Enigma

Kategorisierung:Chiffriermaschinen
Herkunft / Verwendung: Die Enigma (griechisch für Rätsel) ist eine von Arthur Scherbius in den frühen 1920er Jahren entwickelte Rotor-Schlüsselmaschine, die im 2. Weltkrieg zur Verschlüsselung des Nachrichtenverkehrs des deutschen Militärs verwendet wurde. Aber auch die Polizei, Geheim- und diplomatische Dienste, Reichspost und -bahn sowie den Nationalsozialisten unterstellten Dienste setzte sie ein.

Die Enigma I inklusive Holzgehäuse wiegt rund 12 kg und die äußeren Abmessungen (L×B×H) betragen etwa 34 * 28 * 15 cm. Sie besteht aus der Tastatur zur Buchstabeneingabe, einem Walzensatz von drei (M4: vier) austauschbaren, flachen Walzen mit etwa 10 cm Durchmesser und einem Glühlampenfeld zur Anzeige.

Die schmalen Walzen sind drehbar nebeneinander gelagert und weisen auf beiden Seiten für die 26 Großbuchstaben des lateinischen Alphabets 26 elektrische Kontakte auf, die durch 26 isolierte Drähte im Inneren der Walze paarweise und unregelmäßig miteinander verbunden sind, beispielsweise (Walze III) Kontakt A mit B, B mit D, usw.

Drückt man eine Buchstabentaste, so fließt elektrischer Strom von einer in der Enigma befindlichen Batterie über die gedrückte Taste durch Steckerbrett und Walzensatz und lässt eine Anzeigelampe aufleuchten. Der aufleuchtende Buchstabe entspricht der Verschlüsselung des gedrückten Buchstabens. Da sich bei jedem Tastendruck die Walzen um ein Stück weiterdrehen, ändert sich das geheime Schlüsselalphabet nach jedem Buchstaben, was einem polyalphabetischen Substutionsverfahren entspricht.

Als Zusatzgerät zur Enigma I der Luftwaffe wurde 1944 die Enigma-Uhr eingeführt, die an das Steckerbrett der Enigma angeschlossen wurde und mit dessen Drehschalter man 40 unterschiedliche Buchstabenvertauschungen einstellen konnte. Der Einsatz der Uhr war aber eher selten.

Es wird geschätzt, dass mehr als 40.000 Chiffriermaschinen des Typs Enigma hergestellt wurden, wobei die gebräuchlichste die Enigma I (sprich: "Enigma Eins") war, die bei Reichswehr und Wehrmacht Einsatz fand.

Entwicklung und Geschichte der Enigma
1923Erfindung der kommerziellen Engima durch Scherbius
1925Erste Enigmas werden durch die deutsche Marine gekauft
1928Das Heer rüstet sich mit Enigmas aus. Den Polen fällt eine Enigma in die Hände. Sie beginnen mit der Analyse.
1930Die Enigma wird durch ein zustzliches Steckbrett verbessert.
1932Frankreich fallen Schlüsselteile und Gebrauchs-Anweisungen durch einen deutschen Spion in die Hände.
1933Die Polen entwicklen die Bombe und Knacken damit erstmals die Enigma.
1938Die Enigma bekommt 2 zusätzliche Wechsel-Walzen. Aus den nun 5 Walzen werden wechselnd 3 eingesetzt. Dadurch wird sie kurzzeitig wieder sicher.
1939Inzwischen liegt die Analyse der Engima in britischer Hand. Alan Turing und andere arbeiten dazu an verbesserten Maschinen im Bletchley Park.
1942Die U-Boot-Enigma erhält einen zusätzlichen Walzenplatz und arbeitet nun mit 4 Walzen gleichzeitig, was sie wieder sicher macht.
1943Die 4-Walzen-Enigma wird durch die Rechenmaschine Colossus geknackt.
1944Die Luftwaffe führt die Enigma-Uhr ein.
1945Der Krieg endet. Die Arbeit des Bletchley Parks wird weiterhin geheimgehalten. Die Enigma gilt bei vielen Staaten weiterhin als sicher und wird dort weiterhin eingesetzt.

