Enigma (griechisch αἴνιγμα aínigma, deutsch ‚Rätsel‘) ist eine Sammelbezeichnung für eine Reihe von Rotor-Chiffriermaschinen, die seit den 1920er Jahren zur Verschlüsselung von Nachrichten verwendet wurden. Im Zweiten Weltkrieg wurden Enigmas von den Achsenmächten verwendet, am häufigsten durch die Wehrmacht. Den Alliierten gelang es, die gegnerischen Funksprüche nahezu kontinuierlich zu entziffern, was bis 1974 geheim gehalten wurde.

Dieser Artikel gibt eine Übersicht anhand der 1930 bei der Reichswehr in Dienst gestellten Enigma I (sprich: „Enigma eins“, die weitverbreitetste Drei-Rotorversion mit Steckerbrett).

Geschichte

Noch während der Zeit des Ersten Weltkriegs (1914–1918) suchten die deutschen Militärs nach einem Ersatz für die inzwischen veralteten, umständlichen und unsicheren manuellen Verschlüsselungsverfahren, wie ÜBCHI, ABC-Chiffre und ADFGX, die bis dahin verwendet wurden. Hierfür kamen maschinelle Verfahren in Betracht, weil sie eine einfachere Handhabung und eine verbesserte kryptographische Sicherheit versprachen. Mit der Einführung der elektrischen Schreibmaschine und des Fernschreibers zu Beginn des 20. Jahrhunderts kamen zum Teil unabhängig voneinander und nahezu gleichzeitig mehrere Erfinder auf die Idee des Rotor-Prinzips zur Verschlüsselung von Texten.

Erfinder der Enigma war Arthur Scherbius, dessen Patent hierzu vom 23. Februar 1918 stammt (siehe auch: Enigma-Patente). Er bot seine neue Erfindung der Kaiserlichen Marine an, die eine erste Probemaschine testete und deren „gute Schlüsselsicherheit“ lobte. Das Reichsmarineamt kam aber zu dem Schluss, dass „vorläufig bei der Art des Marine-Schlüsselverkehrs die Anwendung von Maschinen nicht lohnen würde“.

Nach dem Krieg beschloss Scherbius, die Maschine für zivile Anwendungen zu vermarkten. Zur Fertigung wurde die Chiffriermaschinen-Aktiengesellschaft (ChiMaAG) in Berlin gegründet. Das erste Modell der Enigma (1923) war die Handelsmaschine. Ihr folgte schnell die Schreibende Enigma (1924). Die neuen Chiffriermaschinen wurden kommerziell auf Messen zum Kauf angeboten. Dies weckte das Interesse auch des deutschen Militärs, das inzwischen von alliierten Entzifferungserfolgen erfahren hatte. Die deutschen Militärs wollten eine Wiederholung dieser kryptographischen Katastrophe des Ersten Weltkriegs unbedingt vermeiden und betrachteten die neue Art der maschinellen Verschlüsselung als sicherste Lösung. Im Jahr 1926 wurde die Enigma zunächst von der Reichsmarine unter dem Namen „Funkschlüssel C“, zwei Jahre später auch vom Heer versuchsweise eingesetzt und verschwand daraufhin vom zivilen Markt. Kurz nach Beginn der Serienfertigung verunglückte Scherbius im Jahr 1929 tödlich. Trotzdem wurde die Enigma 1930 bei der Reichswehr eingeführt.

Im Jahr 1934 übernahmen Rudolf Heimsoeth und Elsbeth Rinke die Herstellerfirma ChiMaAG. Mit der neuen Firma „Heimsoeth & Rinke“ (H&R) setzten sie Entwicklung und Produktion der Maschine in Berlin fort. Man schätzt, dass etwa 40.000 Maschinen hergestellt wurden. Im Laufe der Zeit kamen viele verschiedene Modelle und Varianten der Enigma zum Einsatz.

Nach Ende des Zweiten Weltkriegs wurden die Maschinen in der Schweiz, Norwegen (Norenigma), in manchen britischen Kolonien und teilweise sogar in Korea weiterverwendet. Die meistverwendete Maschine war die Enigma I die während des Zweiten Weltkriegs das auf deutscher Seite am häufigsten benutzte Maschinenschlüsselverfahren verkörperte.

Prinzip

Die Enigma I ist eine mechanische Rotor-Chiffriermaschine, die für jeden eingegebenen Buchstaben einen anderen Buchstaben aufleuchten lässt. Da sich der Stromkreis bei jedem Tastendruck ändert, ändert sich das geheime Schlüsselalphabet bei jedem Buchstaben.

Gibt man „OTTO“ ein, so leuchten nacheinander beispielsweise die Lampen „PQWS“ auf. Wichtig und kryptographisch stark ist, dass aufgrund der Rotation der Walzen jeder Buchstabe auf eine andere Weise verschlüsselt wird, im Beispiel das vordere O von OTTO zu P, das hintere aber zu S. Man spricht von vielen unterschiedlichen (Geheim-) „Alphabeten“, die zur Verschlüsselung benutzt werden, und bezeichnet dies als polyalphabetische Substitution. Im Gegensatz dazu verwendet eine monoalphabetische Substitution nur ein einziges Geheimalphabet, und ein Klartextbuchstabe wird stets in denselben Geheimtextbuchstaben verwandelt („OTTO“ beispielsweise in „GLLG“).

Aufbau

Eine Enigma I inklusive Holzgehäuse kann je nach Ausführung und Zubehör rund 12 kg wiegen und die äußeren Abmessungen (L×B×H) betragen etwa 340 mm × 280 mm × 150 mm (Daten ohne Gehäuse: 10,35 kg und 310 mm × 255 mm × 130 mm, je nach Hersteller). Die Maschine ist ganz ähnlich einer Schreibmaschine gebaut und wird auch genau wie diese bedient.

Die Buchstabenlampen sowie die Tastatur sind ab der Enigma-D in QWERTZU-ähnlicher Belegung angeordnet. Die Buchstaben P und L sind abweichend zu QWERTZU an die Ränder der untersten Reihe verschoben:

 Q   W   E   R   T   Z   U   I   O
   A   S   D   F   G   H   J   K
 P   Y   X   C   V   B   N   M   L

Es gibt auch Ausführungen mit Ziffern (z. B. Enigma-D) und Sonderzeichenunterstützung (z. B. Enigma-G). Anfänglich wurden sogar Umlaute verwendet (Enigma-B).

Die Chiffriermaschine Enigma I verwendet eine Abfolge von drei auswechselbaren, drehenden Walzen mit 26 Stellungen. Bei der Wehrmacht waren die Stellungen mit den Ziffern 01 bis 26, bei der Kriegsmarine mit den Buchstaben A bis Z bezeichnet (Alphabetring). Diese Zeichen befinden sich in aufsteigender Reihenfolge auf einem auf der Walze drehbarem Ring. Jeder Ring kann unabhängig von der Walze in 26 Positionen eingestellt werden (Ringstellung). Rechts der drehbaren Walzen befindet sich eine unbewegliche Eintrittswalze. Links der beweglichen Walzen befindet sich eine Umkehrwalze (UKW) als Reflektor (Kryptologie), die bei den meisten Enigmas nicht drehbar, aber wechselbar ist. Alle Walzen sind über 26 einzelne Schleifkontakte miteinander elektrisch verbunden. Jeder Kontakt leitet den Strom innerhalb einer Walze auf einem anderen Weg. Die Umkehrwalze bewirkt, dass der Strom, der den Walzensatz zunächst von rechts nach links durchlaufen hat, jetzt erneut durch den Walzensatz läuft, nun von links nach rechts. Der Strom verlässt den Walzensatz dann wieder über die Eintrittswalze. Jeder Tastendruck dreht mechanisch mindestens eine Walze um eine Stellung weiter und verändert damit die Schaltung des Walzensatzes, bevor der Stromkreis geschlossen wird.

An der Gerätefront ist ein Steckerbrett mit doppelpoligen Steckbuchsen für jeden der 26 Buchstaben angebracht. Die Anordnung folgt der QWERTZU-ähnlicher Belegung der Tastatur. Der Strom von der Buchstabentaste wird, bevor er die Eintrittswalze erreicht, einmal über dieses Steckerbrett geführt, wodurch es zu einer Verwürfelung der Eingabe kommen kann. Nach Durchlaufen des Walzensatzes fließt der Strom ein zweites Mal über das Steckerbrett und bringt schließlich eine der 26 Buchstabenlampen zum Aufleuchten.

Funktion

Beim Drücken einer Buchstabentaste wird erst die rechteste Walze um einen Schritt weitergedreht und dann ein Stromkreis geschlossen, solange die Taste gedrückt bleibt. Bei der Buchstabentaste A wird beispielsweise der Batteriestrom über die Taste A zur gleichnamigen Buchse im Steckerbrett durchgeschaltet. Ist dort die Buchse A mit einer anderen Buchse durch ein von außen angebrachtes Kabel verbunden („gesteckert“), so wird A mit einem anderen Buchstaben, beispielsweise J, vertauscht. Ist kein Kabel gesteckt („ungesteckert“), dann gelangt der Strom direkt zum Kontakt A der Eintrittswalze.

Angenommen der Buchstabe A sei ungesteckert, dann wird der Strom über die Eintrittswalze zum Eingangskontakt A der rechten Walze geleitet. Deren Verdrahtung bewirkt eine Substitution (Ersetzung) des Buchstabens durch einen anderen. Der Strom, der am Eingangskontakt A von rechts eintritt, verlässt hier die Walze auf deren linken Seite am Ausgangskontakt B. So wird durch die rechte Walze A durch B ersetzt.

Der Strom gelangt nun über den Kontakt B in die mittlere Walze. Da es bei der Verdrahtung einer Walze durchaus möglich ist, dass ein Eingangskontakt mit dem gleichnamigen Ausgangskontakt verbunden ist, bleibt B hier unverändert. Der Strom verlässt über Kontakt B die mittlere Walze und tritt in die linke Walze ein. Deren Verdrahtung sorgt dafür, dass der Strom vom Eingangskontakt B zum Ausgangskontakt D geleitet wird. Der Strom hat nun alle drei (drehbaren) Walzen einmal durchlaufen und die Umkehrwalze erreicht. Sie hat nur Kontakte auf der rechten Seite und verbindet Buchstaben erneut paarweise, beispielsweise D mit E.

Nun fließt der Strom ein zweites Mal durch den Walzensatz, jetzt aber von links nach rechts. Durch die Umkehrwalze gelangt er über den Kontakt E in die linke Walze. Hier ist beispielsweise E mit C verdrahtet. Folglich fließt der Strom weiter über Kontakt C in die mittlere Walze, verlässt sie wieder über den Kontakt F und fließt in die rechte Walze. Der Strom verlässt die rechte Walze schließlich am Kontakt G.

Nach Austritt aus dem Walzensatz wird der Strom über die Eintrittswalze zurück zum Steckerbrett geleitet. Ist hier der Buchstabe G mit einem anderen Buchstaben gesteckert, dann findet eine letzte Permutation statt. Ist G ungesteckert, leuchtet die Lampe G auf. Sie leuchtet nur solange auf, wie die Taste A gedrückt gehalten wird, da nur bei gedrückter Taste der Umschaltkontakt auf die Batterie umgeschaltet ist. Lässt man sie los, erlischt die Lampe. Im geschilderten Beispiel wird somit der Buchstabe A, dessen Taste eingangs gedrückt wurde und noch immer gedrückt ist, als Buchstabe G verschlüsselt.

Falls der zu verschlüsselnde Text „AACHENISTDOCHGERETTET“ lautet, ist erneut ein A einzugeben. Also wird die Taste A losgelassen und zum zweiten Mal gedrückt. Der mechanischen Druck auf die Taste bewegt die rechte Walze erneut um eine Position weiter. Die mittlere Walze rotiert erst nach 26 Schritten der rechten Walze, die linke Walze erst nach 26 Schritten der mittleren Walze.

Der Pfad für den erneut am Kontakt A der rechten Walze eintretenden Strom hat sich radikal geändert. Er nimmt jetzt auch bei der mittleren und linken Walze sowie der Umkehrwalze einen völlig anderen Weg als zuvor, obwohl sich diese Walzen meist nicht gedreht haben. Das Ergebnis ist eine andere Verschlüsselung des Buchstabens A, der nun in C umgewandelt wird.

Bedienung

Bei der Enigma I standen zunächst drei, ab 1939 fünf unterschiedliche Walzen zur Verfügung, die mit römischen Zahlen (I, II, III, IV und V) durchnummeriert waren. Der Benutzer wählte nach Vorgabe einer geheimen Schlüsseltabelle, die für jeden Tag wechselnde Einstellungen vorsah, drei der fünf Walzen aus und setzte diese nach der im Tagesschlüssel unter der Überschrift „Walzenlage“ vorgeschriebenen Anordnung ein.

