A második világháború megtörhetetlen kódja

Mi az ENIGMA?

Az ENIGMA a második világháború egyik legkiemelkedőbb kódoló szerkezete volt, jelentése rejtvény, talány. A második világháború elején a lengyel kódtörők szinte egy az egyben tudták olvasni a német kódokat (akkor a német kódolás számok sorából állt, minden szám egy szónak felelt meg). Ám a német támadás előtt a kód egyszerre zavaros betűk sorává változott. Megfejtésére több ország is vállalkozott, közöttük Anglia, Lengyelország és az USA. Sokáig nem tudtak mit kezdeni a kóddal.

Az Enigma működése

Az Enigma egy olyan elektromos írógép volt, amelyen ha lenyomtak egy gombot, a világító táblán megjelent a kódolt változat. Ha megfelelő kezdő pozícióból indult ki a gép, akkor a kódolt szöveget visszakódolta a bevitt szövegre. Ha leütünk egy billentyűt, akkor az először áthalad egy ún. dugó-panelen. Itt minden betűt egy másik fog felváltani. A jel ezután három (későbbi verziókban már négy) fix huzalozású kódoló tárcsán (rotor) ment keresztül. Az első rotor ilyenkor fordult egyet, és ha körbe ért, fordult a következő. A műszerbe még egy fordítótárcsa is került, amely megfordította az irányt. A fordítótárcsa szerepe az volt, hogy ugyanazzal a beállítással vissza is lehessen kódolni az üzenetet. Ez is valójában egy keverőtárcsa volt, de nem mozgott, és csak az egyik oldalán voltak érintkezők. Ez a rotor nem volt cserélhető. A beállításokat ráadásul naponta háromszor cserélték.
A három rotort kiválasztották az ötös készletből (ami később nyolcra növekedett), és meghatározott sorrendben feltették, beállították a "steckert", és elkezdték az üzenet elkészítését. Az Enigma két alapvető dologban különbözött az egyéb rotorikus elven működő kódoló gépektől. Az egyik a fordítótárcsa volt, amely a kódolt és eredeti szimbólumot egymás reciprokává tette. A második alapvető különbség, hogy a tárcsák haladása fogaskerekekkel volt szabályozva, hogy rendszertelenné váljon.

Előzmények

1919. október 7-én szabadalmaztatta Hugo Alexander Koch a „titkos-írógépét” (Geheimschrijfmachine), mint hobbijának egyik melléktermékét. A feltaláló 49 éves volt, Delfben élt. Megsejthette találmánya várható nagy sikerét, ezért később azt szabadalmaztatta. 1927-ben szabadalmát átruházta egy német feltalálóra, aki támogatta a rotoros mechanizmusokat, azonban egyetlen gépet sem készített, amely hasznosítani tudta volna a rotort. Koch Düsseldorfban a következő évben elhunyt.

A németet, aki megvette a szabadalmat, Arthur Scherbiusnak hívták, mérnök volt, de orvosi diplomával is rendelkezett.

Az első kezdetleges készülék tízes skálával működött, így csak számokat tudott kódolni, de a következőkben már kibővült a kódolható tartomány, a 10-est 26-os skála váltotta fel, ami lehetővé tette az angol standard ábécé kódolását. Ez lett az a szerkezet, amit végül ENIGMÁ-nak neveztek el.

Az első, az A modell alakra olyan, mint egy óriási pénztárgép, azonban hamar kiszuperálják, mivel megjelent a B modell. Ezen megmaradt a kódoló mechanizmus, de a jobb oldalán a szerkezet kibővül egy hétköznapi írógéppel. A C modell már hordozható volt, és nem papírra írta az eredményt, hanem azt lámpákkal jelenítette meg. Minden modellnek írógépszerű billentyűzete volt.


Fejlődés

Sherbius úgy látta jónak, hogy alapít egy saját kis céget, a Gewerkshaft Securitas-t. Természetesen néhány üzletember nagy lehetőséget látott ebben a mechanizmusban, így 1923 júliusára jelentősen megnőtt a cég gyártása és eladása. Azonban Németország szerencsétlen háború utáni inflációjakor a céget feloszlatták. Közben a Német Posta is vásárolt a gépből, és az új rejtjelező gép nagy nyilvánosságot kapott a Radio News-ban. De semmi sem segített. Néhány gépet ugyan megvettek a különböző nemzetek hadseregei tanulási céllal, de a tömeges eladásból nem lett semmi.

Nemsokára Hitler elkezdte Németország újrafelfegyverzését, és a Wehrmacht kriptológiai szakértői úgy döntöttek, hogy az Enigma kellő garanciát nyújt a titkosságban. Így a második világháború alatt az Enigma egy hordozható, elemes, lámpás, fadobozos, írógép méretű változata szolgálta Németország hadseregét, légi- és tengeri erejét.

