator draaide de rotoren met de hand totdat het woord AOH in de rotorvensters werd gelezen. Hierna koos de telefoniste zijn eigen sleutel voor het nieuwe bericht. Laten we zeggen dat de operator het woord EIN heeft gekozen. Dit woord werd het sleutelwoord voor deze boodschap. Vervolgens voerde de operator het woord EIN nog een keer in de machine in om fouten tijdens de verzending te voorkomen. Als gevolg hiervan gaf het cryptogram, na tweemaal het woord EIN te hebben ingevoerd, het woord XHTLOA weer, dat voorafging aan de hoofdtekst van het hoofdbericht. Tenslotte draaide de operator de rotoren weer volgens de gekozen sleutel in in dit voorbeeld EIN en voerde vervolgens de hoofdtekst van het bericht in.

Na ontvangst van dit gecodeerde bericht werd de hele operatie in omgekeerde volgorde uitgevoerd. De ontvangende operator heeft de initiële instellingen in de machine ingevoerd (trefwoord AOH) en de eerste zes letters van het ontvangen bericht (XHTLOA) ingevoerd. In het bovenstaande voorbeeld werd het woord EINEIN weergegeven, dat wil zeggen dat de ontvangende operator begreep dat het trefwoord EIN was. Daarna zette hij de rotors in de EIN-positie en voerde de rest van het gecodeerde bericht in, waarbij hij duidelijke gedecodeerde tekst als uitvoer ontving.

Er waren twee nadelen aan deze methode. Gebruik eerst de belangrijkste sleutelinstellingen. Dit werd vervolgens gewijzigd doordat de operator zijn eigen startposities koos om de indicator te coderen en de startposities onversleuteld verzond. Het tweede probleem was de herhaalbaarheid van het door de codeoperator gekozen indicatorwoord, wat een aanzienlijk beveiligingsprobleem was. De berichtsleutel werd tweemaal gecodeerd, wat resulteerde in een natuurlijke gelijkenis tussen het eerste en vierde, tweede en vijfde, derde en zesde teken. Door deze fout konden Poolse codebrekers de Enigma-code al in 1932 kraken. Vanaf 1940 veranderden de Duitsers echter de procedures om de veiligheid te verbeteren.

"GREEN" is een Japanse Enigma-kloon, een weinig gebruikte machine met vier verticaal opgestelde rotoren.

In de Verenigde Staten vond cryptanalyticus William Friedman de M-325 uit, een codeermachine die qua logische bewerkingen op Enigma lijkt, maar qua ontwerp verschilt.

De unieke roterende machine werd in 2002 uitgevonden door de Nederlandse cryptanalyticus Tatjana van Vark.

Enigma vandaag

Pogingen om Enigma te ‘hacken’ werden pas op het einde openbaar gemaakt

Met zijn hulp had het de codenaam “ Ultra". Er werd betoogd dat deze prestatie een beslissende factor was in de overwinning van de geallieerden.

Ondanks het feit dat vanuit het oogpunt van de moderne cryptografie het Enigma-cijfer zwak was, is in de praktijk alleen een combinatie van deze factor met andere factoren (zoals operatorfouten, procedurefouten, bewust bekende berichttekst (bijvoorbeeld bij het verzenden van weerberichten) Dankzij de opnames van Enigma-kopieën en codeboeken konden codebrekers Enigma-cijfers oplossen en berichten lezen.

Er wordt geschat dat er ongeveer 100.000 exemplaren van Enigma-coderingsmachines zijn geproduceerd.

Encyclopedisch YouTube

1 / 5

✪ 158.962.555.217.826.360.000 (Enigma) - Nummerfiel in het Russisch

✪ Codeermachine"Enigma" (schoolvoorbeeld)

✪ Fout in de Enigma-code - Numberphile in het Russisch

✪ Hack Enigma. Geheim cijfer

✪ De geheime encryptiemachine van het Derde Rijk "Enigma" werd verkocht in Roemenië

Beschrijving

Net als andere roterende machines bestond Enigma uit een combinatie van mechanische en elektrische subsystemen. Het mechanische onderdeel omvatte een toetsenbord, een reeks roterende schijven - rotors - die zich langs de as en ernaast bevonden, en een stapmechanisme dat bij elke toetsaanslag een of meer rotors bewoog. Het elektrische gedeelte bestond op zijn beurt uit elektrisch schema, het aansluiten van het toetsenbord, patchpaneel, gloeilampen en rotors (er werden schuifcontacten gebruikt om de rotors aan te sluiten).

