Enigma se je pogosto uporabljala v drugi svetovni vojni. Bil je najbolj priljubljen kodirnik v Nemčiji, Italiji, na Japonskem in celo v nevtralni Švici. "Očeta" legendarnega šifrirnega stroja, katerega ime v grščini pomeni "skrivnost", sta bila Nizozemec Hugo Koch (izumitelj šifrirnega diska) in nemški inženir Arthur Scherbius, ki je šifrirni stroj patentiral že leta 1918.
Arthur Scherbius je avtor knjige Enigma. Vir: lifeofpeople.info
Sprva ni bilo govora o vojaški karieri "Enigme" - to je bil tipičen komercialni izdelek. Scherbius je celo sprožil obsežno oglaševalsko kampanjo za promocijo svojega izdelka. Tako je leta 1923 šifrirni aparat postal razstava na kongresu Mednarodne poštne zveze, vendar ni dosegel uspeha. Razlog je bila visoka cena Enigme in impresivna velikost avtomobila Scherbius. Pa vendar je bilo več izvodov prodanih vojskam različnih držav in komunikacijskim podjetjem. Britanci so se prvič srečali z napravo Enigma junija 1924, ko je proizvajalec Britancem ponudil nakup serije naprav po precejšnji ceni 200 dolarjev za ta čas. Britanska vlada se je odzvala s ponudbo registracije novosti šifriranja pri patentnem uradu, kar je samodejno pripeljalo do popolne dokumentacije za tehniko. Nemci so naredili ta korak, britanski kriptografi pa so dobili na razpolago vse tehnične odtenke Enigme že pred drugo svetovno vojno.
Patent za "Enigma". Vir: lifeofpeople.info
Vendar je treba omeniti, da je bila Enigma v zgodnji komercialni različici, ki je Nemci niso uporabljali v svoji vojski. Vzpon nemških šifrirnih strojev na Olimp se je začel z prihodom Adolfa Hitlerja na oblast leta 1933, ko se je začelo preusmerjanje vojske. Skupno število vozil Enigma, proizvedenih do konca druge svetovne vojne, se po različnih virih giblje od 100 tisoč do 200 tisoč. Uporabljali so jih povsod - v Wehrmachtu, v Kriegsmarinu, v Abwehru, v Luftwaffu in v fašistične varnostne službe.
Kasnejša različica "Enigma". Vir: w-dog.ru
Na čem temelji naprava za šifriranje? V prvi generaciji so bili to trije bobni (diski ali kolesa), ki so se vrteli v isti ravnini, na vsaki strani pa je bilo 26 električnih kontaktov - natančno toliko črk v latinici. Stiki na obeh straneh so bili znotraj diska povezani s 26 žicami, kar je pri tipkanju nadomestilo znake. Med postopkom sestavljanja so bili trije diski zloženi skupaj, ki so se med seboj dotikali s kontakti, kar je zagotavljalo prehod električnih impulzov skozi celoten komplet bobnov do snemalne naprave. Latinska abeceda je bila vgravirana ob strani vsakega bobna. Začetek dela z oddajnikom "Enigma" je bil zaznamovan z nizom kodne besede iz črk na bobnih. Pomembno je, da je tudi sprejemna naprava konfigurirana z isto kodno besedo.
Stroj za šifriranje polja "Enigma". Vir: musee-armee.fr
Nato operater, ki je odgovoren za vnos besedila za vrste šifriranja na svojo tipkovnico, in vsak pritisk povzroči, da se levi disk zavrti za en korak. Enigma je bila elektromehanski stroj, zato so bili vsi ukazi mehanskemu delu podani z uporabo električnih signalov. Ko je levi disk obrnil za en obrat, je prišel v poštev osrednji boben itd. Ta rotacija diskov je za vsak znak besedila ustvarila svojo edinstveno konturo za prehod električnega impulza. Nato je signal prešel skozi reflektor, ki je sestavljen iz 13 prevodnikov, ki povezujejo pare kontaktov na zadnji strani tretje plošče. Odsevnik je električni signal obrnil nazaj v bobne, vendar na povsem drugačen način. In šele tu se je prižgala lučka blizu črke že šifriranega besedila. Takšne "dogodivščine" električnega signala so svojemu času zagotovile edinstveno varnost komunikacijskega kanala.