Verwendung und Entzifferung der Enigma im 2. Weltkrieg

Es wird davon ausgegangen, dass die Deutschen von der Sicherheit der Engima überzeugt waren und davon, dass niemand anderes damit verschlüsselte Funksprüche entschlüsseln könnte. Das die Briten im Bletchley Park die Maschine zwischenzeitlich geknackt hatten, wusste sie nicht. Wahrscheinlich ließ man sich die komplexen Vorgänge in der Maschine täuschen und nahm an, dass diese ein Mensch nicht brechen könnte. Das andere Maschinen dies übernehmen würden, damit hatte man nicht gerechnet. Erst gegen Ende des Krieges wurde über eine Ablösung der Enigma durch das Schlüsselgerät 41 nachgedacht.

Trotz der Verbesserung der Enigma während des Krieges gelang es den den Alliierten die deutschen mit der Enigma erstellten Funksprüche zu entziffern. Bereits 1932 fielen Frankreich durch den deutschen Spion Hans-Thilo Schmidt ausgehändigten geheime Schlüsseltafeln, Gebrauchsanleitung (H.Dv.g. 13), Schlüsselanleitung (H.Dv.g. 14) in die Hände, doch konnte sie die Enigma nicht brechen. Also gaben sie die Erkenntnisse an die alliierten Briten und Polen weiter. Auch die Briten bissen sich zu der Zeit noch die Zähne an ihr aus.

Dem polnischen Mathematiker Marian Rejewski allerdings gelang 1932 der erste Einbruch in die Enigma. Dazu nutze er eine legal gekaufte Maschine (wahrscheinlich Modell C) und erriet die Verdrahtungsreihenfolge der militärischen Variante. Anschließend gelang es ihm mit Kenntnissen der Permutationstheorie auch die Verdrahtung der drei Walzen (I, II, III) sowie der Umkehrwalze zu eruieren.

Eine Besonderheit, die eigentlich die Sicherheit der Enigma erhöhen sollten, erleichterte die Dechiffrierung ungewollt: die Enigma ersetzte einen Klartextbuchstaben niemals durch denselben Geheimtextbuchstaben, dafür sorgte das Prinzip der Umkehrwalze (Reflektor). So konnte aus einem A jeder beliebige Buchstabe werden, nur kein A. Das kann man sich bei der Kryptoanalyse zunutze machen, wenn man genau weiß, dass ein bestimmter Teiltext verschlüsselt wurde. Man setzt dabei den bekannten Klartextteil (auch crib genannt) unter das Chiffrat. Stehen nun zwei gleiche Buchstaben untereinander, ist diese Verschlüsselung unmöglich und man verschiebt den Text solange um eine Position nach rechts, bis es keine Buchstabenüereinstimmungen mehr gibt. Dadurch hat man eine Möglichkeit gefunden, welche Klartextbuchstabenfolge zu einer Geheimtextbuchstabenfolge kodiert wird und damit auch einen möglichen Schlüssel für diesen Teil. Je länger der Klartextteil ist, desto wenige Möglichkeiten werden sich ergeben.

Zudem gab es einige besondere Vorschriften beim Umgang mit der Engima, die ganz ähnlich die Sicherheit erhöhen sollten, aber das Gegenteil bewirkten, weil sie den Schlüsselraum einschränkten: Es mussten sich die Positionen für jede Walze mit jedem Tag ändern. War also die Walzenlage heute 123, so waren für morgen die Walzenlagen 123, 132, 321, 213 verboten. Es blieben demnach nur noch 231 und 312 übrig. Auch durften auf dem Schlüsselbrett Buchstaben nicht mit benachbarten Buchstaben verbunden werden, also z. B. das R weder mit S noch mit T.

Zur Entschlüsselung von Funksprüchen kam den polnischen Kryptoanlytikern ein weiterer Fehler der Deutschen zur Hilfe. Die stellten den Spruchschlüssel der Nachricht doppelt voran, um eine fehlerfreie Übertragung zu gewährleisten, übersahen dabei aber, dass dadurch der 1. und 4., der 2. und 5., sowie der 3. und 6. Geheimtextbuchstabe jeweils demselben Klartextbuchstaben zuzuordnen war.