Het specifieke werkingsmechanisme zou anders kunnen zijn, maar algemeen principe was als volgt: bij elke toetsaanslag beweegt de meest rechtse rotor één positie, en onder bepaalde omstandigheden verschuiven de andere rotors ook. De beweging van de rotors leidt bij elke volgende toetsaanslag op het toetsenbord tot verschillende cryptografische transformaties.

Er is een diagram aan de linkerkant om het werkingsprincipe van de machine uit te leggen. Het diagram is vereenvoudigd: in feite bestond het mechanisme uit 26 lampen, sleutels, connectoren en elektrische circuits in de rotors. Er vloeide stroom van (vaak een batterij) (1) via een schakelaar (2) naar een patchpaneel (3). Het patchpaneel maakte het mogelijk om de verbindingen tussen het toetsenbord (2) en het vaste invoerwiel (4) opnieuw te verbinden. Vervolgens ging de stroom door de connector (3), ongebruikt in dit voorbeeld, het invoerwiel (4) en het verbindingscircuit van drie (in het militaire model) of vier (in het marinemodel) rotors (5) en kwam in de reflector (6). De reflector stuurde de stroom terug via de rotors en het invoerwiel, maar langs een ander pad, en vervolgens via de “S”-connector verbonden met de “D”-connector, via een andere schakelaar (9), en de lamp ging branden.

De constante verandering in het elektrische circuit waar de stroom doorheen vloeide als gevolg van de rotatie van de rotors maakte het dus mogelijk om een multi-alfabetisch substitutiecijfer te implementeren, wat het cijfer voor die tijd een hoge stabiliteit gaf.

Rotoren

Rotors vormen het hart van Enigma. Elke rotor was een schijf met een diameter van ongeveer 10 cm, gemaakt van eboniet of bakeliet, met veerbelaste pencontacten aan de rechterkant van de rotor, gerangschikt in een omtrek. Aan de linkerkant bevond zich een overeenkomstig aantal platte elektrische contacten. De pin- en schopcontacten kwamen overeen met letters in het alfabet (meestal de 26 letters A tot en met Z). Bij contact sloten de contacten van aangrenzende rotoren een elektrisch circuit. In de rotor was elk pincontact verbonden met een van de platte contacten. De aansluitvolgorde was voor elke rotor verschillend.

De rotor zelf produceerde een heel eenvoudig type codering: een rudimentair vervangingscijfer. Het contact dat de letter E voorstelt, zou bijvoorbeeld kunnen worden verbonden met het contact van de letter T aan de andere kant van de rotor. Maar bij gebruik van meerdere rotoren in combinatie (meestal drie of vier), wordt vanwege hun constante beweging een betrouwbaarder cijfer verkregen.

Gedemonteerde rotor Drie rotoren in serie geschakeld


		gekerfde ring Markeringspunt voor contact "A" alfabet ring vertinde contacten bedrading pincontacten veerhendel voor ringverstelling mouw vinger ring palwiel

Militaire Enigma-modellen werden geproduceerd met verschillende aantallen rotoren. Het eerste model bevatte er slechts drie. Latere modellen hadden de keuze uit vijf (1934), zeven (1938) of acht (1939) rotoren. De rotoren waren gemarkeerd met Romeinse cijfers I, ..., VIII. Tot 1938 gebruikte het Duitse leger slechts drie van de vijf beschikbare rotors.

Marinemodel met vier rotoren van de Enigma, " Kriegsmarine M4"had één extra rotor, hoewel deze even groot was als de rotor met drie rotoren, vanwege een dunnere reflector. Er waren twee typen van deze rotor: "Beta" en "Gamma". Het bewoog niet tijdens het versleutelingsproces, maar kon handmatig in een van de 26 verschillende posities worden gezet.

Getrapte rotorbeweging

In de militaire versie van de Enigma was elke rotor bevestigd aan een verstelbare ring met inkepingen. De vijf basisrotoren (I-V) hadden elk één uitsparing, terwijl het marinemodel (VI-VIII) er twee had. Op een gegeven moment viel de inkeping tegenover de pal, waardoor deze de volgende keer dat de toets werd ingedrukt, in de ratel van de volgende rotor kon grijpen. Toen de hond niet in de uitsparing viel, gleed hij eenvoudigweg langs het oppervlak van de ring zonder het tandwiel te vangen. Bij een systeem met één inkeping ging de tweede rotor één positie vooruit in dezelfde tijd dat de eerste 26 stappen zette. Op dezelfde manier ging de derde rotor één stap vooruit in dezelfde tijd als de tweede 26 stappen zette. Bijzonder aan de machine was dat de tweede rotor ook draaide als de derde draaide. Dit betekent dat de tweede rotor twee keer zou kunnen draaien met twee opeenvolgende toetsaanslagen - de zogenaamde "tweestapsbeweging" - wat resulteert in een kortere rotatieperiode.

Met drie schijven en slechts één inkeping in de eerste en tweede schijf had de machine een periode van 26x25x26 = 16.900. In de regel waren berichten niet meer dan een paar honderd tekens, en daarom bestond er geen risico dat de positie van de rotors werd herhaald bij het schrijven van één bericht.

Wanneer de toets werd ingedrukt, draaiden de rotoren totdat het elektrische circuit gesloten was.

Ingangswielreflector

Met uitzondering van de vroege "A"- en "B"-modellen, werd laatstgenoemde rotor gevolgd door reflector(Duits: Umkehrwalze), een gepatenteerd kenmerk dat de Enigma-familie onderscheidde van andere roterende machines die destijds werden ontwikkeld. De reflector verbond de contacten van de laatste rotor in paren, waardoor de stroom door de rotoren in de tegenovergestelde richting werd geschakeld, maar langs een andere route. De aanwezigheid van een reflector zorgde ervoor dat de door Enigma uitgevoerde transformatie een involutie was, dat wil zeggen dat decodering hetzelfde was als encryptie. De aanwezigheid van een reflector maakt het echter onmogelijk om welke letter dan ook zelf te coderen. Dit was een ernstige conceptuele fout, die later van pas kwam voor codebrekers.

In het commerciële Enigma-C-model kon de reflector zich in twee verschillende posities bevinden, en in het D-model in 26 mogelijke posities, maar hij stond stil tijdens het coderingsproces. In het Abwehr-model bewoog de reflector tijdens het coderen, net als de andere schijven.

Patchpaneel

Patchpaneel(Duits: Steckerbrett) stelt de operator in staat de draadverbindingen te variëren. Het verscheen voor het eerst in Duitse legerversies in 1930 en werd al snel ook met succes gebruikt in marineversies. Het patchpaneel heeft een enorme bijdrage geleverd aan de complexiteit van de encryptie van de machine, meer nog dan de introductie van een extra rotor. Enigma zonder patchpaneel kan vrijwel handmatig worden afgehandeld, maar na het toevoegen van een patchpaneel werden de krakers gedwongen speciale machines te bouwen.

Een kabel die op het patchpaneel werd geplaatst, verbond de letters in paren, "E" en "Q" konden bijvoorbeeld in paren worden aangesloten. Het effect was dat deze letters opnieuw werden gerangschikt voor en nadat het signaal door de rotors ging. Wanneer de operator bijvoorbeeld op “E” drukte, werd het signaal naar “Q” gestuurd, en pas daarna naar de ingangsrotor. Normaal gesproken werd Enigma geleverd met zes kabels.

Elke letter op het patchpaneel had twee sleuven. Door een plug in te steken, werden de bovenste jack (van het toetsenbord) en de onderste jack (in de richting van de invoerrotor) van die letter losgekoppeld. De stekker aan het andere uiteinde van de kabel werd in de aansluitingen van de andere letter gestoken, waardoor de aansluitingen van deze twee letters werden verwisseld.