Die „Schlüsseltafel“ stellte tabellarisch für einen kompletten Monat die jeweils gültigen Tagesschlüssel dar, die um Mitternacht gewechselt wurden (Ausnahmen: Bei der Luftwaffe geschah der Wechsel um 3 Uhr nachts. Für die Kriegsmarine siehe Enigma‑M4). Unten sind beispielhaft nur drei Monatstage dargestellt, wobei, wie damals üblich, die Tage absteigend sortiert sind. Dies erlaubt es dem Verschlüssler, die verbrauchten Codes der vergangenen Tage abzuschneiden und zu vernichten.

Beispiel für den 29. des Monats: Walzenlage B I-IV-III bedeutet, dass links außen die statische Umkehrwalze UKW B benutzt wird (war fast immer so). Die bewegliche Walze I wurde links (als langsamer Rotor), Walze IV in der Mitte und Walze III rechts (als schneller Rotor) eingesetzt. Die Ringe, die außen am Walzenkörper angebracht sind und den Versatz zwischen der internen Verdrahtung der Walzen und der Anzeige bestimmen, sind jeweils auf die die für den Tag vorgegebenen Positionen zu drehen. Gefederte Haltestifte fixieren dann diese Positionen. Die Abfolge dieser Einstellung wird Ringstellung genannt. Bei Walzen mit Buchstaben wären das von links nach rechts P, Z und H, bei Walzen mit Ziffern 16-26-08 für den 16., 26. und 8. Buchstaben des Alphabets.

Tag  Walzenlage  Ringstellung  ---- Steckerverbindungen ----
 31  III  I  IV    01 17 22    AH BL CX DI ER FK GU NP OQ TY
 30   II  V   I    18 24 11    BN DZ EP FX GT HW IY OU QV RS
 29    I IV III    16 26 08    AD CN ET FL GI JV KZ PU QY WX

Auswahl und Anordnung der Walzen (Walzenlage) und Ringstellung blieben bei geschlossenem Gerät verborgen. Die Ringstellung wurde oft (wie hier) numerisch und nicht alphabetisch verzeichnet, vermutlich um Verwechslungen mit den anderen Teilschlüsseln vorzubeugen. Als Hilfe für den Bediener „zum Umsetzen der Zahlen in Buchstaben oder umgekehrt“ ist innen im Gehäusedeckel der Enigma als Teil der Hinweisplakette „Zur Beachtung!“ eine Umsetzungstabelle angebracht.

 A  B  C  D  E  F  G  H  I  J  K  L  M  N  O  P  Q  R  S  T  U  V  W  X  Y  Z
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Schließlich sind die doppelpoligen Steckbuchsen an der Frontplatte mit entsprechenden doppelpoligen Kabeln zu beschalten. In der Regel wurden genau zehn Kabel eingesteckt. Die jeweils obere Buchse eines Buchsenpaars hat einen etwas größeren Durchmesser (4 mm) als die untere (3 mm), so dass die Stecker nur in einer Orientierung eingesteckt werden können. So wurde sicher die gewünschte elektrische Überkreuzung und damit die Vertauschung der beiden Buchstaben erreicht. Nach dem Beschalten wurden die Buchsen wieder mit einer Klappe abgedeckt. Sechs Buchstaben blieben ungesteckert. (Diese feste Regel der Six self-steckered letters war für die Codeknacker eine Hilfe.)

Um die Gefahr des Erratens von Schlüsseln zu reduzieren, wurden von den deutschen Stellen einige Regeln für die Aufstellung der Schlüsseltabellen erfunden. So war es (zeitweise) verboten, dass eine Walzenlage, die an einem Monatstag bereits benutzt wurde, sich an einem anderen Monatstag wiederholte. (Die Briten erkannten dies und nannten es die non-repeating rule.) Auch durfte sich eine Walze an zwei aufeinanderfolgenden Monatstagen nicht an derselben Stelle im Walzensatz befinden (non-clashing rule). Eine dritte Regel sollte das Erraten von naheliegenden Steckerkombinationen verhindern. So war es verboten, dass zwei im Alphabet aufeinanderfolgende Buchstaben miteinander gesteckert wurden. (Auch dies nutzten die britischen Codebreakers zu ihren Gunsten und nannten es Consecutive Stecker Knock-Out CSKO.)

All diese Vorschriften bewirkten das Gegenteil, nämlich eine Schwächung der Verschlüsselung. Sie führten zu einer Arbeitserleichterung für die Codeknacker, die aufgrund der genannten Regeln insbesondere mit Fortschreiten eines Monats immer mehr Schlüsselkombinationen ausschließen konnten.

Nach Einlegen der drei Walzen und Einstellen der Ringe sowie Stecken der zehn Steckerverbindungen entsprechend der Schlüsseltafel schloss der Bediener die oberhalb des Walzensatzes angebrachte Klappe und die Frontklappe. Letzteres bewirkte ein festes Andrücken der Stecker und eine sichere Kontaktgabe sowie einen Schutz vor Ausspähen des Schlüssels. Damit war die Enigma zur Verschlüsselung oder auch Entschlüsselung bereit, vorausgesetzt der Benutzer drehte nun noch die drei (rotierenden) Walzen in die korrekte Anfangsstellung.

Funkspruch

Um sicherzustellen, dass nicht alle Funksprüche eines Schlüsselnetzes mit identischen Schlüsseln verschlüsselt werden, was die Texte angreifbar machen würde, war vorgeschrieben, für jeden Spruch eine individuelle Anfangsstellung der drei Walzen einzustellen, „Spruchschlüssel“ genannt. Die Prozeduren hierzu änderten sich von Zeit zu Zeit und waren auch nicht bei allen Wehrmachtteilen gleichartig. Folgender Klartext soll beispielsweise übermittelt werden:

Da die Enigma nur Großbuchstaben und keine Ziffern oder Satzzeichen verschlüsseln kann und auch kein Leerzeichen kennt, muss der oben dargestellte Klartext vor der Verschlüsselung zunächst entsprechend aufbereitet werden. Dabei werden Satzzeichen durch „X“ ersetzt, Eigennamen verdoppelt und in „X“ eingeschlossen und Zahlen ziffernweise ausgeschrieben. Ferner war es üblich, (außer bei Eigennamen) das „ch“ und das „ck“ durch „Q“ zu ersetzen und den Text anschließend in Vierergruppen (Marine) oder Fünfergruppen (Wehrmacht) aufzuteilen. Bletchley Park verwendete bei der Entschlüsselung die heute üblicheren Fünfergruppen (nicht zu verwechseln mit den Fünfergruppen der Werftschlüssel). Man erhält somit den folgenden für die Verschlüsselung vorbereiteten Klartext (mit Fuellwort als auffüllendes Wahlwort):

XAACH ENXAA CHENX ISTDO
QGERE TTETX FUELL WORTX

Diese ergibt eine Buchstabenzahl von 40 (vier Fünfergruppen pro Zeile) für die Wehrmacht oder eine Gruppenzahl von 12 bestehend aus zehn Vierergruppen (zehn Zeilen untereinander geschrieben) Text mit vorgestellter Schlüsselkenngruppe und Verfahrenskenngruppe (Anfangskenngruppen).

Der Verschlüssler stellt seine Enigma auf dem Tagesschlüssel, beispielsweise für den 29. des Monats, ein (Walzenlage B I-IV-III, Ringstellung 16-26-08 und Steckerverbindungen AD CN ET FL GI JV KZ PU QY WX). Sowohl dieser als auch die im Folgenden beschriebenen Schritte können mithilfe von Enigma-Simulationen realitätsnah nachvollzogen werden. Der Bediener denkt sich nun eine zufällige Grundstellung aus, beispielsweise „QWE“ (17-23-05), und stellt die drei Walzen so ein, dass genau diese drei Buchstaben in den Anzeigefenstern sichtbar werden. Nun lässt er sich einen zufälligen Spruchschlüssel ebenfalls mit drei Buchstaben einfallen, beispielsweise „RTZ“. Diesen verschlüsselt er mit seiner Enigma und beobachtet, wie nacheinander die Lampen „EWG“ aufleuchten. Den so verschlüsselten Spruchschlüssel teilt er dem Empfänger zusammen mit der zufällig gewählten Grundstellung als Indikator sowie der Uhrzeit und der Anzahl der Vierergruppen (Kriegsmarine) oder Buchstabenzahl (Wehrmacht) als „Spruchkopf“ offen mit.

Laut damals geltender Dienstvorschriften der Wehrmacht Nr. 14 enthält der Spruchkopf die Uhrzeit als vierstellige Zahl, die Buchstabenanzahl des Spruchs, die gewählte Grundstellung und den verschlüsselten Spruchschlüssel und optional die fünf Buchstaben der Kenngruppe (Beispiel: 0930 40 qwe ewg xyown). Im Allgemeinen wurden alle Buchstaben handschriftlich kleingeschrieben, da sie so schneller notiert werden konnten als bei Gebrauch von Großbuchstaben.

Als Nächstes wählt der Bediener noch drei für diesen Tag gültige Kenngruppenbuchstaben anhand einer Kenngruppentabelle aus, beispielsweise „NOW“. Die Kenngruppe hat keine kryptologische Bedeutung, sie dient dem Empfänger der Nachricht nur dazu, zu erkennen, dass die Nachricht wirklich für ihn bestimmt ist und auch befugt entschlüsselt werden kann. Zur Verschleierung der Kenngruppe werden die drei Buchstaben vom Absender beliebig permutiert und um zwei für jeden Spruch zufällig zu wechselnde „Füllbuchstaben“, beispielsweise „XY“, ergänzt. Aus „NOW“ wird so zunächst etwa „OWN“ und schließlich „XYOWN“. Diese fünf Buchstaben werden unverschlüsselt als erste Fünfergruppe dem Geheimtext vorangestellt.

Der Verschlüssler stellt nun die drei Walzen seiner Enigma auf den von ihm gewählten Spruchschlüssel „RTZ“ (18-20-26) ein und verschlüsselt den obigen Klartext, das heißt, er gibt jeden einzelnen Buchstaben des Klartextes über die Tastatur der Enigma ein und liest die jeweils aufleuchtende Lampe als Geheimtextbuchstaben ab und notiert ihn. Zusammen mit dem Spruchkopf und der getarnten Kenngruppe ergibt sich der folgende Funkspruch (ggf. mit Dopplung im Spruchkopf):

0930 40 QWE EWG
XYOWN
EJZLB SYEQP DWDUE EJJEJ
IQJNL BFRXT WWCWJ MMORF

Kopf und Geheimtext werden als Morsezeichen gefunkt und vom Empfänger aufgenommen. Dieser prüft als erstes, ob die Anzahl der Buchstaben (hier: 40) korrekt ist und der Spruch unverstümmelt empfangen wurde. Dann betrachtet er die Kenngruppe, also die erste Fünfergruppe, ignoriert die ersten beiden Buchstaben und sieht „OWN“. Er sortiert die drei Buchstaben in alphabetischer Reihenfolge, erhält so „NOW“, schaut in seine Kenngruppentabelle, entdeckt dort diese Kenngruppenbuchstaben und kann nun sicher sein, dass der Spruch für ihn bestimmt ist und er ihn entschlüsseln kann. Seine Enigma ist bereits bezüglich Walzenlage, Ringstellung und Steckerverbindungen entsprechend dem auch ihm bekannten Tagesschlüssel identisch mit der des Absenders eingestellt. Es fehlt ihm noch der Spruchschlüssel, also die richtige Anfangsstellung der Walzen zur Entschlüsselung des Spruchs. Diese Information erhält er aus dem Indikator „QWE EWG“ im Spruchkopf, den er wie folgt interpretiert: Stelle die Walzen auf die Grundstellung „QWE“ (17-23-05) ein und taste dann „EWG“. Nun kann er beobachten, wie nacheinander die Lampen „RTZ“ bei seiner Enigma aufleuchten. Dies ist der einzustellende Spruchschlüssel.

Er dreht nun die Walzen auf die Anfangsstellung „RTZ“ (18-20-26) und beginnt, den Geheimtext, angefangen mit „EJZLB“, in seine Enigma einzugeben. Nun leuchten nacheinander die Lampen auf, und der folgende Text erscheint

XAACHENXAACHENXISTDOQGERETTETXFUELLWORTX

Kryptographische Stärken

Als die Enigma im Jahr 1918 durch Scherbius zum Patent angemeldet wurde, also noch während der Zeit des Ersten Weltkriegs, war sie eine kryptographisch äußerst starke Maschine und durfte zu Recht als „unknackbar“ bezeichnet werden. Innovativ war, im Gegensatz zu den damals noch gebräuchlichen manuellen Verschlüsselungsverfahren (beispielsweise ADFGVX), die Einführung einer maschinellen Verschlüsselung. Sie war durch die damals allein üblichen manuellen, hauptsächlich linguistisch gestützten, Entzifferungsmethoden unangreifbar und blieb es auch noch bis in die 1930er-Jahre, also mehr als zehn Jahre lang.

Die kryptographischen Stärken der Enigma sind im Wesentlichen durch den rotierenden Walzensatz gegeben. Durch die Drehung der Walzen wird erreicht, dass jeder Buchstabe des Textes mit einem neuen Alphabet verschlüsselt wird (polyalphabetische Verschlüsselung). Auf diese Weise wird das bei den monoalphabetischen Verfahren so verräterische Häufigkeitsgebirge bis zur Unkenntlichkeit abgeschliffen und klassische Angriffe zur Entzifferung des Geheimtextes, wie statistische Analysen, Doppler- oder Mustersuche, sind zum Scheitern verurteilt. Auch die Periodensuche mithilfe des Koinzidenzindexes, als übliche Angriffsmethode auf polyalphabetische Verschlüsselungen, wie beispielsweise der Vigenère-Chiffre, ist ebenso aussichtslos, denn im Vergleich zur Periodenlänge (von 16.900, siehe auch: Verbesserungspotenzial) der Enigma war eine vergleichsweise winzige Höchstlänge der Funksprüche von 250 Buchstaben vorgeschrieben.

Entscheidend für die Sicherheit der Verschlüsselung gegen unbefugte Entzifferung sind die Geheimhaltung der Walzenverdrahtung sowie die Anzahl der im Walzensatz verwendeten Walzen. Die Anzahl der Walzen ist ein wichtiger Faktor, der die wesentlich stärkere Verschlüsselung der bei den deutschen U‑Booten eingesetzten Vierwalzen-Enigma‑M4 im Vergleich zur Enigma I (mit nur drei Walzen) erklärt.

Die Walzenringe, ursprünglich bereits 1928 von Willi Korn erfunden, und nicht, wie vielfach falsch publiziert, von seinem Kollegen Paul Bernstein, bestimmen einen Versatz zwischen der inneren Verdrahtung der Walzen und der Anzeige im Walzenfenster. Dadurch konnte von der sichtbaren Walzenstellung nicht auf die interne Drehposition der Walzen geschlossen werden.

Mithilfe der „Doppelsteckerschnüre“, die von vorne in das Steckerbrett gesteckt werden können, lassen sich Buchstaben vor und nach Durchlaufen des Walzensatzes paarweise involutorisch vertauschen. Diese Maßnahme diente zur weiteren Stärkung der kryptographischen Sicherheit der Enigma. Tatsächlich wird hierdurch der Schlüsselraum beträchtlich erweitert. Als Verpolungsschutz hatten die Stecker einen um 1 mm unterschiedlichen Durchmesser von 3 bzw. 4 mm.

Schlüsselraum

Die Größe des Schlüsselraums der Enigma lässt sich aus den vier einzelnen Teilschlüsseln sowie der Anzahl der jeweils möglichen unterschiedlichen Schlüsseleinstellungen berechnen. Der gesamte Schlüsselraum der Enigma I (für M4 siehe Enigma‑M4) ergibt sich aus den folgenden vier Faktoren:

a) Die Walzenlage

Drei von fünf Walzen (I bis V) werden ausgewählt. (Als Umkehrwalze wurde fast immer nur die UKW B benutzt.) Dies ergibt 5·4·3 = 60 mögliche Walzenlagen (entspricht einer „Schlüssellänge“ von etwa 6 bit).

b) Die Ringstellung

Es gibt jeweils 26 verschiedene Ringstellungen (01 bis 26) für jede Walze. Der Ring der äußeren linken Walze trägt nicht zur Vergrößerung des Schlüsselraums bei, da seine mit dem Ring verbundene Übertragskerbe kein Fortschalten einer noch weiter links befindlichen Walze bewirkt. Insgesamt sind 26² = 676 Ringstellungen relevant (entspricht etwa 9 bit).

c) Die Walzenstellung

Es gibt für jede der drei (rotierenden) Walzen 26 Möglichkeiten, sie einzustellen (A bis Z). Die Umkehrwalze kann nicht verstellt werden. Insgesamt sind somit 26³ = 17.576 Walzenstellungen verfügbar. Setzt man die Ringstellung als bekannt voraus, so sind davon aufgrund einer unwichtigen Anomalie des Fortschaltmechanismus 26² = 676 Anfangsstellungen als kryptographisch redundant zu eliminieren. Als relevant übrig bleiben dann 26·25·26 = 16.900 Walzenstellungen (entspricht etwa 14 bit).

d) Die Steckerverbindungen

Es können bis zu 13 Steckerverbindungen zwischen den 26 Buchstaben hergestellt werden. Ausgehend vom Fall des ungesteckerten Steckerbretts (in der Tabelle unten als Nummer 0 berücksichtigt), gibt es für die erste Steckerverbindung 26 Auswahlmöglichkeiten für das eine Ende und dann noch 25 für das andere Ende des Kabels. Somit gibt es für das erste Kabel 26·25 unterschiedliche Möglichkeiten, es einzustecken. Da es aber keine Rolle spielt, in welcher Reihenfolge die beiden Kabelenden gesteckt werden, entfallen davon die Hälfte der Möglichkeiten. Es bleiben also 26·25/2 = 325 Möglichkeiten für die erste Verbindung. Für die zweite erhält man analog 24·23/2 = 276 Möglichkeiten. Allgemein gibt es (26−2n+2)·(26−2n+1)/2 Möglichkeiten für die n‑te Steckerverbindung (siehe auch: Gaußsche Summenformel).

Nummer der ---- Möglichkeiten für ---- Möglichkeiten für Steckverbindung erste Seite zweite Seite Steckverbindung 0 1 1 1 1 26 25 325 2 24 23 276 3 22 21 231 4 20 19 190 5 18 17 153 6 16 15 120 7 14 13 91 8 12 11 66 9 10 9 45 10 8 7 28 11 6 5 15 12 4 3 6 13 2 1 1

Die Gesamtzahl der möglichen Steckkombinationen bei Verwendung von mehreren Steckern ergibt sich aus dem Produkt der Möglichkeiten für die einzelnen Steckerverbindungen. Da aber auch hier die Reihenfolge der Durchführung keine Rolle spielt (es ist kryptographisch gleichwertig, wenn beispielsweise zuerst A mit X gesteckert wird und danach B mit Y oder umgekehrt zuerst B mit Y und dann A mit X), dürfen die entsprechenden Fälle nicht als Schlüsselkombinationen berücksichtigt werden. Dies sind bei zwei Steckerverbindungen genau die Hälfte der Fälle. Das vorher ermittelte Produkt ist also durch 2 zu dividieren. Bei drei Steckerverbindungen gibt es sechs mögliche Reihenfolgen für die Durchführung der Steckungen, die alle sechs kryptographisch gleichwertig sind. Das Produkt ist also durch 6 zu dividieren. Im allgemeinen Fall, bei n Steckerverbindungen, ist das Produkt der vorher ermittelten Möglichkeiten durch n! (Fakultät) zu dividieren. Die Anzahl der Möglichkeiten für genau n Steckerverbindungen ergibt sich als

${\displaystyle {\frac {1}{n!}}\prod _{i=1}^{n}{\frac {(26-2i+2)(26-2i+1)}{2}}\;=\;{\frac {26!}{2^{n}\cdot n!\cdot (26-2n)!}}}$

 Stecker   -------------- Möglichkeiten für ----------------
    n      Steckver-     genau n Steck-      bis zu n Steck–
            bindung       verbindungen          verbindungen
    0          1                     1                    1
    1        325                   325                  326
    2        276                 44850                45176
    3        231               3453450              3498626
    4        190             164038875            167537501
    5        153            5019589575           5187127076
    6        120          100391791500         105578918576
    7         91         1305093289500        1410672208076
    8         66        10767019638375       12177691846451
    9         45        53835098191875       66012790038326
   10         28       150738274937250      216751064975576
   11         15       205552193096250      422303258071826
   12          6       102776096548125      525079354619951
   13          1         7905853580625      532985208200576

Nachdem in den ersten Jahren nur sechs und später zwischen fünf und acht Verbindungskabel gesteckt wurden, galt ab August 1939 die feste Regel, stets genau zehn Steckerverbindungen durchzuführen. Für diese ergeben sich nach der obigen Tabelle 150.738.274.937.250 (mehr als 150 Billionen) Steckmöglichkeiten (entspricht etwa 47 bit).

Der gesamte Schlüsselraum einer Enigma I mit drei aus einem Vorrat von fünf ausgewählten Walzen und einer Umkehrwalze sowie bei Verwendung von zehn Steckern lässt sich aus dem Produkt der in den obigen Abschnitten a) bis d) ermittelten 60 Walzenlagen, 676 Ringstellungen, 16.900 Walzenstellungen und 150.738.274.937.250 Steckermöglichkeiten berechnen. Er beträgt:

60 · 676 · 16.900 · 150.738.274.937.250 = 103.325.660.891.587.134.000.000

Das sind etwa 10²³ Möglichkeiten und entspricht einer Schlüssellänge von ungefähr 76 bit. Die gelegentlich zu hörenden „150 Millionen Millionen Millionen“ Kombinationen, beispielsweise in den Spielfilmen „Enigma – Das Geheimnis“ und „The Imitation Game – Ein streng geheimes Leben“, basieren auf dem Weglassen der Ringstellungen. Die genaue Rechnung ergibt in diesem Fall 60 · 16.900 · 150.738.274.937.250 oder 152.848.610.786.371.500.000 unterschiedliche Fälle, wobei die Briten zumeist statt 16.900 alle 26³ oder 17.576 mögliche Walzenstellungen berücksichtigten und als Produkt dann 158.962.555.217.826.360.000 erhielten.

Der Schlüsselraum war für die damalige Zeit enorm groß und hält sogar einem Vergleich mit moderneren Verfahren stand. Beispielsweise verfügt das über mehrere Jahrzehnte gegen Ende des 20. Jahrhunderts zum Standard erhobene Verschlüsselungsverfahren DES (Data Encryption Standard) über eine Schlüssellänge von genau 56 bit, also deutlich weniger als die Enigma. Eine Exhaustion (vollständiges Durchsuchen) des Schlüsselraums der Enigma ist selbst mit modernen Mitteln kaum möglich und war mit der damaligen Technologie vollkommen illusorisch.

Zwar bietet eine größere Schlüssellänge – für sich allein betrachtet – eine höhere Sicherheit, aber das ist nur ein Faktor, der die Sicherheit eines Systems bestimmt. Eine ausreichend große Größe des Schlüsselraums ist deshalb nur eine notwendige, aber keine hinreichende Bedingung für die Sicherheit eines kryptographischen Verfahrens. So verfügt die deutlich simplere Methode der einfachen monoalphabetischen Substitution (bei Verwendung eines Alphabets aus 26 Buchstaben wie die Enigma) über 26! (Fakultät) mögliche Schlüssel; das sind grob 4000·10²³ Schlüssel (ungefähr 88 bit) und verglichen mit der Zahl 10²³ der Enigma I sogar noch 4000 mal mehr Schlüssel. Dennoch ist eine monoalphabetische Substitution sehr unsicher und kann leichter gebrochen (entziffert) werden.

Auch bei der Enigma ähnelt die wesentlich zur Größe des Schlüsselraums beitragende konstruktive Komponente, nämlich das Steckerbrett, einer einfachen monoalphabetischen Substitution, denn die Steckerung bleibt schließlich während der gesamten Verschlüsselung unverändert. Das Steckerbrett kann folglich mithilfe einer intelligenten kryptanalytischen Angriffsmethode (Turing-Bombe) überwunden und praktisch gänzlich eliminiert werden. Damit kann der Faktor 150.738.274.937.250 bei der Berechnung des Schlüsselraums effektiv wieder gestrichen werden.

Ebenso bewirken die Ringe nur eine geringe kryptographische Stärkung des Verfahrens. Bei falscher Ringstellung der rechten Walze und ansonsten korrektem Schlüssel sind periodisch (Periodenlänge = 26 Buchstaben) bereits Klartextpassagen lesbar, die jeweils nach einigen Buchstaben immer wieder abreißen. Noch weniger wirkt der Ring der mittleren Walze, wobei hier die Periodenlänge 650 Buchstaben (25·26) beträgt. Die mittlere Ringstellung trägt somit zumeist überhaupt nicht zur Größe des Schlüsselraums bei, immer dann nämlich, wenn während des Spruchs kein Übertrag auf die linke Walze erfolgt, der aufgrund der vorgeschriebenen Spruchlänge von höchstens 250 Buchstaben nur selten passierte. Die Ringstellung der linken Walze ist aus kryptanalytischer Sicht völlig bedeutungslos. Insgesamt stellt die Feinjustierung der Ringe keine größere Schwierigkeit mehr dar. Damit kann man bei der Berechnung der Größe des Schlüsselraums auch den Faktor 676 getrost wieder streichen.

Als kryptographisch wirksam übrig bleiben nur die 60 Walzenlagen und die (bei unbekannter Ringstellung) 17.576 zu berücksichtigenden Walzenstellungen. So schrumpft der vorher noch so gigantisch erscheinende Schlüsselraum auf vergleichsweise winzige 60·17.576 = 1.054.560 (gut eine Million) Möglichkeiten (etwa 20 bit), eine Zahl, die auch bereits zu Zeiten des Zweiten Weltkriegs mithilfe der damaligen elektromechanischen Technik exhaustiv (erschöpfend) abgearbeitet werden konnte.

Kryptographische Schwächen

Willi Korn erreichte durch die Einführung einer Umkehrwalze, dass das Schlüsselverfahren involutorisch wird. Wenn bei einer bestimmten Stellung der Walzen ein U in ein X verschlüsselt wird, dann wird bei dieser Stellung auch ein X in ein U verschlüsselt. So vereinfachte er Konstruktion und Bedienung der Maschine. Man muss nicht zwischen Verschlüsselung und Entschlüsselung unterscheiden. Darüber hinaus erhoffte er sich auch eine Steigerung der Sicherheit, denn der Strom durchfließt die Walzen nun zweimal. Durch diesen Rückgang des Stromes durch den Chiffrierwalzensatz findet eine weitere Verwürfelung statt. Infolge dieser Anordnung ist es möglich, mit verhältnismäßig wenig Chiffrierwalzen auszukommen und trotzdem eine große Chiffriersicherheit aufrechtzuerhalten. Dies war jedoch ein Trugschluss mit weitreichenden Konsequenzen.

Zum einen bewirkt die Umkehrwalze, dass nun kein Buchstabe mehr in sich selbst verschlüsselt werden kann, denn der Strom kann ja in keinem Fall genau den Weg durch den Walzensatz wieder zurücknehmen, den er gekommen ist. Er wird stets auf einem anderen Weg zurückgeleitet, als er zur Umkehrwalze hingeflossen ist. Mathematisch spricht man hier von fixpunktfreien Permutationen. Diese Einschränkung mag als unwesentliche Kleinigkeit erscheinen, denn es bleiben ja noch 25 weitere Buchstaben des Alphabets zur Verschlüsselung, tatsächlich bedeutet dies jedoch eine drastische Reduzierung der zur Verschlüsselung verfügbaren Alphabete und darüber hinaus eine neue Angreifbarkeit des Geheimtextes. Zum anderen verursacht die Umkehrwalze dadurch, dass die Permutation und damit die Verschlüsselung involutorisch wird, eine weitere Verringerung der Alphabetanzahl.

Die durch die Umkehrwalze eingefügten kryptographischen Schwächen, insbesondere die Reduzierung der Anzahl der zur Verfügung stehenden Alphabete, lassen sich leicht klarmachen, wenn man statt von 26 Buchstaben vereinfacht von beispielsweise nur vier Buchstaben ausgeht. Mit vier Buchstaben lassen sich 4! = 24 unterschiedliche Alphabete (damit meint der Kryptograph unterschiedliche Anordnungen der Buchstaben) erzeugen, nämlich

 ABCD  ABDC  ACBD  ACDB  ADBC  ADCB
 BACD  BADC  BCAD  BCDA  BDAC  BDCA
 CABD  CADB  CBAD  CBDA  CDAB  CDBA
 DABC  DACB  DBAC  DBCA  DCAB  DCBA

Beschränkt man sich hier, statt auf alle 24 möglichen, nur auf die fixpunktfreien Permutationen, so fallen alle Alphabete weg, bei denen ein Buchstabe in sich selbst verschlüsselt wird, also auf seinem gewohnten alphabetischen Platz steht. Aus der obigen Liste sind damit die folgenden fünfzehn Alphabete zu streichen, da sie einen oder mehrere Fixpunkte aufweisen (unten rot und unterstrichen).

 ABCD  ABDC  ACBD  ACDB  ADBC  ADCB
 BACD        BCAD              BDCA
 CABD        CBAD  CBDA
       DACB  DBAC  DBCA

Übrig bleiben nur die folgenden neun fixpunktfreien Permutationen:

 ----  ----  ----  ----  ----  ----
 ----  BADC  ----  BCDA  BDAC  ----
 ----  CADB  ----  ----  CDAB  CDBA
 DABC  ----  ----  ----  DCAB  DCBA

Berücksichtigt man jetzt noch, dass die Umkehrwalze nicht nur alle Permutationen mit Fixpunkten eliminiert, sondern auch alle nichtinvolutorischen Permutationen, so müssen aus der obigen Tabelle noch weitere sechs Fälle gestrichen werden, nämlich die, bei denen die zweifache Anwendung der Permutation nicht wieder zum ursprünglichen Buchstaben führt. Übrig bleiben von allen möglichen 24 Permutationen eines Alphabets aus vier Buchstaben lediglich die drei fixpunktfreien und involutorischen Fälle. Sie werden als „echt involutorische Permutationen“ bezeichnet.

 ----  ----  ----  ----  ----  ----
 ----  BADC  ----  ----  ----  ----
 ----  ----  ----  ----  CDAB  ----
 ----  ----  ----  ----  ----  DCBA

Bei der Enigma mit ihren 26 Buchstaben bewirkt diese Beschränkung, dass statt der ${\textstyle 26!}$ (Fakultät), also ungefähr ${\textstyle 4\cdot 10^{26}}$ insgesamt möglichen permutierten Alphabete lediglich die ${\textstyle 25\cdot 23\cdot 21\cdot 19\cdot \cdots \cdot 7\cdot 5\cdot 3\cdot 1=25!!}$ (Doppelfakultät), also etwa ${\textstyle 8\cdot 10^{12}}$ echt involutorisch permutierten Alphabete genutzt werden können. Durch die Umkehrwalze verschenkt man so den Faktor von etwa ${\textstyle 5\cdot 10^{13}}$ an Möglichkeiten – eine gigantische Schwächung der kombinatorischen Komplexität der Maschine. Übrig bleibt weniger als die Quadratwurzel der ursprünglich möglichen Permutationen.

Kryptographisch noch katastrophaler als diese drastische Reduktion der Alphabetanzahl ist jedoch, dass durch die Vermeidung von Fixpunkten Aussagen über den Text möglich sind wie „Nichts ist jemals es selbst“, die bei der Entzifferung eine ganz wesentliche Hilfe waren. Weiß der Angreifer, dass niemals ein Buchstabe die Verschlüsselung seiner selbst ist, dann eröffnet ihm diese Kenntnis Abkürzungen, und er muss nicht mehr mühsam jeden einzelnen Fall abarbeiten, wie an folgendem Beispiel illustriert wird.

Ein seit Jahrhunderten bekanntes und bewährtes Entzifferungsverfahren ist die „Methode des wahrscheinlichen Wortes“. Hierbei errät, vermutet oder weiß der Angreifer, dass im Text eine bestimmte Phrase (englisch Crib, französisch Mot probable) auftritt, beispielsweise „OBERKOMMANDODERWEHRMACHT“. Liegt dem Angreifer zum Beispiel ein mit der Enigma verschlüsseltes Geheimtextfragment wie das folgende vor, so kann er ganz leicht ermitteln, an welcher Stelle im Text das vermutete wahrscheinliche Wort sich nicht befinden kann, indem er für jede mögliche Lage prüft, ob ein Zeichen in sich selbst verschlüsselt würde, was, wie er von der Enigma weiß, unmöglich ist. Dazu schreibt er das wahrscheinliche Wort in den verschiedenen Lagen unter den Geheimtext und prüft auf Kollisionen (englisch Crash), die im unteren Beispiel rot und unterstrichen hervorgehoben sind:

  BHNCXSEQKOBIIODWFBTZGCYEHQQJEWOYNBDXHQBALHTSSDPWGW
1 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
 2 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
  3 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
   4 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
    5 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
     6 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
      7 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
       8 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
        9 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
        10 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
         11 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
          12 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
           13 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
            14 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
             15 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
              16 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
               17 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
                18 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
                 19 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
                  20 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
                   21 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
                    22 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
                     23 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
                      24 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
                       25 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
                        26 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
                         27 OBERKOMMANDODERWEHRMACHT
  BHNCXSEQKOBIIODWFBTZGCYEHQQJEWOYNBDXHQBALHTSSDPWGW

Die Anzahl der durch Kollisionen auszuschließenden Lagen lässt sich nach folgender Überlegung abschätzen: Bei einem wahrscheinlichen Wort der Länge 1 (also nur ein einzelner wahrscheinlicher Buchstabe) ist die Wahrscheinlichkeit für eine Kollision ${\textstyle {\frac {1}{26}}}$. Folglich ist die Wahrscheinlichkeit für keine Kollision ${\textstyle 1-{\frac {1}{26}}}$. Bei einem wahrscheinlichen Wort wie oben mit der Länge 24 ist dann die Wahrscheinlichkeit für keine Kollision ${\textstyle (1-{\frac {1}{26}})^{24}}$, das sind etwa 39 %. Das heißt, bei 27 untersuchten Lagen erwartet man im Mittel für ${\textstyle 27\cdot (1-{\frac {1}{26}})^{24}}$ der Fälle keine Kollisionen. Der Ausdruck ergibt etwa den Wert 10,5 und stimmt recht gut mit den im Beispiel beobachteten (und grün gekennzeichneten) acht kollisionsfreien Crib-Lagen überein.

Mithilfe dieser äußerst simplen kryptanalytischen Angriffsmethode lassen sich so von den 27 möglichen Lagen des wahrscheinlichen Worts hier 19, also mehr als zwei Drittel, als unmöglich eliminieren – eine erhebliche Arbeitsvereinfachung für den Angreifer.

Entzifferung

Die Betreiber der Schlüsselmaschine Enigma waren der Meinung, die durch sie maschinell verschlüsselten Texte seien mit manuellen Methoden nicht zu knacken. Übersehen wurde, dass einer maschinellen Verschlüsselung durch maschinelle Entzifferung begegnet werden kann.

Die Geschichte der Entzifferung der Enigma beginnt im Jahr 1932, als der für Frankreich unter dem Decknamen HE (Asché) spionierende Deutsche Hans-Thilo Schmidt geheime Schlüsseltafeln für die Monate September und Oktober 1932 sowie die Gebrauchsanleitung (H.Dv.g.13) und die Schlüsselanleitung (H.Dv.g.14) an den französischen Geheimdienstmitarbeiter Gustave Bertrand gegen Geld verriet. Zu dieser Zeit waren erst drei Walzen (I bis III) im Einsatz und die Walzenlage wurde nur vierteljährlich und noch nicht, wie dann ab Oktober 1936, täglich gewechselt. Das Deuxième Bureau des französischen Geheimdienstes leitete die Unterlagen an britische und polnische Stellen weiter.

Während es Franzosen und Briten nicht gelang, in die Verschlüsselung einzubrechen und sie die Enigma als „unknackbar“ einstuften, glückte dem 27‑jährigen polnischen Mathematiker Marian Rejewski bei seiner Arbeit in dem für Deutschland zuständigen Referat BS4 des Biuro Szyfrów (deutsch: „Chiffrenbüro“) bereits im Jahr 1932 der erste Einbruch in die Enigma. Dabei nutzte er eine legal gekaufte kommerzielle Maschine (vermutlich Modell C), bei der – anders als bei der ihm noch unbekannten militärischen Enigma I – die Tastatur mit der Eintrittswalze in der üblichen QWERTZ-Reihenfolge (Buchstaben­reihen­folge einer deutschen Tastatur, beginnend oben links) verbunden war. Rejewski erriet die von den Deutschen für die militärische Variante gewählte Verdrahtungsreihenfolge, die den britischen Codebreaker Dillwyn Knox selbst noch 1939 fast zur Verzweiflung brachte. Anschließend schaffte es Marian Rejewski mithilfe seiner exzellenten Kenntnisse der Permutationstheorie (siehe auch: Enigma-Gleichung), die Verdrahtung der drei Walzen (I bis III) sowie der Umkehrwalze (A) (siehe auch: Enigma-Walzen) zu erschließen – eine kryptanalytische Meisterleistung.

Die nächste Aufgabe, die gelöst werden musste, war, jeweils die richtige Walzenlage und Walzenstellung zu erschließen. Dazu nutzte Rejewski zusammen mit seinen 1932 hinzugekommenen Kollegen Jerzy Różycki und Henryk Zygalski einen schwerwiegenden verfahrenstechnischen Fehler aus, der den Deutschen unterlief: Um eine sichere Übertragung zu gewährleisten, wurde zu dieser Zeit der Spruchschlüssel noch zweimal hintereinandergestellt und verschlüsselt an den Anfang einer Nachricht geschrieben („Spruchschlüsselverdopplung“). Somit war der erste und vierte, der zweite und fünfte sowie der dritte und sechste Geheimtextbuchstabe jeweils demselben Klartextbuchstaben zuzuordnen. Mithilfe zweier durch ihren Kollegen Antoni Palluth von der Firma AVA speziell zu diesem Zweck gebauter Maschinen, genannt Zyklometer und Bomba, die zwei beziehungsweise dreimal zwei hintereinandergeschaltete 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 der korrekte Spruchschlüssel gefunden.

Nachdem die Deutschen, die von alledem nichts wussten, am 15. September 1938 ihre Verfahrenstechnik änderten und drei Monate später mit Einführung der Walzen IV und V die Anzahl der möglichen Walzenlagen von sechs (= 3·2·1) auf sechzig (= 5·4·3) erhöhten, konnten die Polen nicht mehr mithalten und die Enigma war wieder sicher. Angesichts der drohenden Gefahr übergaben sie kurz vor dem deutschen Überfall auf Polen ihr gesamtes Wissen an ihre Verbündeten. Am 26. und 27. Juli 1939 kam es zum legendären Treffen von Pyry französischer, britischer und polnischer Codeknacker, knapp 20 km südlich von Warschau, bei dem sie den verblüfften Briten und Franzosen ihre Enigma-Nachbauten und ihre kryptanalytischen Maschinen präsentierten und ihre Methodiken offenbarten. Die erste Frage, die Dilly Knox bei diesem Treffen (laut Mavis Batey auf Französisch) gestellt hat, war: „Quel est le QWERTZU?“ (deutsch: „Was ist der QWERTZU?“; also sinngemäß: „Wie lautet die Verdrahtungsreihenfolge der Eintrittswalze?“). Dies hatte ihn schon lange gequält. Rejewskis Antwort war genial einfach: „ABCDEFG…“. Ein Gedanke, der Knox so abstrus erschien, dass er es nicht fassen konnte. Marian Rejewski hingegen kannte die „Tugend der Deutschen: den Ordnungssinn“, und dies hatte ihn bereits sieben Jahre zuvor die von den deutschen Kryptographen gewählte, denkbar simpelste aller Permutationen erkennen lassen – den Trivialfall der Identität. Daraus resultierte die für ihn leicht zu erratende gewöhnliche alphabetische Reihenfolge der Verdrahtung der Eintrittswalze.

Mit diesem Anschub, vor allem mit den nun endlich bekannten Walzenverdrahtungen, konnten die britischen Kryptoanalytiker mit Ausbruch des Krieges im etwa 70 km nordwestlich von London gelegenen Bletchley Park einen erneuten Angriff auf die Enigma starten. Das wichtigste Hilfsmittel dabei war – neben ihrer intellektuellen Leistungsfähigkeit und dem hohen Personaleinsatz von später über zehntausend Frauen und Männern – vor allem eine spezielle elektromechanische Maschine, genannt die Turing-Bombe, die als Nachfolgerin auf der polnischen Bomba aufbaute und vom englischen Mathematiker Alan Turing ersonnen wurde. Turings Idee zur Schlüsselsuche bestand darin, durch ringförmige Verkettung von mehreren, meist zwölf Enigma-Walzensätzen die Wirkung des Steckerbretts zu neutralisieren. Dadurch gelang es ihm, die praktisch unüberschaubare Anzahl von mehr als 200 Trilliarden Verschlüsselungsmöglichkeiten, auf die die deutschen Kryptographen ihre Hoffnungen setzten, drastisch zu reduzieren.

Das Grundprinzip geht von der Enigma I aus, bei der drei Walzen aus einem Sortiment von fünf Walzen eingesetzt werden und nur die Umkehrwalze B zur Verfügung steht. Eine andere Umkehrwalze (UKW C), von den Briten lautmalerisch Uncle Walter genannt, tauchte kurzzeitig auf und verschwand schnell wieder. Für jede der 60 verschiedenen Walzenlagen gibt es 26³, also 17.576 Walzenstellungen. Wenn man bei der Schlüsselsuche von den Ringstellungen und vom Steckerbrett absehen kann, was mithilfe der durch die Bombe realisierten kryptanalytischen Angriffsmethode ermöglicht wurde, dann bleiben „nur“ noch 60·17.576, also 1.054.560 Möglichkeiten übrig. Diese etwa eine Million unterschiedlichen Fälle sind von Hand in vernünftiger Zeit praktisch nicht durchzuprobieren. Mithilfe der Turing-Bombe jedoch, die motorbetrieben mit 64 Umdrehungen pro Minute während jeder Umdrehung 26 Fälle abarbeiten konnte, brauchte man nur noch 1.054.560/(26·64) Minuten, also etwas mehr als zehn Stunden, um sämtliche Möglichkeiten durchzutesten. Hinzu kommt noch die Zeit zum Einstellen und Umrüsten der Maschine auf die sechzig verschiedenen Walzenlagen, wodurch die Zeit auf rund zwanzig Stunden verdoppelt wird. Leistet man sich den Aufwand, sechzig Bombes einzusetzen, jeweils eine für jede Walzenlage, dann schrumpft die Zeit für einen Durchlauf von etwas mehr als zehn Stunden auf gut zehn Minuten. Tatsächlich waren Anfang 1944 mehr als 330 Bombes im Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten in Betrieb, nachdem sich die Briten noch Ende 1941 mit nur zwölf Bombes begnügen mussten.

Entscheidend wichtig für die Funktion der Bombe sind wahrscheinliche Wörter (Cribs), deren Auftreten man im Text erwarten kann. Fehlen diese, dann scheitert die Entzifferung. Beispielsweise gelang den Briten der Einbruch in zwei Schlüsselkreise der Deutschen Reichsbahn nicht, die in Bletchley Park nach der frühen Dampflokomotive Rocket als Rocket II und Rocket III bezeichnet wurden. Grund war, wie sie nach dem Krieg zu ihrer Überraschung feststellten, nicht eine besonders sichere Enigma-Variante, sondern die ungewohnte Eisenbahnersprache und die Art der Transportmeldungen, die ihnen das Erraten von wahrscheinlichen Wörtern nicht erlaubten. Militärische Meldungen hingegen waren häufig stereotyp abgefasst und enthielten viele leicht zu erratende Cribs wie OBERKOMMANDODERWEHRMACHT, die die britischen Codeknacker zur Entzifferung nutzen konnten.

Darüber hinaus profitierten sie von der deutschen Gründlichkeit bei der Abfassung von Routinemeldungen, wie Wetterberichte, die jeden Morgen pünktlich zur selben Zeit und vom selben Ort gesendet wurden. Zwar verbot die deutsche Dienstvorschrift „Allgemeine Schlüsselregeln für die Wehrmacht“ (H.Dv.g.7) ausdrücklich „Regelmäßigkeiten im Aufbau, gleichlautende Redewendungen und Wiederholungen im Text“ und warnte eindringlich „Es muß auf jeden Fall vermieden werden, daß durch flüchtig ausgebildetes Personal Schlüsselfehler gemacht werden, die […] der feindlichen Nachrichtenaufklärung die Entzifferung ermöglichen“, dennoch passierten genau diese Fehler, die die Codeknacker wahrnehmen und ausnutzen konnten. Aus britischer Sicht war eine täglich frisch verschlüsselte Enigma-Meldung, die stets mit den Worten „WETTERVORHERSAGEBEREICHSIEBEN“ begann, ähnlich wertvoll, wie es eine direkte öffentliche Bekanntgabe des jeweils gültigen Tagesschlüssels gewesen wäre. So wurde beispielsweise der Enigma-Schlüssel vom D-Day, dem Tag der Landung der Alliierten in der Normandie (Operation Overlord), durch den Crib „WETTERVORHERSAGEBISKAYA“, den die britischen Kryptoanalytiker leicht erraten konnten und korrekt vermuteten, in weniger als zwei Stunden nach Mitternacht gebrochen. Die Briten provozierten sogar bewusst Vorfälle, nur um die darauf prompt zu erwartenden deutschen Funksprüche mit bekanntem Inhalt (und mit aktuellem Tagesschlüssel verschlüsselt) zu erhalten, und nannten diese Technik gardening (deutsch: „Gärtnern“).

Der britische Codebreaker Rolf Noskwith aus Baracke 8 beschrieb sie folgendermaßen: „Die RAF warf an bestimmten Stellen in der Nordsee Minen ab, so daß die Minenwarnung der Deutschen uns als Crib diente. Die Stellen waren sorgfältig ausgewählt, um bestimmte Ziffern, wie insbesondere 0 und 5, [als Koordinaten] zu vermeiden, für die die Deutschen unterschiedliche Buchstaben benutzten.“ Die Briten konnten sich so, unter Vermeidung der Fallunterscheidungen für „NULL“ und „NUL“ sowie „FUENF“ und „FUNF“, die Arbeit etwas erleichtern. Außer im Fall „ZWEI“ und „ZWO“ gab es für die übrigen Ziffern nur eine Schreibweise. Auch entzifferte Botschaften von kleineren Marineeinheiten, wie Hafenschiffen, die nicht über die Enigma verfügten und stattdessen Handschlüsselverfahren (Werftschlüssel oder Reservehandverfahren) benutzten, dienten den Briten als Cribs beim Bruch der Enigma. Die Deutschen versendeten nämlich viele Funksprüche, wie Minenwarnungen, wortgleich sowohl als Enigma-Geheimtexte als auch mit den Handverfahren verschlüsselt. Die Briten waren dankbar für diese „Geheimtext-Geheimtext-Kompromittierung“ und nannten sie Kisses.

So gelang es unter dem Decknamen „Ultra“, beginnend mit Januar 1940 zunächst die von der Luftwaffe und später auch die vom Heer mit der Enigma I verschlüsselten Nachrichten nahezu während des gesamten Zweiten Weltkriegs kontinuierlich zu brechen. Im Jahr 1943 beispielsweise wurden mehr als 80.000 Funksprüche pro Monat abgefangen und entziffert, also durchschnittlich mehr als 2500 jeden Tag, während des Krieges insgesamt waren es über zweieinhalb Millionen.

Hartnäckiger zeigten sich die Verschlüsselungsverfahren der deutschen Kriegsmarine, die eine Variante (Enigma‑M3) mit drei aus acht Walzen (I bis VIII) sowie eine ausgeklügelte Spruchschlüsselvereinbarung nutzte. Hier gelang den Briten der Einbruch erst im Mai 1941 nach Kaperung des deutschen U‑Boots U 110 und Erbeutung einer intakten M3-Maschine und sämtlicher Geheimdokumente (Codebücher inklusive der entscheidend wichtigen „Doppelbuchstabentauschtafeln“) durch den britischen Zerstörer HMS Bulldog am 9. Mai 1941.

Eine für die Briten schmerzliche Unterbrechung (Black-out) gab es dann, als am 1. Februar 1942 die M3 (mit drei Walzen) bei den U‑Booten durch die M4 (mit vier Walzen) abgelöst wurde. Dieses von den Deutschen „Schlüsselnetz Triton“ und von den Briten Shark (deutsch: „Hai“) genannte Verfahren konnte zehn Monate lang nicht gebrochen werden, eine Zeit, von den U‑Boot-Fahrern die „zweite glückliche Zeit“ genannt, in der die deutsche U‑Bootwaffe erneut große Erfolge verbuchen konnte. Der Einbruch in Shark gelang erst am 12. Dezember 1942, nachdem der britische Zerstörer HMS Petard am 30. Oktober 1942 im Mittelmeer das deutsche U‑Boot U 559 aufbrachte und dabei streng geheime Schlüsselunterlagen wie Kurzsignalheft und Wetterkurzschlüssel erbeutete, mit deren Hilfe es die Kryptoanalytiker in Bletchley Park schafften, auch die Enigma‑M4 zu überwinden.

Nun kamen auch die Amerikaner zu Hilfe. Unter Federführung von Joseph Desch produzierten sie ab April 1943 im United States Naval Computing Machine Laboratory (NCML) mehr als 120 Stück Hoch­geschwindig­keits­varianten der Turing-Bombe. Diese sogenannten Desch-Bombes waren speziell gegen die M4 gerichtet. In schneller Folge kamen weitere amerikanische Behörden unterstützend hinzu, wie etwa die Signal Security Agency (SSA), die Communications Supplementary Activity (CSAW), und die United States Coast Guard Unit 387 (USCG Unit 387). Die Personalstärke wuchs schnell von wenigen Hundert auf mehr als zehntausend Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an, die täglich Tausende von Funksprüchen entzifferten.

Danach waren die deutschen U‑Boote nie mehr sicher (siehe auch: U‑Boot-Krieg). Unmittelbare Folge der amerikanischen Entzifferungen war, beginnend mit U 463 am 16. Mai 1943, einem U‑Tanker vom Typ XIV („Milchkuh“), bis U 220 am 28. Oktober 1943, einem zur Versorgung eingesetzten Minenleger vom Typ XB, die Versenkung von elf der achtzehn deutschen Versorgungs-U‑Boote innerhalb weniger Monate im Jahr 1943. Dies führte zu einer Schwächung aller Atlantik-U‑Boote, die nun nicht mehr auf See versorgt werden konnten, sondern dazu die lange und gefährliche Heimreise durch die Biskaya zu den U‑Boot-Stützpunkten an der französischen Westküste antreten mussten.

Geschichtliche Konsequenzen

Es gilt als unbestritten, dass die Kompromittierung der Enigma von enormer strategischer Bedeutung für den Verlauf des Zweiten Weltkriegs war. Einige Geschichtswissenschaftler gehen davon aus, dass, falls die Enigma nicht hätte gebrochen werden können, sich am Ausgang des Krieges zwar nichts geändert hätte, er aber wesentlich länger gedauert hätte und noch weitaus blutiger verlaufen wäre. Es gibt auch Historiker, Politiker und Militärs, die die nachrichtendienstlichen Erkenntnisse als entscheidend für den Sieg der Alliierten ansehen.

