Tajemnica szyfrów Enigmy

Tuż przed zakończeniem I wojny światowej Niemieckie Naczelne Dowództwo rozmyślało nad wprowadzeniem do wojska maszyn szyfrujących. Prace nad nią rozpoczęto w 1919 r, a zakończono w 1926 r. Nadano jej nazwę Enigma. Wprowadzono ją marynarki wojennej, później maszyny zostały udoskonalone w 1930 r. dla potrzeb Reichswehry. Jednak jak działała ta tzw. „Największa tajemnica II wojny światowej po bombie atomowej”?

Enigma była połączeniem dwóch maszyn do pisania, 26 wiązkami przewodów. Dzięki temu naciśnięcie klawisza z jedną literą, powodowało wydrukowanie innej litery. Był to prosty szyfr monograficzny. Jednak byłby on zbyt prosty do rozszyfrowania przez kryptologów, więc konstruktorzy wprowadzili do Enigmy bębenek szyfrujący, w którym znajdował się wirnik.

W bębenku na bocznych powierzchniach znajdowały się styki w liczbie liter alfabetu łacińskiego (26). Do jednej z powierzchni były podłączone przewodami kolejno litery na klawiaturze, a do drugiej czcionki. W wirniku styki były połączone ze sobą parami, czyli każda jedna litera była zaszyfrowana przez inną. Nie zmieniało to więc póki co konstrukcji maszyny, ale twórcy Enigmy wprowadzili wirnik w ruch. Gdy szyfrant nacisnął jedną literę na klawiaturze, po wydrukowaniu litery bębenek obracał się o jedną pozycję tj. następna literę. W ten sposób powstawało inne połączenie styków. I tak naciskając dwa razy literę A, maszyna nie kodowała już dwóch liter B, tylko np. BE (patrz rys 1.).

Rys. 1 - Wirniki w różnych położeniach

Jednak to było mało dla naszych konstruktorów. Postanowili dodać kolejne dwa wirniki. Po dokonaniu pełnego obrotu przez pierwszy wirnik, drugi obracał się o jedną pozycję. Trzeci przeskakiwał na kolejną literę po pełnym obrocie drugiego wirnika. Później wprowadzono nieruchomy walec wstępny, który nie posiadał dużego znaczenia.

Aby szyfrant mógł zakodować wiadomość w odpowiednim kluczu, zewnętrzne bębenki posiadały ruchome pierścienie, gdzie znajdowało 26 liter, bądź liczb od 01 do 26. Aby szyfrant nie rozpoznał działalności Enigmy, konstruktorzy ustawili pozycje zerowe wirników parę pozycji niżej – w zależności od wirnika, (patrz rys. 2.). Oznacza to, że szyfrant ustawiał początkowe położenie wirników, ale sam nie do końca znał rzeczywisty szyfr.

Rys. 2 - Sposób określania położenia wirników

Kolejnym problemem dla konstruktorów była deszyfracja tekstu. Używając dotychczasowej Enigmy, odszyfrowanie tekstu sprawiało wiele problemów, a w otrzymanym tekście występowała duża ilość błędów. Gdybyśmy zaszyfrowali literę D (patrz rys. 1), to otrzymalibyśmy literę B. Jednak używając tej samej maszyny w celu odszyfrowania litery B, byłoby dla nas problemem, gdyż po naciśnięciu klawisza z literą B, otrzymalibyśmy literę C. W 1926 Willi Korn zasugerował by do Enigmy wprowadzić reflektor. Miał on podobną konstrukcję jak bębenek szyfrujący, ale różnił się tym, że posiadał on 26 styków na jednej ze swych powierzchni bocznych oraz tym, że był nieruchomy. Wewnątrz styki były połączone w 13 par. Dzięki reflektorowi odbiorca, po ustawieniu odpowiedniego klucza, wprowadzając zaszyfrowany tekst do Enigmy, mógł spokojnie odszyfrować wiadomość (patrz rys. 3.).

Rys. 3. Enigma sześcioznakowa

W 1930 r. na żądanie specjalistów wojskowych wprowadzono łącznicę. Na froncie maszyny znajdowały się 52 gniazdek, po dwie przyporządkowany do liter alfabetu. Operator łączył te gniazdka parami, dwużyłowymi przewodami. Konsekwencją tego był kolejna zamiana liter miejscami. Przykład: w łącznicy gniazdko oznaczone G było podłączone do gniazdka K. Szyfrant nacisnął klawisz G. Wtedy łącznica „zamieniała” G na K, przez co wirnik wejściowy generował G jako K i tak samo jak w reflektorze, działała zasada wzajemności (K było generowane jako G). Łączonych par liter było 5 – 10.

Mimo trudności w rozszyfrowaniu Enigmy z powodu ogromnej liczby kodów szyfrujących i niesamowitej konstrukcji maszyny szyfrującej, polskim kryptoanalitykom udało się złamać Enigmę i od tego czasu były znane niemieckie wiadomości, ale to już jest temat na kolejny artykuł.

Źródła:
Marek Grajek – Enigma. Bliżej prawdy
Krzysztof Gaj – Szyfr Enigmy – metody złamania

Udostępnij: