Operation Ultra oder die Geschichte, wie die Polen und die Briten Enigma hackten. Teil 1

Operation Ultra oder die Geschichte, wie die Polen und die Briten Enigma hackten. Teil 1
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Video: Operation Ultra oder die Geschichte, wie die Polen und die Briten Enigma hackten. Teil 1

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Anonim

Enigma war im Zweiten Weltkrieg weit verbreitet. Er war der beliebteste Encoder in Deutschland, Italien, Japan und sogar der neutralen Schweiz. Die „Väter“der legendären Verschlüsselungsmaschine, deren Name auf Griechisch „Geheimnis“bedeutet, waren der Niederländer Hugo Koch (Erfinder der Verschlüsselungsscheibe) und der deutsche Ingenieur Arthur Scherbius, der die Verschlüsselungsmaschine bereits 1918 patentieren ließ.

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Arthur Scherbius ist der Autor von Enigma. Quelle: lifeofpeople.info

Von einer militärischen Karriere von "Enigma" war zunächst keine Rede - es war ein typisches Handelsprodukt. Es gab sogar eine massive Werbekampagne von Scherbius, um sein eigenes Produkt zu bewerben. So wurde der Verschlüsselungsapparat 1923 auf dem Kongress des Internationalen Postvereins ausgestellt, hatte aber keinen Erfolg. Der Grund war der hohe Preis des Enigma und die beeindruckende Größe des Scherbius-Autos. Und doch wurden mehrere Exemplare an die Armeen verschiedener Länder und Kommunikationsunternehmen verkauft. Die Briten begegneten dem Enigma-Gerät zum ersten Mal im Juni 1924, als der Hersteller den Briten anbot, eine Reihe von Geräten zu einem für diese Zeit beachtlichen Preis von 200 US-Dollar pro Stück zu kaufen. Die britische Regierung reagierte mit dem Angebot, die Verschlüsselungsneuheit beim Patentamt anzumelden, was automatisch zur Bereitstellung einer vollständigen Dokumentation für die Technik führte. Die Deutschen machten diesen Schritt und die britischen Kryptografen hatten schon lange vor dem Zweiten Weltkrieg alle technischen Nuancen von Enigma zur Verfügung.

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Patent für "Enigma". Quelle: lifeofpeople.info

Es ist jedoch erwähnenswert, dass es die Enigma in einer frühen kommerziellen Version gab, die die Deutschen nicht in ihrer Armee verwendeten. Der Aufstieg der deutschen Chiffriermaschinen in den Olymp begann mit der Machtübernahme Adolf Hitlers 1933, als die Aufrüstung der Armee begann. Die Gesamtzahl der bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs produzierten Enigma-Fahrzeuge variiert nach verschiedenen Quellen zwischen 100.000 und 200.000. Sie wurden überall eingesetzt - in der Wehrmacht, in der Kriegsmarine, in der Abwehr, in der Luftwaffe und in die faschistischen Sicherheitsdienste.

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"Enigma" neuere Version. Quelle: w-dog.ru

Worauf basiert das Verschlüsselungsgerät? In der allerersten Generation waren dies drei in der gleichen Ebene rotierende Trommeln (Scheiben oder Räder), auf deren jeder Seite sich 26 elektrische Kontakte befanden – genau die Anzahl der Buchstaben des lateinischen Alphabets. Die Kontakte auf beiden Seiten waren im Inneren der Scheibe durch 26 Drähte verbunden, die beim Tippen die Zeichen ersetzten. Während des Montageprozesses wurden drei Scheiben zusammengefaltet, die sich mit Kontakten berührten, was den Durchgang der elektrischen Impulse durch den gesamten Trommelsatz zum Aufnahmegerät gewährleistete. Das lateinische Alphabet selbst war auf der Seite jeder Trommel eingraviert. Den Beginn der Arbeit mit dem "Enigma"-Sender markierte ein Satz eines Codewortes aus Buchstaben auf den Trommeln. Wichtig ist, dass auch das Empfangsgerät mit dem gleichen Codewort konfiguriert ist.