Die Entzifferungen waren nicht nur auf militärisch-taktischer Ebene (Heer, Luftwaffe und Marine) eine große Hilfe, sondern aufgrund der nahezu vollständigen Durchdringung des deutschen Nachrichtenverkehrs auf vielen Ebenen (Polizei, Geheimdienste, diplomatische Dienste, SD und Wehrmacht) auch einen äußerst genauen Einblick in die strategischen und wirtschaftlichen Planungen der deutschen Führung erlaubten. Speziell schätzten die Alliierten die Authentizität der aus Enigma-Funksprüchen gewonnenen Informationen, die aus anderen Quellen, wie Aufklärung, Spionage oder Verrat, nicht immer gegeben war. So konnten die Briten ihre zu Beginn des Krieges noch sehr begrenzten Ressourcen deutlich besser koordinieren und viel gezielter gegen die erkannten deutschen Schwächen einsetzen, als es ohne die Entzifferung der Enigma möglich gewesen wäre.

In den Jahren ab 1941 wären die deutschen U‑Boote nicht mehr so leicht zu finden gewesen, deren Positionen und Aufträge die Alliierten aus entzifferten Funksprüchen genau verfolgen konnten. Wie man heute weiß, war aus entzifferten Enigma-Funksprüchen am D-Day nicht nur die gesamte deutsche Gefechtsaufstellung in der Normandie detailliert bekannt, sondern die alliierten Befehlshaber wurden dank Ultra auch jeden Tag äußerst präzise über die deutschen Pläne und Gegenmaßnahmen auf dem Laufenden gehalten.

Besonders bemerkenswert ist die Tatsache der perfekt funktionierenden Geheimhaltung der in Bletchley Park durchgeführten Enigma-Entzifferungen und der daraus gewonnenen Ultra-Informationen. Churchill selbst würdigte seine verschwiegenen Codebreakers mit den Worten „My geese that laid the golden eggs and never cackled“ (deutsch „Meine Gänse, die die goldenen Eier legten und niemals gackerten“). Dieses „Enigma-Geheimnis“ wurde während des gesamten Krieges und selbst danach bis in die 1970er-Jahre gehütet (Britain’s best kept secret, deutsch „Britanniens bestgehütetes Geheimnis“). Die Deutschen hatten keinerlei Ahnung von Ultra. In Bletchley Park wurde nur ein Maulwurf gefunden: John Cairncross, aber der spionierte für die Sowjetunion.

Verbesserungspotenzial

Die kryptographische Sicherheit der Enigma hing – im Widerspruch zu Kerckhoffs’ Prinzip– wesentlich von der Geheimhaltung ihrer Walzenverdrahtung ab. Diese war vom Benutzer anfänglich nicht veränderbar, somit ein Teil des Algorithmus und nicht des Schlüssels. Bemerkenswert ist, dass die Walzenverdrahtung seit den Anfängen in den 1920er-Jahren bis 1945 bis auf ganz wenige Ausnahmen, genannt „Sonderschaltungen“, nicht verändert wurde. Unter den üblichen Einsatzbedingungen einer so weit verbreiteten Schlüsselmaschine wie der Enigma darf man nicht annehmen, dass deren algorithmische Bestandteile auf Dauer geheim gehalten werden können.

Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Enigma wäre ein vollständiges Auswechseln des Walzensortiments gewesen, ähnlich wie es die Schweizer mit ihrem Modell K machten. Noch wesentlich wirkungsvoller wären Walzen, deren innere Verdrahtung schlüsselabhängig variabel gestaltet werden könnte. Ansatz hierzu war die Umkehrwalze D (britischer Spitzname: Uncle Dick), die jedoch erst ab Januar 1944 und nur vereinzelt zum Einsatz kam. Diese „stöpselbare Umkehrwalze Dora“ ermöglichte eine frei wählbare Verdrahtung zwischen den Kontaktstiften und somit eine variable Verbindung zwischen Buchstabenpaaren.

Wesentliche kryptographische Stärkungen der Enigma wären im Konstruktionsstadium leicht möglich gewesen. In erster Linie hätte man die Beschränkung auf fixpunktfreie Permutationen vermeiden müssen. Auch die Involutorik (Verschlüsseln = Entschlüsseln), zwar bequem für die Bedienung, schwächte die Maschine enorm. Beides wäre durch Verzicht auf die Umkehrwalze vermieden worden.

Die aus dem Jahr 1929 stammende Enigma‑H verfügte über acht Walzen und einen allein durch die Walzenstellung einstellbaren Schlüsselraum von mehr als 200 Milliarden. Verglichen mit den nur 17.576 Walzenstellungen der Enigma I bietet sie eine erheblich größere kombinatorische Komplexität. Zudem verfügte dieses frühe Enigma-Modell über keine Umkehrwalze, hatte also auch nicht deren Schwächen. Hätte man diese Grundkonstruktion mit acht (statt nur drei) Walzen auf die Enigma I übertragen und zusätzlich wie dort die Lage der Walzen austauschbar gestaltet, hätte dies bei acht Walzen 8! = 40.320 (statt nur 60) Walzenlagen und in Kombination mit den Walzenstellungen einen kryptographisch wirksamen Schlüsselraum von 8.419.907.243.704.320 (mehr als acht Billiarden oder knapp 53 bit) ergeben. Im Vergleich zu den nur gut eine Million (etwa 20 bit) kryptographisch wirksamen Möglichkeiten der tatsächlich realisierten Enigma wäre so eine deutlich stärkere Maschine entstanden, die vermutlich nicht hätte gebrochen werden können. Scherbius hatte in seinem grundlegenden Patent vom 23. Februar 1918 sogar schon zehn Walzen und die (bereits ohne Austauschen) daraus resultierenden rund 100 Billionen Schlüssel angegeben, außerdem keine Umkehrwalze, sondern einen Umschalter zur Einstellung von Ver- und Entschlüsselung, sowie eine über Getriebe einstellbare unregelmäßige Weiterbewegung der Walzen vorgeschlagen – sämtlich gute Ideen und kryptographisch starke Konstruktionsmerkmale, die jedoch im Laufe der Zeit in Vergessenheit gerieten.

Eine sehr einfache Möglichkeit, die Enigma sicherer zu gestalten, ist die Verwendung von mehr als einer Übertragskerbe. Diese Kerben sind Bestandteil jeder Walze und bewirken den Übertrag auf die nächste, im Walzensatz weiter links liegende Walze und sorgen so für die Fortschaltung der Rotoren. Den Codeknackern kam es sehr gelegen, dass sie 26 Buchstaben lang davon ausgehen konnten, dass allein die rechte Walze rotierte und erst dann eine Fortschaltung auf den mittleren Rotor passierte. Für relativ lange Textpassagen besteht die Enigma somit aus Sicht des Kryptoanalytikers nur aus einer einzigen sich drehenden (rechten) Walze und einer, aus mittlerer und linker Walze sowie der Umkehrwalze bestehenden, sozusagen besonders dicken (feststehenden) Umkehrwalze. Erst der Übertrag auf die mittlere Walze stört dies. Hätten die Walzen der Enigma über mehr als nur eine einzige Übertragskerbe verfügt, beispielsweise neun, wie bei der britischen Schlüsselmaschine Typex, so hätte sich für den Anwender praktisch nichts geändert, die Kryptanalyse jedoch wäre durch das dann häufigere Weiterschalten der mittleren und der linken Walze stark gestört worden. Vielleicht fürchteten die Entwickler der Enigma eine Reduzierung der Periode, das ist die Anzahl der Zeichen, nach der sich das zur Verschlüsselung verwendete Alphabet wiederholt. Die Periode beträgt bei der Enigma I 26·25·26 = 16.900, wobei der Faktor 25 bei der mittleren Walze durch die bereits erwähnte (unwichtige) Anomalie des Fortschaltmechanismus verursacht wird. Bei Verwendung einer geraden Anzahl oder von dreizehn Übertragskerben statt nur einer würde die Periode tatsächlich drastisch absinken, da diese Zahlen gemeinsame Teiler mit 26 aufweisen. Bei zum Beispiel drei, fünf, sieben, neun oder elf Kerben hingegen besteht diese Gefahr nicht, da diese Zahlen zu 26 teilerfremd sind. Interessanterweise wurden bei der Marine, in Ergänzung zu den von der Enigma I bekannten fünf Walzen, drei weitere Walzen eingesetzt (VI, VII und VIII), die zwei Übertragskerben aufweisen. Die exklusiv von der Marine verwendeten drei Walzen vermieden außerdem einen weiteren Fehler der fünf Walzen der Enigma I, denn sie hatten ihre Übertragskerben alle bei identischen Buchstaben. Nicht so die Walzen I bis V, die sich durch den bei unterschiedlichen Buchstaben erfolgenden Übertrag verrieten. Die Codeknacker hatten sich dafür den (sprachlich unsinnigen) Merkspruch „Royal Flags Wave Kings Above“ gebildet, der für die Walzen I bis V in dieser Reihenfolge den jeweiligen Buchstaben nennt, der stets im Sichtfenster erscheint, nachdem ein Übertrag auf die nächste Walze erfolgt ist.

Eine bedeutende Innovation, die die kryptographische Sicherheit der Enigma erheblich verbessert hätte, die aber zu spät kam, um während des Krieges noch eingesetzt werden zu können, waren die sogenannten Lückenfüllerwalzen. Diese neuartigen Rotoren erlaubten es „an jeder Walze Schaltlücken beliebig nach Art und Zahl einzustellen“. Die Einstellungen hätten schlüsselabhängig verändert werden können und so wesentlich zur kryptographischen Stärkung der Maschine beigetragen. Im Juli 1944 erhielt das Ertel-Werk in München einen Fertigungsauftrag über 8000 Stück Lückenfüllerwalzen, der kurz darauf auf 12.000 Stück erhöht wurde. Kriegsbedingt konnten jedoch nur wenige hergestellt und keine mehr ausgeliefert werden. Das amerikanische Target Intelligence Committee (TICOM) konfiszierte gegen Ende des Krieges sämtliche Informationen über die Lückenfüllerwalze und hielt sie für viele Jahre sorgsam unter Verschluss. Falls sie in ausreichender Stückzahl hätte gefertigt und eingesetzt werden können, so wären die britischen Codeknacker vermutlich aus dem Rennen gewesen, insbesondere, wenn es, wie geplant, gelungen wäre, die Lückenfüllerwalze in Kombination mit der Umkehrwalze D einzusetzen.

Die deutsche Abwehr (Geheimdienst) verwendete ein Enigma-Modell (G), das über einen exklusiven Walzensatz verfügte, bei dem die (drei) Walzen tatsächlich mehrere Übertragskerben aufwiesen, nämlich 11, 15 beziehungsweise 17 Kerben. Selbst die Umkehrwalze war – im Unterschied zu den anderen Enigma-Modellen – drehbar und rotierte mit. Dies stärkte die Verschlüsselung und sorgte sicher auch dafür, dass andere deutsche Stellen nicht mitlesen konnten. Allerdings verzichtete die Abwehr bei dieser besonders kompakten (äußere Abmessungen 270 mm × 250 mm × 165 mm) und handwerklich hervorragend gebauten Enigma auf ein Steckerbrett. Die Folge war, dass es den Codebreakers von Bletchley Park gelang diese Verschlüsselung zu überwinden Deutsche Agenten konnten dadurch bereits bei ihrer Einreise „in Empfang genommen“ werden. Es gelang dem britischen Inlandsgeheimdienst MI5, viele von ihnen „umzudrehen“ und im Rahmen des Systems Double Cross (deutsch „Doppelkreuz“, aber auch: „Doppelspiel“) als Doppelagenten einzusetzen. Zusammen mit den aus Enigma‑G-Sprüchen entzifferten Informationen erhielt der MI5 ein so detailliertes und zutreffendes Bild über die Pläne und den Wissensstand der Abwehr, dass jeder einzelne noch in Großbritannien operierende deutsche Agent genau bekannt war und gezielt kontrolliert und manipuliert werden konnte. Dies wurde auch zur Desinformation der deutschen Führung genutzt (siehe auch: Operation Fortitude).

Eine einfache und trotzdem durchschlagend wirksame Maßnahme, die zu jedem beliebigen Zeitpunkt ganz leicht hätte eingeführt werden können, ist die Verwendung von einpoligen Steckerverbindungen anstelle der doppelpoligen involutorischen Kabel. Dabei könnte man beispielsweise X mit U steckern und U nun aber nicht notwendigerweise mit X, sondern mit irgendeinem anderen beliebigen Buchstaben. So hätte schlagartig die Involutorik des Steckerbretts – wenn auch nicht der ganzen Maschine – beseitigt werden können. Dies hätte katastrophale Auswirkungen für die Codeknacker in Bletchley Park gehabt. Ein Großteil der dort erarbeiteten Methodik inklusive des von Welchman erfundenen diagonal board (deutsch Diagonalbrett) wäre nutzlos geworden.