Accessoires

Een handig onderdeel dat op de M4 Enigma werd gebruikt, was de zogenaamde "Schreibmax", een klein afdrukapparaat dat alle 26 letters op een klein vel papier kon afdrukken. In dit opzicht was er geen behoefte aan een extra operator die de lampen in de gaten hield en de letters opschreef. Het printapparaat werd bovenop de Enigma geïnstalleerd en was verbonden met een paneel met gloeilampen. Om het afdrukapparaat te installeren, moesten de lampkappen en alle gloeilampen worden verwijderd. Bovendien verhoogde deze innovatie de veiligheid: nu hoefde de signaalofficier de niet-versleutelde tekst niet te zien. Het afdrukapparaat werd geïnstalleerd in de cabine van de onderzeebootcommandant en de communicatieofficier voerde alleen gecodeerde tekst in zonder toegang te krijgen tot geheime informatie.

Een ander accessoire was een apart afstandsbedieningspaneel met gloeilampen. In de versie met een extra paneel was de houten carrosserie van de Enigma breder. Er bestond een model van een gloeilampenpaneel dat vervolgens kon worden aangesloten, maar daarvoor was, net als bij het Schreibmax-afdrukapparaat, de vervanging van het fabrieksgloeilampenpaneel nodig. Via het externe paneel kon een persoon de gedecodeerde tekst lezen zonder tussenkomst van een operator.

In 1944 introduceerde de luchtmacht een extra patchpaneelschakelaar genaamd de "Uhr" (klok). Het was een klein kastje met daarin een schakelaar met 40 standen. Het verving standaardstekkers. Na het aansluiten van de stekkers, zoals gedefinieerd in de codelijst voor elke dag, kon de operator de schakelaar in één van de 40 standen zetten. Elke positie resulteerde in een andere combinatie van stekkerbedrading. De meeste van deze stekkerverbindingen waren, in tegenstelling tot standaardstekkers, ongepaard.

Wiskundige beschrijving

De Enigma-transformatie voor elke letter kan wiskundig worden gedefinieerd als het resultaat van permutaties. Overweeg een militair model met drie rotors. Laten we aannemen dat "P" het patchpaneel aanduidt, "U" de reflector aanduidt, en "L", "M", "R" respectievelijk de acties van de linker, middelste en rechter rotors aangeeft. Vervolgens kan de codering "E" worden uitgedrukt als:

E = P R M L U L - 1 M - 1 R - 1 P - 1 (\displaystyle E=PRMLUL^(-1)M^(-1)R^(-1)P^(-1))

Na elke toetsaanslag beweegt de rotor, waardoor de transformatie verandert. Als de rechterrotor "R" bijvoorbeeld door i posities roteert, vindt er een transformatie plaats, waarbij ρ een passerende cyclische permutatie is. van “A” tot “B”, van “B” tot “C”, enzovoort. Op dezelfde manier kunnen de middelste en linkerrotor worden aangeduid als j- en k-rotaties "M" en "L". De coderingsfunctie kan in dit geval als volgt worden weergegeven:

E = P (ρ ik R ρ − i) (ρ j M ρ − j) (ρ k L ρ − k) U (ρ k L − 1 ρ − k) (ρ j M − 1 ρ − j) (ρ ik R - 1 ρ - ik) P - 1 (\displaystyle E=P(\rho ^(i)R\rho ^(-i))(\rho ^(j)M\rho ^(-j))( \rho ^(k)L\rho ^(-k))U(\rho ^(k)L^(-1)\rho ^(-k))(\rho ^(j)M^(-1) \rho ^(-j))(\rho ^(i)R^(-1)\rho ^(-i))P^(-1)) Procedures voor het gebruik van Enigma

Bij de Duitse strijdkrachten waren de communicatiefaciliteiten verdeeld in verschillende netwerken, elk met zijn eigen coderingsinstellingen voor Enigma-machines. In het Engelse codebreekcentrum Bletchley Park werden deze communicatienetwerken sleutels genoemd en kregen ze codenamen zoals Red, Chaffinch of Shark. Elke eenheid die op het netwerk werkte, kreeg voor een nieuwe periode nieuwe instellingen toegewezen. Om het bericht correct te kunnen versleutelen en ontsleutelen, moesten de zender- en ontvangermachines op dezelfde manier worden geconfigureerd, met name de keuze van de rotoren, de startposities van de rotoren en de patchpaneelverbindingen moesten identiek zijn. Deze instellingen werden vooraf afgesproken en vastgelegd in speciale codeboeken.

