Het Enigma-cijfer was een veldcijfer dat door de Duitsers werd gebruikt tijdens de Tweede Wereldoorlog. Enigma is een van de beroemdste coderingsmachines in de geschiedenis. De eerste Enigma-machine werd uitgevonden door een Duitse ingenieur genaamd Arthur Scherbius aan het einde van de Eerste Wereldoorlog. Het wordt sinds het begin van de jaren twintig commercieel gebruikt en werd voor en tijdens de Tweede Wereldoorlog ook gebruikt door het leger en de overheidsdiensten van een aantal landen, waaronder Duitsland, om gecodeerde berichten te verzenden. Er zijn veel verschillende Enigma-modellen geproduceerd, maar het Duitse militaire model en het Duitse "Enigma"-cijfer zijn de meest bekende en besproken.
Het Enigma-cijfer kraken tijdens de Tweede Wereldoorlog
Sommige historici geloven dat het breken van het Enigma-cijfer de belangrijkste overwinning was voor de geallieerde mogendheden tijdens de Tweede Wereldoorlog. De Enigma-machine maakte miljarden manieren mogelijk om berichten te coderen, waardoor het voor andere landen ongelooflijk moeilijk werd om Duitse codes te breken tijdens de Tweede Wereldoorlog. Een tijdje leek de code onkwetsbaar. Dan Alan Turing enandere onderzoekers maakten gebruik van verschillende tekortkomingen in de implementatie van de Enigma-code en kregen toegang tot Duitse codeboeken, waardoor ze een machine konden maken genaamd de Bombe. Ze hielp de moeilijkste versies van Enigma te doorbreken. Polen heeft in 2007 een munt uitgegeven ter ere van de 75e verjaardag van het breken van het Enigma-cijfer - 2 zloty van noordelijk goud. In het midden staat het wapen van Polen, en in een cirkel is er een Enigma wiel-relle.
De betekenis van het breken van het cijfer voor bondgenoten
Sommige historici geloven dat de Enigma-hack de belangrijkste overwinning was voor de geallieerde mogendheden tijdens de Tweede Wereldoorlog. Met behulp van de informatie die ze van de Duitsers hadden ontcijferd, konden de geallieerden veel aanvallen voorkomen. Maar om verdenking te voorkomen dat ze een manier hadden gevonden om de berichten te ontcijferen, moesten de geallieerden enkele aanvallen toestaan, ondanks het feit dat ze de kennis hadden om ze te stoppen. Dit wordt beschreven in de film "The Imitation Game", uitgebracht in 2014.
Machine "Enigma": beschrijving, componenten
De Enigma-machine bestaat uit verschillende onderdelen, waaronder het toetsenbord, bord, rotors en interne elektronische circuits. Sommigen van hen hebben extra functies. Gecodeerde berichten waren een reeks letters die bij ontcijfering in een duidelijke zin veranderden. Enigma-machines gebruiken een vorm van substitutie-encryptie. Substitutie-encryptie is een eenvoudige manier om berichten te coderen, maar dergelijke codes zijn vrij eenvoudig te kraken. Maar de Enigma-machine is zo ontworpen dat de juiste rotor vooruitgaatéén positie direct na het indrukken van de enter-toets. De codering van de letters begint dus feitelijk terwijl de rotors zich in de positie voorafgaand aan AAA bevinden. Meestal is deze positie AAZ.
Hoe het Enigma-cijfer werkt
Een eenvoudig voorbeeld van een vervangingscoderingsschema is het Caesar-cijfer. Het bestaat uit het veranderen van de plaats van elke letter van het alfabet. Als hij bijvoorbeeld 3 plaatsen wordt verschoven, zal de letter A de plaats van G innemen. Maar het Enigma-machinecijfer was ongetwijfeld veel krachtiger dan het eenvoudige Caesarcijfer. Ze gebruiken een vorm van substitutiecijfers, maar elke keer dat een letter werd vergeleken met een andere, veranderde het hele coderingsschema. Varianten van Enigma-cijfers - op de onderstaande foto.
Na het indrukken van elke knop bewegen de rotors en leiden de stroom in een ander pad naar een andere open letter. Zo wordt voor de eerste toetsaanslag één codering gegenereerd en voor de tweede toetsaanslag een andere. Dit vergroot het aantal mogelijke codeeropties enorm, want elke keer dat een toets op de Enigma-machine wordt ingedrukt, draaien de rotoren en verandert de code.
Het principe van de Enigma-machine
Wanneer een toets op het toetsenbord wordt ingedrukt, bewegen een of meer rotors om een nieuwe rotorconfiguratie te vormen die de ene letter als de andere codeert. Er vloeit stroom door de machine en een lampje op het lampbord gaat branden om de uitvoerletter aan te geven. Een voorbeeld van een Enigma-codering zag er als volgt uit: als de P-toets wordt ingedrukt en de Enigma-machine codeert deze letter als A, ophet lamppaneel zal A oplichten. Elke maand ontvingen Enigma-operators codeboeken waarin werd aangegeven welke instellingen elke dag zouden worden gebruikt.
Encryptieschema
Het circuit was vergelijkbaar met een ouderwets telefoonpatchpaneel met tien draden, met twee uiteinden in elke draad die in een jack kunnen worden gestoken. Elke stekkerdraad kan twee letters koppelen door het ene uiteinde van de draad aan te sluiten op een lettergleuf en het andere uiteinde op de andere letter. De twee letters in het paar zullen verwisselen, dus als B is verbonden met G, wordt G B en B wordt G. Dit biedt een extra versleutelingslaag voor het leger.
Berichtcodering
Elke machinerotor heeft 2626 cijfers of letters. De Enigma-machine kan drie rotors tegelijk gebruiken, maar deze kunnen worden gewijzigd van vijf sets, wat resulteert in duizenden mogelijke configuraties. De "sleutel" tot het Enigma-cijfer bestaat uit verschillende elementen: de rotoren en hun volgorde, hun beginposities en het verplaatsingsschema. Ervan uitgaande dat de rotoren van links naar rechts bewegen en de letter A moet worden gecodeerd, dan is elke rotor in zijn oorspronkelijke positie - AAA, wanneer de letter A wordt gecodeerd. Terwijl de rotors van links naar rechts bewegen, gaat het personage A eerst door de derde. Elke rotor voert een vervangingsoperatie uit. Daarom, nadat het teken A door de derde is gegaan, komt het eruit als B. Nu wordt de letter B ingevoerd door de tweede rotor, waar het wordt vervangen door J, en in de eerste wordt J veranderd in Z. Nadat het Enigma-cijfer is gepasseerddoor alle rotoren gaat het naar de deflector en gaat door een andere eenvoudige vervanging.
Sleutel om berichten te decoderen
Na het verlaten van de reflector, wordt het bericht in de tegenovergestelde richting door de rotoren gestuurd, waarbij omgekeerde vervanging wordt toegepast. Daarna verandert het symbool A in U. Elke rotor, op de rand, heeft een alfabet, zodat de operator een bepaalde volgorde kan instellen. De operator kan bijvoorbeeld de eerste rotor draaien om D weer te geven, de tweede draaien om K weer te geven en de derde sleuf draaien om P weer te geven. Met de eerste set van drie cijfers of letters weergegeven op de machine van de afzender toen hij het bericht begon te typen, kan de ontvanger het decoderen door zijn identieke Enigma-machine in te stellen op de oorspronkelijke afzenderinstellingen.
Nadelen van Enigma-coderingsmethode
Het belangrijkste nadeel van het Enigma-cijfer was dat de letter nooit gecodeerd kon worden zoals hij is. Met andere woorden, A zal nooit worden gecodeerd als A. Dit was een enorme fout in de Enigma-code omdat het een stukje informatie opleverde dat kon worden gebruikt om berichten te decoderen. Als decoders het woord of de zin konden raden die waarschijnlijk in het bericht zou verschijnen, zou deze informatie hen helpen de code te ontcijferen. Omdat de Duitsers het weerbericht altijd aan het begin stuurden en meestal een zin met hun traditionele begroeting aan het einde van het bericht meenamen, werden zinnen gevonden die bij benaderingdecoders om te ontrafelen.
De auto van Alan Turing en Gordon Welchman
Alan Turing en Gordon Welchman ontwikkelden een machine genaamd de Bombe die elektrische circuits gebruikte om een door Enigma gecodeerd bericht in minder dan 20 minuten te ontcijferen. De Bombe-machine probeerde de rotorinstellingen te bepalen en de circuits van de Enigma-machine gebruikten om een bepaald gecodeerd bericht te verzenden. Het standaard Britse Bombe-voertuig was in wezen 36 Enigma-voertuigen die aan elkaar waren gekoppeld. Zo modelleerde ze meerdere Enigma-machines tegelijk.
Hoe de Bombe eruit zag
De meeste Enigma-machines hadden drie rotors en elk van de Enigma-simulators in Bombe had drie trommels, één voor elke rotor. De drums van de Bombe hadden een kleurcode die overeenkwam met de rotor die ze simuleerden. De trommels waren zo gerangschikt dat de bovenkant van de drie de linkerrotor van de Enigma simuleerde, de middelste de middelste rotor en de onderkant de rechterrotor. Voor elke volledige rotatie van de bovenste rollen werden de middelste rollen met één positie verhoogd, hetzelfde gebeurde met de middelste en onderste rollen, waardoor het totale aantal posities op 17.576 posities van de 3-rotor Enigma-machine kwam.
Decoder werk
Voor elke rotorconfiguratie deed de Bombe-machine bij elke omwenteling van de trommel een aanname over de circuitopstelling, bijvoorbeeld dat A is verbonden met Z. Als de aanname onjuist bleek te zijn, verwierp de machine het en gebruikte het niet meer, en besteedde geen tijd aan het controlereneen van deze later. De Bombe-machine verschoof de rotorposities en koos een nieuwe gok en herha alt dit proces totdat een bevredigende instelling verschijnt. Als de machine "raadde" dat A verbonden was met Z, dan begreep hij dat B verbonden moest zijn met E, enzovoort. Als de test geen tegenstrijdigheid opleverde, zou de machine stoppen en zou de decoder de geselecteerde configuratie gebruiken als de sleutel tot het bericht.