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Feldverschlüsselungsmaschine "Enigma". Quelle: musee-armee.fr

Dann tippt der Bediener, der für die Eingabe des Textes für die Verschlüsselung verantwortlich ist, auf seiner Tastatur, und jedes Drücken bewirkt, dass die linke Scheibe um einen Schritt gedreht wird. Die Enigma war eine elektromechanische Maschine, daher wurden alle Befehle an den mechanischen Teil über elektrische Signale gegeben. Nachdem die linke Scheibe eine Umdrehung gedreht wurde, kam die zentrale Trommel ins Spiel und so weiter. Diese Rotation der Scheiben erzeugt für jedes Zeichen des Textes seine eigene einzigartige Kontur für die Durchleitung eines elektrischen Impulses. Dann passierte das Signal den Reflektor, der aus 13 Leitern bestand, die die Kontaktpaare auf der Rückseite der dritten Scheibe verbanden. Der Reflektor wandelte das elektrische Signal zurück in die Trommeln, aber auf eine ganz andere Art und Weise. Und nur hier ging das Licht neben dem Buchstaben des bereits chiffrierten Textes an. Solche "Abenteuer" des elektrischen Signals boten für ihre Zeit eine einzigartige Sicherheit für den Kommunikationskanal.

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Eine Militärversion von Enigma mit vier Trommeln. Quelle: e-board.livejournal.com

Angesichts der weiteren Verbesserungen, die die Deutschen an Enigma vorgenommen haben, wären britische Kryptoanalytiker niemals in der Lage gewesen, einen so ausgeklügelten Apparat allein zu hacken. Zuerst arbeiteten drei Leute mit "Enigma": Einer las den Text, der zweite tippte auf der Tastatur und der dritte schrieb die Chiffre durch das Aufblitzen von Glühbirnen auf. Im Laufe der Zeit verkleinerte sich der Verschlüsselungsapparat auf die Größe einer Schreibmaschine, wodurch es möglich wurde, Nachrichten aus buchstäblich jedem Graben zu senden. Außerdem fügten die Deutschen während der Modernisierung ein Druckgerät zum Eingeben von Chiffretexten hinzu. Was haben die Kryptographie-Ingenieure des Dritten Reiches noch zu Enigma hinzugefügt? 1930 erschien ein Patchpanel mit 26 Paar Steckdosen und Steckern, das nach der Grundverschlüsselung auf den Trommeln zusätzlich die Klartextzeichen ersetzte. Dies war eine rein militärische Verbesserung - diese war bei kommerziellen Versionen nicht verfügbar. Der langfristige Verschlüsselungsschlüssel, der durch die Plattenkommutierung aufgrund der Permutation von 26 Elementen gebildet wurde, ist astronomische 4x1026 Optionen! Jetzt machen es die Softwarefähigkeiten eines Computers leicht, eine solche Anzahl von Optionen aufzuzählen, aber für die 30-40er Jahre war dies unwahrscheinlich und für lange Zeit. Das Verschlüsselungsbild wurde auch durch einen Satz von fünf Enigma-Disketten (sie waren alle unterschiedlich) kompliziert, von denen jeweils nur drei auf dem Gerät installiert waren. Sie können in beliebiger Reihenfolge gemischt werden, dh es gab insgesamt 10 Installationsoptionen für eine Maschine. Ein einmaliger Schlüssel zum Einstieg bot 26 Varianten von Symbolen für jede Scheibe, und für drei bereits 26 ^ 3 = 17576. Und schließlich erschwerte das regelmäßig geänderte Schaltschema der Plug-in-Panels die Arbeit der kryptanalytischen Dienste der Feinde Nazi-Deutschlands sehr. Später wurden dem Design zusätzliche Trommeln hinzugefügt. Trotzdem lernte "Enigma" gleich zu Beginn des Zweiten Weltkriegs vollständig "lesen".