De initiële status van de Enigma-coderingssleutel omvat de volgende parameters.

Rotorplaatsing: rotorselectie en plaatsing.
Initiële rotorposities: geselecteerd door de operator, verschillend voor elk bericht.
Ringinstelling: alfabetische ringpositie die overeenkomt met het rotorpatroon.
Stekkerinstellingen: Stekkerverbindingen op het patchpaneel.

Enigma is ontworpen om veilig te blijven, zelfs als de spion de rotorcircuits kende, hoewel de instellingen in de praktijk geheim werden gehouden. Met een onbekend circuit kan het totale aantal mogelijke configuraties in de orde van grootte van 10.114 liggen (ongeveer 380 bits); met een bekend bedradingsschema en andere operationele instellingen daalt dit cijfer naar 10,23 (76 bits). Gebruikers van Enigma hadden vertrouwen in de veiligheid vanwege het grote aantal mogelijke opties. Het was onrealistisch om zelfs maar een mogelijke configuratie te selecteren.

Indicatoren

Sommige van de vroege indicatieprocedures werden door Poolse cryptanalisten gebruikt om codes te kraken. De procedure hield in dat de operator de machine instelde volgens een lijst met instellingen die de belangrijkste initiële startposities van de rotoren bevatte. Laten we zeggen dat het hoofdzoekwoord AOH is. De operator draaide de rotoren met de hand totdat het woord AOH in de rotorvensters werd gelezen. Hierna koos de telefoniste zijn eigen sleutel voor het nieuwe bericht. Laten we zeggen dat de operator het woord EIN heeft gekozen. Dit woord werd het sleutelwoord voor deze boodschap. Vervolgens voerde de operator het woord EIN nog een keer in de machine in om fouten tijdens de verzending te voorkomen. Als gevolg hiervan gaf het cryptogram, na tweemaal het woord EIN te hebben ingevoerd, het woord XHTLOA weer, dat voorafging aan de hoofdtekst van het hoofdbericht. En ten slotte draaide de operator opnieuw de rotoren volgens de geselecteerde sleutel, in dit voorbeeld EIN, en voerde vervolgens de hoofdtekst van het bericht in.

Geschiedenis en ontwikkeling van de machine

De Enigma-familie van encryptiemachines heeft een groot aantal modellen en ontwerpvariaties. Vroege modellen waren vanaf de jaren twintig commercieel. Vanaf het midden van de jaren twintig begonnen verschillende Duitse militaire diensten deze voertuigen te gebruiken, waarbij ze veel van hun eigen aanpassingen maakten om de veiligheid te verbeteren. Bovendien gebruikten andere landen Enigma-blauwdrukken om hun eigen codeermachines te maken.

Commerciële "Enigma"

Op 23 februari 1918 kreeg de Duitse ingenieur Arthur Scherbius patent voor een codeermachine die gebruik maakte van rotors (deze machine is de eerste versie van Enigma), en samen met Richard Ritter richtte hij het bedrijf Scherbius en Ritter op (Scherbius & Ritter). Ze probeerden relaties aan te knopen met de Duitse marine en het ministerie van Buitenlandse Zaken, maar waren destijds niet geïnteresseerd in encryptiemachines. Vervolgens registreerden ze patenten voor het bedrijf Gewerkschaft Securitas, dat op 9 juli 1923 de onderneming van codemachinefabrikanten Chiffriermaschinen Aktien-Gesellschaft oprichtte. Scherbius en Ritter zaten in de raad van bestuur van dit bedrijf.