Mithilfe zweier speziell für die Entschlüsselung der Enimga gebauter Maschinen namens Zyklometer und Bomba, die zwei beziehungsweise dreimal zwei hintereinander geschaltete und um jeweils drei Drehpositionen versetzte Enigma-Maschinen verkörperten, konnten die polnischen Kryptoanalytiker für jede der sechs möglichen Walzenlagen feststellen, bei welchen Walzenstellungen die beobachtete Zuordnung der Buchstabenpaare möglich war und so den Suchraum erheblich einengen. Nach Analyse mehrerer Funksprüche war dann der korrekte Spruchschlüssel gefunden.

Im September 1938 führten die Deutschen zwei weitere Walzen (IV und V) ein, wodurch sich der Schlüsselraum vergrößerte und die Enigma vorerst wieder sicher war. Im Juli 1939, zwei Monate, bevor Hitler Polen überfallen sollte, teilten die Polen ihr Wissen mit den Briten und Franzosen, u. a. auch, das die Verdrahtung zwischen Tastenfeld und Walzen der Enigma schlicht QWERTZU <--> ABCDEFG lautete.

Im britischen Bletchley Park wurde der nächste Angriff gegen die Enigma entwickelt, die sogenannte Turing-Bombe, die auf der polnischen Bomba aufbaute und nach seinem Entwickler Alan Turing benannt war. Sie bestand aus der Hintereinanderschaltung von dreimal zwölf Walzensätzen der Enigma.

Dem täglich wechselnden Schlüssel der Enigma kam man durch einen weiteren Fehler der Deutschen auf die Schliche. So gab es einen täglichen Funkspruch, der im Klartext immer mit "WETTERVORHERSAGEBEREICHSIEBEN" begann. Aus dem abgefangenen Geheimtext und dem Wissen über den Klartext konnte man den Schlüssel errechnen, der auch für andere Funksprüche galt, wo man ihn dann anwenden konnte und auch diese Funksprüche entziffern. Wollte man auf die wiederholenden Funksprüche nicht warten, so provozierte man sie einfach, z. B. indem die Royal Air Force Minen abwarf. Die Minenwarnmeldung der Deutschen ließ dann nicht lange auf sich warten.

Die Enigma Variante M3, eingesetzt bei der deutschen Kriegsmarine benutzte 3 aus 8 Walzen (I bis VIII) und bot einen noch größeren Schlüsselraum. Hier gelang den Briten der Einbruch erstmals im Mai 1941 nach Kaperung des U-Bootes U 110 und Erbeutung einer intakten M3-Enigma sowie sämtlicher Geheimdokumente.

Im Februar 1942 wurde die M3 dann durch die M4 abgelöst, die über vier statt drei Walzen verfügte, was die Allierten wieder zurückwarf. Zehn Monate konnten solle Nachrichten nicht entschlüsselt werden können, bis zum 12. Dezember 1942. Zuvor, am 30. Oktober 1942, wurde das deutsche U-Boot U559 geentert und wichtige Geheimunterlagen zur Enigma M4 erbeutet.

Ab April 1943 traten die US-Amerikaner den Kryptoanalysten bei und steuerten 120 Hochgeschwindigkeitsvarianten der Turing-Bombe bei, die speziell gegen die Enigma M4 gerichtet waren. Bis Kriegsende war fortan kein deutsches U-Boot mehr sicher.

Es zeigt sich, dass das Knacken der Enigma von enormer strategischer Bedeutung für den Verlauf des 2. Weltkriegs war. Einige Historiker schätzen, dass dadurch der Krieg um mindestens zwei Jahre verkürzt werden konnte. Andere halten es für nicht ausgeschlossen, dass Nazi-Deutschland nicht doch noch den Krieg hätte gewinnen können, wäre die Enigma nicht geknackt worden.

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