Zusammenfassend können folgende Punkte zur kryptographischen Stärkung der Enigma festgehalten werden

• identische Verschlüsselung zulassen
• Involutorik vermeiden
• mehrere (z. B. neun) Übertragskerben anbringen
• Übertragskerben für alle Walzen identisch anordnen
• einstellbare Übertragskerben verwenden (Lückenfüllerwalzen)
• mehr als drei Walzen einbauen (z. B. sechs wie beim SG‑41)
• Walzensortiment erweitern (z. B. zehn statt nur fünf)
• frei verdrahtbare stöpselbare Umkehrwalze (UKW Dora)
• Walzenverdrahtung gelegentlich radikal ändern
• nicht involutorische Stecker verwenden

Modelle

Eine grobe Übersicht der verwirrenden Modellvielfalt der Enigma zeigt die folgende Tabelle. Neben dem Modellnamen ist das Jahr der Indienststellung, die Walzenanzahl sowie die daraus resultierende Anzahl der möglichen Walzenlagen angegeben. Ferner ist die Anzahl und die Art der Umkehrwalze (UKW) notiert, wobei zwischen fest eingebauten UKW sowie manuell einstellbaren, also „setzbaren“ UKW und rotierenden UKW unterschieden werden muss.

Neben den meistverwendeten Modellen Enigma I, Enigma‑M3 und Enigma‑M4 ist die Enigma‑T besonders erwähnenswert, die speziell für den Nachrichtenverkehr der beiden Kriegsverbündeten Deutschland und Japan konzipiert war. Sie wurde nach Alfred von Tirpitz auch als Tirpitz-Maschine bezeichnet und verfügte über kein Steckerbrett, aber über eine „setzbare“ (einstellbare, jedoch nicht rotierende) Umkehrwalze und Walzen mit jeweils fünf Übertragskerben. Drei Walzen wurden aus einem Set von acht ausgewählt. Die Enigma‑T kam kaum zum Einsatz. Die Enigma-T darf nicht mit dem in Japan entwickelten Enigma-Nachbau San-shiki Kaejiki verwechselt werden.

Ein Kuriosum stellt die Enigma-Z bzw. Z30 dar, die dem spanischen Außenministerium im Jahr 1931 zum Kauf angeboten wurde. Bei ihr handelt es sich um eine Variante ähnlich der Enigma‑D, die nur zehn Zifferntasten („1“ bis „0“) und entsprechend (kleinere) Walzen mit nur zehn Kontakten und zehn Glühlampen für „1“ bis „0“ aufweist. Sie war nicht zur Verschlüsselung von Texten, sondern nur von Zahlen gedacht, wie zur Überschlüsselung von diplomatischen Codes. So konnte beispielsweise die Ziffernfolge „25183 91467“ als „38760 15924“ verschlüsselt werden. Die Spanier verzichteten damals auf den Erwerb der Enigma‑Z und entschieden sich stattdessen für die noch weniger sichere Kryha.

Anomalie

Der Fortschaltmechanismus der Walzen weist eine konstruktive Besonderheit auf, die zur Folge hat, dass sich die Walzen der Enigma nicht immer so weiterdrehen, wie es bei einem mechanischen Kilometerzähler der Fall wäre. Diese Besonderheit äußert sich so, dass die linke (langsame) Walze bei ihrem Fortschalten stets die mittlere Walze „mitnimmt“. Dies lässt sich an einem Beispiel illustrieren.

Bei beispielsweise Walzenlage B I II III, Ringstellung 01 01 01 und der Walzenstellung ADU dreht sich der Walzensatz mit dem ersten Tastendruck auf ADV weiter. Das ist eine ganz normale Weiterdrehung nur der rechten Walze, ohne Weiterschaltung der mittleren oder der linken Walze. Nach der bekannten Merkregel „Royal Flags Wave Kings Above“ ist für Walze III mit dem nächsten Tastendruck, also wenn sie von V auf W weiterrotiert, mit einem Übertrag auf die mittlere Walze zu rechnen. Dann wird nicht nur die rechte Walze normal weiterrotieren, sondern gleichzeitig auch die mittlere Walze von D auf E umschalten. Die nächste Walzenstellung ist somit AEW.

Nun jedoch hat die mittlere Walze (hier: Walze II) den Buchstaben erreicht, nämlich E, der nach der Merkregel unmittelbar vor ihrem Umschaltbuchstaben F liegt. Damit ist jetzt der Moment gekommen, zu dem die mittlere Walze ihrerseits einen Übertrag auf die linke Walze bewirkt. Mit dem nächsten Tastendruck wird sich also die linke Walze von A auf B weiterdrehen. Aufgrund der erwähnten konstruktiven Besonderheit führt dieses Weiterdrehen jedoch dazu, dass sie die mittlere Walze mitnimmt und sich diese noch einmal weiterdreht, also von E auf F. Folglich werden mit dem nächsten Tastendruck alle drei Walzen gleichzeitig weitergeschaltet und nach der vorherigen Walzenstellung AEW sind nun unmittelbar die Buchstaben BFX in den Anzeigefenstern der Enigma zu sehen. Nach diesem etwas fremdartig erscheinenden Ereignis kehrt die Maschine wieder in den regulären Fortschaltmodus zurück, bis dann nach 650 Tastendrücken erneut die mittlere Walze den Buchstaben E erreicht.

Anfangsstellung ADU
1. Tastendruck  ADV
2. Tastendruck  AEW
3. Tastendruck  BFX  ← Anomalie
4. Tastendruck  BFY

In Summe führt dieser durch die Anomalie des Fortschaltmechanismus hervorgerufene Effekt des Doppelschritts der mittleren Walze dazu, dass von den theoretisch möglichen 26³ = 17.576 Walzenstellungen der Enigma I 26² = 676 ausgelassen werden und nur 26·25·26 = 16.900 übrig bleiben.

Authentische Funksprüche

Mit der Enigma verschlüsselte Nachrichten wurden im Regelfall per Funk übermittelt, nur selten als Fernschreiben oder telefonisch als „Fernspruch“ oder per Signallampe als „Blinkspruch“. Der Verfasser füllte ein Formular mit dem Klartext aus, das vom Verschlüssler als Grundlage für den mithilfe der Enigma-Maschine erzeugten Geheimtext diente. Diesen übertrug er Buchstaben für Buchstaben in ein entsprechendes Funkspruchformular, das wiederum dem Übermittler als Basis diente. Verfasser, Verschlüssler und Übermittler der Nachricht konnten drei verschiedene Personen sein oder auch ein und dieselbe. Mit dem Zubehör Fernlesegerät konnte beim Empfang zusätzlich Entschlüssler und erster Klartextleser getrennt werden.

Eine Kennzeichnung des Funkspruchs war die „Spruchnummer“. Durch Angabe der Spruchnummer mit blauem oder roten Buntstift auf den Formularen unterschied die Wehrmacht zwischen blauen, „abgegangenen“ Funksprüchen und roten, „angekommenen“ Funksprüchen. Nur wenige der unzählig vielen während der Zeit des Krieges ausgefüllten Spruchzettel sind erhalten geblieben. Die überwiegende Mehrzahl wurde nach Empfang und Entschlüsselung der Nachrichten vernichtet.

Die Archive der Alliierten, insbesondere des damals weltweit arbeitenden britischen Y Service sind eine sehr wichtige Quelle für authentische Enigma-Sprüche. Sie sind bisher jedoch leider nur zu einem kleinen Teil öffentlich zugänglich.

Die unten wiedergegebenen Enigma-Funksprüche stammen aus freien Quellen. Die Geheimtexte sind inzwischen mithilfe moderner kryptanalytischer Methoden und Rechnertechnik entziffert worden. Es sind keine fiktiven Funksprüche wie sie z. B. der Wettbewerb Enigma Cipher Challenge bietet, sondern Originalfunksprüche aus dem Zweiten Weltkrieg. Es ist deshalb durchaus möglich, dass Signalverstümmelungen auftreten. Das bedeutet, dass einige Zeichen nicht korrekt sind oder fehlen. Dies betrifft sowohl die Buchstaben selbst als auch die Buchstabenanzahl. Letztere kann sehr leicht überprüft werden. Dazu ist die Geheimtextlänge zu zählen und mit der im Spruchkopf angegebenen Buchstabenanzahl zu vergleichen. Gründe für in der Praxis kaum vermeidbare Verstümmelungen sind Schreibfehler, Tastfehler, atmosphärische Störungen während der Funkübertragung, Hörfehler oder schlicht Flüchtigkeitsfehler. Weniger verstümmelte Funksprüche sind einfacher zu knacken.

- 83 - ADJ JNA -

LMHNX WEKLM UERDS EVHLC
JSQQK VLDES ANEVT YEDGI
ZQDOD RMDKG SXGSQ SHDQP
VIEAP IENLI CLZCL LAGWC
BJZD

- 149 - TLS CMU -

FTMKV DRJMG FBUDK LZCTR
FLTUU IWVJL OYKYX GDCKJ
TMDFB WNLZQ JAXHP GGKFG
SBZOQ KQKUK TINMH BAJOO
AUILA QVFTK LSTMM XGAQL
CNHUW LFHKA ULTXT BIVIF
EWWDY PUCNS TPJHR OBWHE
KYUSB CANYC W

- 167 - MRJ LLT -

KLIBM ERJAR WMMHJ STHOY
OOIQB HSSZU EOOKF TASXN
XVYWE SCTCH NRNBL ZPEBH
XPAQE DFNYS XHMNI HRARO
UNBMD ZRZDN WTGUI UCBZN
ZTFJA EKOMJ AZILN RKVFD
UNIEW ILZVL KQYYJ ANKXG
NNNHT EMAVD FXKAY MLWCV
QDFWX LO

Filmische Rezeption

Die Enigma ist in einigen Spielfilmen zu sehen, die vor dem Hintergrund des U‑Boot-Krieges spielen. Im deutschen Kinoklassiker „Das Boot“ wird eine M4 zur Entschlüsselung empfangener Funksprüche gezeigt. Man hört die Stimme von Leutnant Werner sagen „Erst durch die Schlüsselmaschine ergibt sich aus wirren Buchstabenfolgen ganz langsam ein Sinn“, während in Großaufnahme die Enigma im Einsatz zu sehen und auch zu hören ist. Historisch nicht ganz korrekt ist hier die Verwendung einer M4, da sie erst am 1. Februar 1942 in Dienst gestellt wurde, während das Boot in Roman und Film seine Feindfahrt im Herbst und frühen Winter des Jahres 1941 durchführt. Somit hätte korrekterweise eine M3 gezeigt werden müssen.

Im amerikanischen Film „U‑571“ wird eine Enigma durch amerikanische Seeleute von einem deutschen U‑Boot erbeutet. Speziell von britischer Seite wurde kritisiert, dass, in Verkennung der geschichtlichen Realität, hier Amerikaner als Helden bei der Erbeutung einer Enigma dargestellt werden, während es in Wirklichkeit Briten waren, denen dies gelang.

Die britisch-amerikanische Gemeinschaftsproduktion „The Imitation Game – Ein streng geheimes Leben“ illustriert das Leben und die Beiträge von Alan Turing als Codeknacker in Bletchley Park. Auch hier spielt die Enigma eine zentrale Rolle. Auf Kosten der historischen Korrektheit werden im Film viele Fakten verdreht oder dramatisch überhöht dargestellt. Beispielsweise wird Turings Romanze mit seiner Kollegin Joan Clarke intensiver dargestellt als sie tatsächlich war. Turings Nichte Inagh Payne kritisierte das Drehbuch mit den Worten: „You want the film to show it as it was, not a lot of nonsense“ (deutsch: „Man will doch, dass der Film es so darstellt, wie es war, und nicht einen Haufen Unsinn“). Im Film findet Turing heraus, dass Cairncross ein Spion ist. Diesem gelingt es jedoch, Turing mit seiner damals strafbaren Homosexualität zu erpressen. So decken sie gegenseitig das Geheimnis des anderen. Diese Falschdarstellung wurde heftig kritisiert, denn so wird Turing im Film faktisch als „Landesverräter“ dargestellt. Tatsächlich stand er niemals unter diesem Verdacht. Bei aller Sympathie für Überhöhungen aus dramaturgischer Sicht wurde diese Darstellung als Herabwürdigung Turings energisch zurückgewiesen.