Einige der besten Kryptoanalytiker vor dem Ersten Weltkrieg waren die Polen. Selbst während des Bürgerkriegs in Russland und des sowjetisch-polnischen Konflikts entschlüsselten die Polen erfolgreich die Botschaften der sowjetischen Armee und Diplomaten. So "übersetzte" die 2. Abteilung (Kryptanalyse) des polnischen Generalstabs im August 1920 von Trotzki, Tuchatschewski, Guy und Yakir unterzeichnete Telegramme von verschlüsselten ins Polnische 410. Darüber hinaus führten die Polen während der Offensive der Roten Armee auf Warschau die Truppen Tuchatschewskis in die Irre, was ihn zum Rückzug nach Schitomir zwang. Im Laufe der Zeit verlagerte sich das natürliche Interesse polnischer Kryptoanalytiker auf eine alarmierend wachsende Macht in Deutschland. Das Polnische Büro für Chiffren war zu dieser Zeit eine ziemlich effektive Struktur und umfasste vier Abteilungen:

- die polnische Chiffrierstelle, die für den Schutz der staatlichen Kommunikationsleitungen zuständig ist;

- Unterteilung der Funkaufklärung;

- Teilung russischer Chiffren;

- eine Aufteilung deutscher Chiffren.

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Sächsischer Palast in Warschau, wo sich der Generalstab und das Büro für Verschlüsselung befanden. Foto von 1915. Quelle: photochronograph.ru

Vor allem deshalb waren es die Polen, die die ersten Erfolge bei der Entzifferung des Rätsels erzielten. Ab etwa 1926 begannen sie, auf bisher unbekannte Weise verschlüsselte deutsche Nachrichten abzufangen. Wenig später, 1927 oder 1929, wurde versucht, eine Kiste mit Enigma über den Zoll aus Deutschland in das deutsche diplomatische Konsulat zu schmuggeln. Wie kam es dazu und warum schickten die Deutschen den Apparat nicht über einen geschlossenen diplomatischen Kanal? Das wird jetzt niemand beantworten, aber die Polen haben das Gerät des Geräts im Detail studiert - dies wurde von den Jungs der AVA-Funktechnikfirma gemacht, die seit langem mit dem polnischen Geheimdienst zusammenarbeitet. Nach sorgfältiger Bekanntschaft wurde Enigma ahnungslosen deutschen Diplomaten übergeben. Natürlich konnte die Einrichtung einer kommerziellen Version der Verschlüsselungsmaschine polnischen Kryptoanalytikern wenig bringen, aber der Anfang war gemacht. Jedes Jahr verstärkten die Polen ihren Dienst zum "Knacken" deutscher Codes - 1928-1929 organisierten sie an der Universität Posen Kurse zum Studium der Kryptographie für Mathematiker mit Deutschkenntnissen. Unter den talentierten Studenten ragten drei heraus: Mariann Razewski, Heinrich Zygalski und Jerzy Razicki.

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Marianne Razewski ist eine führende Kryptoanalytikerin im Polen der Vorkriegszeit. Quelle: lifeofpeople.info

Alle wurden anschließend in den Sonderdienst aufgenommen und erhielten als erste die Ergebnisse der Entzifferung des Enigma. In vielerlei Hinsicht waren es die Polen, die als erste erkannten, wie wichtig es ist, Mathematiker für die Kryptoanalyse feindlicher Chiffren anzuziehen. Im Allgemeinen war Polen in den 1920er und 1930er Jahren fast weltweit führend auf dem Gebiet der Kryptographie, und Spezialisten wurden oft eingeladen, ihre Erfahrungen in anderen Ländern zu teilen. Natürlich unter Einhaltung der Grenzen der Geheimhaltung. Jan Kowalewski, Hauptmann der polnischen Armee und Spezialeinheit für Codes, reiste zu diesem Zweck nach Japan und arbeitete dann mit einer Gruppe von Studenten aus diesem Land in seiner Heimat. Und er zog Rizobar Ito auf, einen großen japanischen Kryptografen, der das englische Playfair-Chiffrierungssystem eröffnete, das in den 30er Jahren auf britischen Kommunikationsleitungen verwendet wurde. Wenig später begann ein weiterer potenzieller Feind Deutschlands, die Franzosen, den Polen zu helfen.

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