Kryptographie - Enigma
Enigma (Eigenschreibweise ENIGMA) war der Name einer legendären Chiffriermaschine, die vom deutschen Militär im Zweiten Weltkrieg zur Verschlüsselung geheimer Nachrichten benutzt wurde. Noch während des Krieges gelang es den Alliierten, die als unknackbar geltende Kommunikation mit der Maschine zu entziffern.
Geschichte von Enigma
Gegen Ende des Ersten Weltkriegs entstand die Notwendigkeit, Nachrichten maschinell zu verschlüsseln, auch wenn es schon seit langem Techniken zum Chiffrieren gab. Der in Deutschland lebender Holländer Dr. Arthur Scherbius entwickelte zu kommerziellen Zwecken das Gerät Enigma, das zum Codieren von Nachrichten diente.
Das Modell A des Geräts wurde 1923 auf dem Internationalen Postkongress in Bern vorgestellt. Der damalige Preis des Geräts, der heute mehr als 30.000 Euro entsprechen würde, machte daraus einen großen Misserfolg.
Aber die Idee war geboren. Die deutsche Kriegsmarine griff das Projekt 1925 erneut auf und vertraute dessen weiteren Fortgang dem Chiffrierdienst (Chiffrierstelle) des deutschen Kriegsministeriums an. Das Modell Enigma M3 wurde am 12. Januar 1937 von der Wehrmacht in Dienst gestellt.
Die Deutschen wussten allerdings nicht, dass der französiche und der polnische Geheimdienst seit 1930 an einer Methode zur Dechiffrierung arbeiteten. Kommandant Gustave Bertrand vom französischen Geheimdienst rekrutierte dafür Hans Thilo Schmidt (unter dem Codenamen "Asche"), der damals für die Chiffrierstelle arbeitete.
Nach Ausbruch des Zweiten Weltkriegs 1939 gelang es den Alliierten, immer mehr Nachrichten von Enigma zu entschlüsseln. Schon im August 1939 errichteten die Briten in Bletchey Park (80 Kilometer von London entfernt) den Code- und Chiffredienst. Dort arbeiteten mehr als 12.000 Mathematiker und Wissenschafter aus Großbritannien, Polen und Frankreich daran, den Code von Enigma zu knacken. Unter diesen Mathematikern befand sich auch einer der Erfinder der modernen Informatik, Alan Turing, der die Operationen leitete.
Bei der deutschen Kriegsmarine, die andere Chiffrierregeln benutzte, erwies sich die Entschlüsselung als schwieriger. Als im Mai 1941 das deutsche U-Boot U 110 gekapert wurde, fiel den Alliierten auch eine intakte M3-Maschine samt Anweisungen in die Hände, was ihnen den Durchbruch bei der Entschlüsselung brachte.
Doch die Freude währte nur kurz, denn ab 1. Februar 1942 setzten die Deutschen das Modell Enigma M4 mit vier statt drei Walzen ein. Zehn Monate lang konnten die Alliierten den Code nicht knacken.
Während des gesamten Krieges wurden mehr als 18.000 Nachrichten pro Tag entschlüsselt. Dadurch waren die Alliierten über die Pläne der Deutschen oft im Vorfeld informiert. Diese hatten übrigens nie daran gezweifelt, dass ihr Gerät entschlüsselt werden könnte. Die letzte mit Enigma chiffrierte Nachricht wurde in Norwegen gefunden, signiert von Admiral Dönitz und mit dem Wortlaut: "Der Führer ist tot. Der Kampf geht weiter."
Funktionsprinzip von Enigma
Enigma funktionierte eigentlich sehr einfach: Das Gerät hatte eine Tastatur zum Eingeben der Nachricht, verschiedene Walzen zum Codieren und ein Lampenfeld zur Anzeige des Ergebnisses.
Mit jedem Tastendruck leuchtete ein Buchstabe des Lampenfelds. Es gab drei Walzen zur Codierung, die Rotoren, die die Tastatur mit dem Lampenfeld verbanden. Drückte man beispielsweise bei nur einem Rotor auf die Taste B, lief Strom durch den Rotor und A leuchtete am Lampenfeld auf:
Um die Komplexität des Geräts zu steigern, drehte sich die Walze bei jedem Tastendruck um eine Kerbe. Nach dem ersten Druck erhält man also dies:
Je nach Modell (M3 oder M4) war das System mit drei oder vier Walzen ausgestattet. Die zweite und dritte Walze drehten sich um eine Kerbe weiter, wenn die vorherige eine komplette Umdrehung machte. Es gab außerdem eine Verbindungstabelle, die die Buchstaben des Alphabets vertauschte, und eine Umkehrwalze, die den Strom vor der Anzeige erneut durch die Walzen schickte.
Für Enigma-Maschinen mit drei Walzen, die für 26 Buchstaben ausgestattet waren, gab es 17.576 Kombinationen (26 x 26 x 26) in Bezug auf die Orientierung jeder der drei Walzen, sechs mögliche Kombinationen in Bezug auf die Reihenfolge der Anordnung der Walzen und 100.391.791.500 mögliche Kombinationen, wenn man die sechs Buchstabenpaare in der sogenannten Verbindungstabelle verknüpfte.
Das bedeutet, dass Enigma-Maschinen einen Text durch 1016 (17.576 * 6 * 100.391.791.500) verschiedene Kombinationen verschlüsseln konnten.
Wie der Enigma-Code geknackt werden konnte
Die Polen erfanden die Bombe (später umgetauft in Ultra), eine raumgroße Maschine, mit der man die Einstellungen von Enigma ermitteln konnte. Allerdings war es ab 1938 der Operator selbst, der die Einstellungen festlegte.
Die Polen fanden die Lösung zu diesem Problem: Jede Nachricht enthielt entweder eine Wiederholung von Wörtern oder wiederkehrende Wörter (genannt "Weibchen"). Dies gab einen Hinweis auf den Kern (grundsätzliche Einstellung der Walzen). Um diese Einstellung zu ermitteln, verwendeten die Polen das sogenannte "Gitter" (perforierte Karten, die allen Kernpermutationen entsprechen). Diese Karten wurden je nach der Position der "Weibchen" übereinandergelegt.
Der entscheidende Schritt bestand darin, den Punkt zu finden, an dem die Perforationen des ganzen Stoßes übereinanderlagen.
Foto: © Wikimedia.
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