Chiffriermaschinen AG begon reclame te maken voor een roterende machine, het Model A Enigma, die te zien was op het International Postal Union Congress in 1923 en 1924. De machine was zwaar en erg groot en leek op een drukpers. De afmetingen waren 65x45x35 cm en hij woog ongeveer 50 kg. Vervolgens werd het “B”-model met een soortgelijk ontwerp geïntroduceerd. De eerste twee modellen "A" en "B" waren totaal verschillend van de latere versies. Ze hadden verschillende maten en vormen. Ze verschilden ook vanuit het oogpunt van encryptie: vroege versies misten een reflector.

De reflector, een idee voorgesteld door Scherbius 'collega Willi Korn, werd voor het eerst geïntroduceerd in het Enigma Model C (1926). Er zat een reflector belangrijk kenmerk"Raadsel".

Het "C"-model was kleiner en draagbaarder dan zijn voorgangers. Bij dit model ontbrak een typemachine ter vervanging van de extra operator die de lampen in de gaten hield, vandaar de alternatieve naam "Glowlamp Enigma" om hem te onderscheiden van de "A"- en "B"-modellen. Het Enigma Model C raakte al snel achterhaald en maakte plaats voor het nieuwe Model D (1927). Deze versie werd veel gebruikt in Zweden, Nederland, Groot-Brittannië, Japan, Italië, Spanje, de Verenigde Staten en Polen.

"Enigma" in militaire dienst

De Duitse marine was de eerste die Enigma-machines gebruikte. Het model, genaamd “Funkschlüssel C”, werd in 1925 ontwikkeld en het jaar daarop ging het massaal het leger in. Het toetsenbord en het lichtpaneel bestonden uit 29 letters van A tot Z, plus Ä, Ö en Ü, gerangschikt in alfabetische volgorde, in tegenstelling tot het QWERTZU-systeem. De rotors hadden elk 28 contacten, de letter X was direct gecodeerd, niet gecodeerd. Drie van de vijf rotoren en de reflector konden in vier verschillende posities worden geïnstalleerd, aangeduid met α, β, γ en δ. In juli 1933 werden kleine correcties aan de auto aangebracht.

Op 15 juli 1928 introduceerde het Duitse leger zijn eigen Enigma-model, Enigma G, in juni 1930 aangepast tot het Enigma I-model. Enigma I, ook bekend als Wehrmacht Enigma of "militaire" Enigma, werd veel gebruikt door de Duitse militaire diensten en andere overheidsorganisaties (bijv. spoorwegen) Tijdens de Tweede Wereldoorlog . Een significant verschil tussen Enigma I en commerciële Enigma-modellen was het patchpaneel voor het wisselen van letterparen, waardoor het beveiligingsniveau van ciphergrammen aanzienlijk werd verhoogd. Er waren ook andere verschillen: het gebruik van een stationaire reflector en de beweging van sleuven van het rotorlichaam naar bewegende letterringen. De afmetingen van de auto waren 28x34x15 cm, hij woog ongeveer 12 kg.

Er was ook de Enigma II, een groot printmodel met acht rotoren. In 1933 ontdekten Poolse experts op het gebied van het kraken van codes dat Enigma II werd gebruikt voor militaire communicatie op hoog niveau, maar Duitsland stopte er al snel mee - de machine was te onbetrouwbaar en liep vaak vast.

Andere landen gebruikten ook Enigma. De Italiaanse marine gebruikte een commerciële versie van Enigma genaamd Navy Cipher D, en de Spanjaarden gebruikten tijdens de oorlog ook de commerciële Enigma burgeroorlog. Britse codebrekers zijn erin geslaagd deze machines, die geen patchpaneel hebben, te ontcijferen. De Zwitsers gebruikten Enigma K, vergelijkbaar met de commerciële Enigma D, voor militaire en diplomatieke doeleinden. Er is ingebroken in deze auto's een groot aantal codebrekers, waaronder Poolse, Franse, Britse en Amerikaanse. Enigma T (codenaam Tirpitz) werd uitgebracht voor Japan.

Volgens ruwe schattingen werden er ongeveer 100.000 exemplaren van de Enigma-codeermachines geproduceerd.

keer bekeken

VKontakte opslaan

Dit vind je misschien ook leuk