Vojaška različica Enigme s štirimi bobni. Vir: e-board.livejournal.com
Glede na nadaljnje izboljšave, ki so jih Nemci naredili pri Enigmi, britanski kriptoanalitiki nikoli ne bi mogli sami vdreti v tako prefinjen aparat. Sprva so tri osebe delale z "Enigmo": ena je brala besedilo, druga je tipkala na tipkovnici, tretja pa je zapisovala šifro ob bliskih žarnic. Sčasoma se je velikost šifrirnega aparata zmanjšala na velikost pisalnega stroja, kar je omogočalo pošiljanje sporočil iz dobesedno vsakega jarka. Tudi Nemci so med modernizacijo dodali tiskalno napravo za tipkanje šifriranega besedila. Kaj so še kriptografski inženirji tretjega rajha dodali Enigmi? Leta 1930 se je pojavila plošča s 26 pari vtičnic in vtičev, ki so po osnovni šifriranju na bobnih dodatno nadomestili znake v navadnem besedilu. To je bil zgolj vojaški napredek - tega ni bilo na voljo v komercialnih različicah. Dolgoročni šifrirni ključ, ki je nastal s komutacijo diska zaradi permutacije 26 elementov, je astronomski 4x1026 opcije! Zdaj programske zmogljivosti računalnika olajšajo naštevanje takšnega števila možnosti, vendar je bilo za 30-40 let malo verjetno in dolgo. Slika za šifriranje je bila zapletena tudi zaradi niza petih diskov Enigma (vsi so bili različni), od katerih so bili naenkrat nameščeni le trije. Lahko jih premešamo v poljubnem vrstnem redu, to pomeni, da je bilo za en stroj skupaj 10 možnosti namestitve. Enkratni ključ za začetek je ponujal 26 različic simbolov za vsak disk, za tri pa že 26 ^ 3 = 17576. In končno, redno spremenjena shema preklapljanja vtičnih plošč je zelo otežila delo kriptoanalitičnih služb sovražnikov nacistične Nemčije. Kasneje so oblikovanju dodali dodatne bobne. Kljub temu se je "Enigma" že na začetku druge svetovne vojne naučila "brati" v celoti.
Nekateri najboljši kriptoanalitiki pred veliko vojno so bili Poljaki. Tudi med državljansko vojno v Rusiji in sovjetsko-poljskim sporom so Poljaki uspešno dešifrirali sporočila sovjetske vojske in diplomatov. Tako je 2. oddelek (kriptoanaliza) poljskega generalštaba avgusta 1920 "prevedel" iz šifriranih v poljščino 410 telegramov, ki so jih podpisali Trocki, Tuhačevski, Guy in Yakir. Poleg tega so Poljaki med ofenzivo Rdeče armade na Varšavo zavedli čete Tuhačevskega, zaradi česar se je moral umakniti v Žitomir. Sčasoma se je naravni interes poljskih kriptoanalitikov preusmeril v zaskrbljujoče pridobivanje moči v Nemčiji. Poljski urad za šifriranje je bil takrat precej učinkovita struktura in je vključeval štiri oddelke:
- enota za šifriranje Poljske, odgovorna za zaščito državnih komunikacijskih linij;
- pododdelek radijske inteligence;
- delitev ruskih šifr;
- delitev nemških šifr.
Saška palača v Varšavi, kjer sta bila Generalštab in Urad za šifriranje. Fotografija leta 1915. Vir: photochronograph.ru
To so v veliki meri razlog, zakaj so bili Poljaki prvi uspehi pri dešifriranju Enigme. Od leta 1926 so začeli v zraku prestrezati nemška sporočila, šifrirana na prej neznan način. Nekoliko kasneje, leta 1927 ali 1929, je bil poskus iz Nemčije v nemški diplomatski konzulat prek Nemčije pretihotapiti škatlo z Enigmo. Kako se je to zgodilo in zakaj Nemci niso poslali aparata po zaprtem diplomatskem kanalu? Na to zdaj nihče ne bo odgovoril, vendar so Poljaki podrobno preučili napravo naprave - to so storili fantje iz podjetja za radiotehniko AVA, ki že dolgo sodeluje s poljskimi obveščevalci. Po skrbnem seznanitvi so Enigmo predali nič hudega slutečim nemškim diplomatom. Seveda bi postavitev komercialne različice šifrirnega stroja poljskim kriptoanalitikom lahko zagotovila le malo, vendar se je začelo. Poljaki so vsako leto okrepili svojo službo za "razbijanje" nemških kod - v letih 1928-1929 so na Univerzi v Poznanu organizirali tečaje o študiju kriptografije za matematike z znanjem nemškega jezika. Med nadarjenimi študenti so izstopali trije: Mariann Razewski, Heinrich Zygalski in Jerzy Razicki.
Marianne Razewski je vodilni kriptoanalitik na predvojni Poljski. Vir: lifeofpeople.info
Vsi so bili nato vzeti v posebne službe in prvi so prejeli rezultate o dešifriranju Enigme. V mnogih pogledih so bili Poljaki prvi, ki so razumeli pomen privabljanja matematikov za kriptoanalizo sovražnih šifer. Na splošno je bila Poljska v dvajsetih in tridesetih letih prejšnjega stoletja skoraj vodilna v svetu na področju kriptografije, strokovnjaki pa so bili pogosto povabljeni, da svoje izkušnje delijo v drugih državah. Seveda ob upoštevanju meja tajnosti. Jan Kowalewski, stotnik poljske vojske in posebnik za kode, je v ta namen odpotoval na Japonsko, nato pa je delal s skupino študentov iz te države v svoji domovini. Vzgojil je Rizobar Ito, velikega japonskega kriptografa, ki je odprl angleški šifrirni sistem Playfair, ki so ga v tridesetih letih uporabljali na britanskih komunikacijskih linijah. Malo kasneje so Poljakom začeli pomagati še drugi potencialni sovražniki Nemčije, Francozi.