Az Enigma három kerékkészlete

Az Enigma öt kerékkészlete


















Az Enigma a Második Világháborúban

Becslések szerint 1942 végére a németek legkevesebb 100.000 Enigmát gyártottak le. Valamennyi katonai parancsnokságon, Luftwaffe-támaszponton, hadihajón, tengeralattjárón, kikötőben, nagyobb vasútállomáson, SS osztagnál és Gestapo-központban volt belőle. A gép beállítója öt különböző tárcsa közül választhatta ki azt a hármat, ami majd a rejtjelezést végzi (kettő mindig tartalékban maradt), ez hatvanféle lehetőség volt. Valamely tárcsának huszonhat beállítási helyzete volt. A huszonhat harmadik hatványa 17.576. Ha ezt összeszorozzuk a tárcsakiválasztás lehetséges eseteinek számával (60), akkor 1.054.560-at kapunk eredményül. Ez még azonban nem a vég. Ha ezt az eredményt megszorozzuk a lehetséges kapcsolótábla-csatlakozások számával (ami szintén kiegészítője volt a szerkezetnek), akkor kb. 150 billiót kapunk. Tehát az Enigma 150 billió beállítási lehetőséget kínált akkori használóinak, ami bizony nem volt kevés. Ezek után már az sem zavarta a németeket, ha esetleg egy-két Enigma az ellenség kezébe került.

Ne felejtsük, hogy ebben az időben nem voltak még számítógépek. A kódtörőket csupán az akkoriban elterjedt abakusz (egyfajta golyós számológép) segítette, ami nem vezetett eredményhez. A németekben fel sem merült, hogy ilyen számadatok mellett lehetséges a kód megfejtése. Pedig az ellenség megfejtette a kódokat, mégpedig a második világháború befejezése előtt. De ekkor már nemcsak az abakuszt használták, hanem egyfajta óriási méretű, fogaskerekekkel működő permutáló gépet, amely hangos zakatolása miatt a "bomba" nevet kapta. Hivatalosan szerzője után Turing-féle szerkezet néven vált ismerté, végül pedig a Turing-féle bomba nevet kapta.

Alan Turing















Lengyelországban a korai kutatások az Enigmával kapcsolatban már 1928-ban elkezdődtek, bár négy évig semmilyen eredményt nem tudtak felmutatni. Ezután a Lengyel Kriptológiai Hivatal úgy döntött, hogy felvesz három végzős matematikust a Poznani egyetemről. Kezdetnek 22 társukkal együtt elvégeztek egy tanfolyamot kódtörésből. Az egyik legtehetségesebbnek Marian Rejewsky bizonyult közülük. Az újoncok kezdetben csak egyszerű tengerészeti kódokkal foglakoztak, de később Rejewsky egy külön szobát kapott azzal a megbízással, hogy nézzen körül az Enigma kutatóknál.

Angliában a kódtörést a Flottánál végezték, de az eredmények nem jártak sikerrel, mivel nem volt birtokukban egy Enigma sem. Különösen a rotorok huzalozása volt ismeretlen a számukra. Azonban 1939. július 25-én egy titkos megbeszélésen a Lengyel fél átnyújtott nekik egy Enigma replikát. Ekkor a kódfejtő munkák átköltöztek a Bletchley Parkba, egy faluba Londontól 40 mérföldre. Ide matematikusokat, sakkmestereket, professzorokat hívtak össze Nagy Britannia egész területéről.



Dillwyn Knoxot nevezték ki az Enigma művelet élére. Alan Turing is ugyanitt dolgozott, ugyanis ő volt az "Univerzális Turing-gép" megalkotója. Rájöttek, hogy a kód sohasem ismétli magát, és hogy voltak olyan betűkonverziók, amelyek sohasem állítódtak be. Így lassan-lassan fáradalmas munkával sok-sok lehetőséget kiszűrtek. Végül a zsenik megfejtették az Enigma működési elvét. De miért is volt szükség a Turing-bombára, vagyis az akkori elsődleges számítógépre? Az üzenetek megfejtése sok időt vett igénybe, és mire megfejtették, a megfejtett üzenet értelmét veszítette, mivel a támadás ekkorra már sikeresen végre lett hajtva.

A „Turing-Bomba”, vagyis az első számítógép
















Egy idő után azonban Karl Dönitz tengernagy furcsa dolgokat észlelt: a korábbi sikeres tengeralattjáró hadjáratok most nap mint nap rombolókba ütköznek, ami megnehezíti a dolgukat. Mintha mások is értenék az Enigma kódját! Valóban ez történt. A tárcsás számítógép nagyon rövid idő alatt megfejtette a kódolt üzeneteket, és így lehetőség nyílt a védelem kidolgozásához.

1940-ben, mikor Hitler lerohanta Dániát és Norvégiát, a szövetségesek a német üzenetek nagy részét már meg tudták fejteni. A háború végére az Angol titkosszolgálat már gond nélkül tudta olvasni az enigmás kódokat, bár ezt jól titkolta.

Mi lett volna, ha nem így történik a dolog? Vajon az első "primitív" számítógép jelentette a második világháború végét?