Im britischen Spielfilm Enigma – Das Geheimnis wird die Entzifferungsarbeit der britischen Codebreaker in Bletchley Park thematisiert. Bemerkenswert sind die vielen authentischen Requisiten im Film, bei denen es sich um Original-Schaustücke aus dem Bletchley-Park-Museum handelt. Die diversen Funksprüche sind speziell für den Film nach den Original-Vorschriften und Verfahren wirklichkeitsgetreu erzeugt und verschlüsselt worden. Gegen Ende des Films entpuppt sich ein polnischer Codeknacker als Verräter, der versucht, das „Enigma-Geheimnis“ an die Deutschen zu verraten. Dies entspricht in zweierlei Hinsicht nicht den historischen Tatsachen. Zum einen gab es – wie bereits dargelegt – keine Verräter in Bletchley Park, die für die Deutschen spioniert hätten. Zum anderen hat dort nicht ein einziger polnischer Kryptoanalytiker mitgearbeitet, denn aus Geheimhaltungsgründen verwehrten die Briten fast allen Ausländern, selbst Marian Rejewski, den Zutritt und erst recht die Mitarbeit. Somit ist die filmische Darstellung in diesem Punkt historisch verfehlt. Kritisiert wurde insbesondere, ausgerechnet einen Polen im Film als Verräter darzustellen, obwohl es ja gerade polnische Kryptoanalytiker wie Marian Rejewski, Jerzy Różycki und Henryk Zygalski waren, die bereits vor dem Krieg die entscheidenden Grundlagen für den Einbruch in das Rätsel der Enigma schufen, ohne die es den britischen Codeknackern vermutlich nicht gelungen wäre, deutsche Funksprüche zu entziffern und der Zweite Weltkrieg einen anderen Verlauf genommen hätte.

Chronologie

Im Folgenden sind einige wichtige Zeitpunkte zur Geschichte der Enigma aufgelistet
(spezielle Zeitpunkte zur Marine-Version siehe M4):

Glossar

Im Zusammenhang mit der Arbeitsweise der Enigma und deren Kryptanalyse wird die folgende Fachterminologie verwendet:

• Alphabet – Eine in der Reihenfolge permutierte geordnete Anordnung von Symbolen, speziell der 26 lateinischen Großbuchstaben (Beispiel: E K M F L G D Q V Z N T O W Y H X U S P A I B R C J)
• B-Dienst – (Abkürzung für Beobachtungsdienst): Nachrichtendienst der deutschen Kriegsmarine im Zweiten Weltkrieg, der sich mit dem Abhören und Aufzeichnen sowie der Entzifferung und Deutung des feindlichen, insbesondere des britischen Funkverkehrs befasste
• Biuro Szyfrów – (Abkürzung: BS): Polnische Bezeichnung für das in Warschau gelegene „Chiffrenbüro“, in dem polnische Kryptoanalytiker ab 1932 die Enigma-Verschlüsselung brachen
• Bletchley Park – (Abkürzung: B.P.): Landsitz in der englischen Ortschaft Bletchley, der im Zweiten Weltkrieg die Zentrale der britischen Codebreaker war und heute ein Museum ist
• Bomba – (Plural: Bomby): Polnischer Name für die 1938 von Rejewski entwickelte kryptanalytische Maschine, mit der der Fehler der Spruchschlüsselverdopplung ausgenutzt wurde, um die Walzenlage und den Spruchschlüssel zu erschließen
• Bombe – (Plural: Bombes): Englischer Name für die 1939 von Turing ersonnene und von Welchman verbesserte kryptanalytische Maschine, durch die mithilfe von Cribs und unter Umgehung des Steckerbretts der Tagesschlüssel ermittelt wurde
• Chi – Kurzbezeichnung für die Chiffrierabteilung des Oberkommandos der Wehrmacht, also der Dienststelle, die sich mit der Entzifferung des gegnerischen Nachrichtenverkehrs und mit der Sicherheitskontrolle eigener Schlüsselverfahren befasste
• Chiffrat – Anderer Ausdruck für Geheimtext
• Chiffrieren – Anderer Ausdruck für Verschlüsseln
• Chi-Text – Anderer Ausdruck für Geheimtext
• Cillis – (nicht authentisch auch als „sillies“ (deutsch: „Dummchen“) bezeichnet): Englischer Spitzname für die fehlerhafte Wahl der Grundstellung und des Spruchschlüssels aus benachbarten Buchstaben auf der Tastatur (Beispiel: QWE RTZ, siehe auch: Funkspruch und fehlerhafter Spruchkopf)
• Clash – (deutsch: Zusammenstoß): Englischer Fachbegriff für das wiederholte Auftreten derselben Walze in derselben Lage (am selben Platz) im Walzensatz an zwei aufeinanderfolgenden Tagen.
• Click – Wiederholtes Auftreten von identischen Geheimtextzeichen

• Confirmation – (deutsch: Bestätigung): Von den britischen Codeknackern insbesondere bei der Steckersuche benutzter englischer Fachbegriff. (Beispiel: Der Stecker WF wird ermittelt, nachdem zuvor bereits FW erkannt worden war, siehe auch: Contradiction)
• Consecutive Stecker Knock-Out – siehe: CSKO

• Constatation – (deutsch: Relation): Englischer Fachbegriff für das an einer bestimmten Position im Kryptogramm und im Crib gebildete Buchstabenpaar.

• Contradiction – (deutsch: Widerspruch): Von den britischen Codeknackern insbesondere bei der Steckersuche benutzter englischer Fachbegriff. (Beispiel: Der Stecker WX wird ermittelt, nachdem zuvor bereits FW erkannt worden war, siehe auch: Confirmation)
• Crab – (deutsch: Krabbe): Englischer Spitzname für einen Rotationsschritt der mittleren Walze bei der Abwehr-Enigma
• Crash – (deutsch: Kollision): Englischer Fachbegriff für das gleichzeitige Auftreten ein und desselben Buchstabens an derselben Position im Kryptogramm und im Crib. Da dies bei der Enigma bekanntermaßen unmöglich war, diente es zum Ausschluss der angenommenen Crib-Lage.
• Crib – (deutsch: Eselsbrücke, hier treffender: Wahrscheinliches Wort): Englischer Begriff für ein Textfragment, dessen Auftreten im Klartext erwartet wird (deutscher Fachbegriff auch: „Klartext-Geheimtext-Kompromiss“).
• CSKO – Abkürzung von „Consecutive Stecker Knock-Out“ (deutsch: „Niederschlagung aufeinanderfolgender Stecker“). Britische Methode und Vorrichtung, die die häufig praktizierte fehlerhafte Eigenart der deutschen Schlüsseltafeln ausnutzte, im Alphabet benachbarte Buchstaben nicht miteinander zu steckern (Beispiele: Nicht AB, PQ oder XY).
• CY-Verfahren – Ab 15. Sep. 1944 beim Heer eingeführte Prozedur, bei der etwa in der Mitte eines Spruchs die linke Walze von Hand verstellt wurde.
• Dechiffrat – Anderer Ausdruck für Klartext
• Depth – (von engl. wörtlich „Tiefe“): Zwei oder mehrere Geheimtexte, die mit demselben Schlüssel verschlüsselt worden sind (deutscher Fachbegriff: „Klartext-Klartext-Kompromiss“).
• Doppelbuchstabentauschtafel – Bei den U‑Booten verwendete Codetafeln zur geheimen Übermittlung des Spruchschlüssels
• Doppelsteckerschnüre – (kurz: Stecker): Verbindungskabel zwischen den Frontplattenbuchsen

• Dud – (deutsch wörtlich: Blindgänger): Englischer Fachausdruck für einen Spruch, bei dem zwar Walzenlage, Ringstellung und Steckerung bekannt waren, aber nicht die Walzenanfangsstellung.

• Dud-buster – (deutsch etwa: Blindgänger-Meister): Englischer Fachausdruck für Verfahren zum Lösen eines Dud.
• Eintrittswalze – Feststehende Walze am Anfang des Walzensatzes
• Entschlüsseln – (englisch: to decipher): Umwandlung des Geheimtextes in den Klartext mithilfe des Schlüssels
• Entziffern – (englisch: to decrypt): Brechen des Geheimtextes ohne vorherige Kenntnis des Schlüssels
• Female – (im polnischen Original: samica oder umgangssprachlich: samiczkami, deutsch wörtlich: „Weibchen“, deutscher Fachbegriff: „Einerzyklus“, gelegentlich auch, aber weniger präzise: „Fixpunkt“): Wiederholtes Auftreten eines identischen Geheimtext-Klartext-Buchstabenpaars, das zur Entzifferung ausgenutzt werden kann
• Füllbuchstaben – Zur Tarnung zufällig zu wählende Buchstaben, insbesondere die ersten zwei Buchstaben der Kenngruppe
• Geheimtext – Durch Verschlüsselung aus dem Klartext erzeugter Text
• Gesteckert – Zwei Buchstaben werden mithilfe eines in die Frontplatte gesteckten Kabels vertauscht
• Grundstellung – (englisch: initial position): Walzenstellung zur Schlüsselung des Spruchschlüssels
• JABJAB – Von Dennis Babbage geprägter englischer Spitzname für die fahrlässige Wahl der Grundstellung auch als Spruchschlüssel
• Kenngruppe – (auch: Buchstabenkenngruppe, engl.: discriminant, kurz auch: disc): Fünf Buchstaben (zwei Füllbuchstaben und drei Kenngruppenbuchstaben) am Anfang eines Spruchs zur Kennzeichnung des Schlüssels
• Kenngruppenbuch – Bei den U‑Booten verwendetes Codebuch zur geheimen Übermittlung des Spruchschlüssels
• Kenngruppenbuchstaben – Die letzten drei Buchstaben der Kenngruppe
• Kenngruppenheft – Bei den U‑Booten in Zusammenhang mit Kurzsignalen verwendetes Codebuch
• Kenngruppentafel – Die Schlüsseltafel ergänzende Liste mit täglich wechselnden Kenngruppenbuchstaben
• Kiss – (deutsch wörtlich: Kuss): Englischer Ausdruck für zwei unterschiedliche Geheimtexte, denen derselbe Klartext zugrunde liegt (deutscher Fachbegriff: „Geheimtext-Geheimtext-Kompromiss“).
• Kryptogramm – Anderer Ausdruck für Geheimtext
• Kurzsignalheft – Bei den U‑Booten zur Verkürzung der Funksprüche verwendetes Codebuch
• Letchworth-Enigma – Von Alan Turing ersonnenes Modell des Walzensatzes mit dem Zweck der vorteilhaften Kryptanalyse
• Lobster – (deutsch: Hummer): Englischer Spitzname für einen gleichzeitigen Rotationsschritt aller Walzen inklusive der Umkehrwalze bei der Abwehr-Enigma
• Lückenfüllerwalze – Innovative Walze mit frei einstellbaren Übertragskerben
• Non-clashing rule – (deutsch: Nichtzusammenstoß-Regel): Englischer Spitzname für den fehlerhaften deutschen Usus bei Schlüsseltafeln für benachbarte Monatstage die Wiederverwendung einer Walze an selbem Platz im Walzensatz zu vermeiden
• Non-repeating rule – (deutsch: Nichtwiederhol-Regel): Englischer Spitzname für den fehlerhaften deutschen Usus bei Schlüsseltafeln die Wiederverwendung einer Walzenlage innerhalb eines Monats zu vermeiden
• Periode – Anzahl der Buchstaben, nach der sich das zur Verschlüsselung verwendete Alphabet wiederholt (16.900 bei der Enigma I)
• QWERTZU – Von Dilly Knox geprägter Begriff für die Verdrahtungsreihenfolge der einzelnen Buchstabentasten der Tastatur mit den Austrittskontakten der Eintrittswalze
• Ringstellung – Drehposition der Ringe, die den Versatz zwischen der inneren Verdrahtung der Walzen und dem Buchstaben bestimmt, zu dem der Übertrag auf die nächste Walze erfolgt
• Schlüssel – Geheime Einstellung der Schlüsselmaschine
• Schlüsselmaschine – Zusammenfassender Begriff für Ver- und Entschlüsselungsmaschine
• Schlüsseln – Zusammenfassender Begriff für Verschlüsseln und Entschlüsseln
• Schlüsselraum – Menge aller möglichen Schlüssel (siehe auch andere Bedeutung unten)
• Schlüsselraum – Zimmer, in dem „geschlüsselt“ wird, oft der Funkraum (siehe auch andere Bedeutung oben)
• Schlüsseltafel – Liste der Tagesschlüssel
• Schlüsseltext – Anderes Wort für Geheimtext
• Schlüssler – Person, die Nachrichten ver- oder entschlüsselt
• Six self-steckered letters – (deutsch: Sechs ungesteckte Buchstaben): Englische Bezeichnung für die (fehlerhafte) deutsche Regel bei Schlüsseltafeln genau sechs Buchstaben ungesteckt („selbstgesteckert“) zu lassen und nur zehn Paare (statt alle dreizehn) miteinander zu vertauschen
• Sonderschaltung – In seltenen Fällen hergestellte besondere Verdrahtung der rotierenden Walzen
• Spruch – Geheimtext, der meist per Funk übermittelt wird
• Spruchkopf – (englisch: preamble): Erster Teil des Funkspruchs mit unverschlüsselter Angabe der Uhrzeit, der Buchstabenanzahl, der Grundstellung sowie dem verschlüsselten Spruchschlüssel (wie QWE EWG, englisch: indicator)
• Spruchnummer – Laufende Nummer eines Funkspruchs, wobei farblich zwischen abgehenden (blau) und eingehenden (rot) unterschieden wurde
• Spruchschlüssel – (englisch: message setting oder indicator): Individueller Schlüssel für einen Funkspruch
• Spruchschlüsselverdopplung – Im Mai 1940 abgeschafftes (fehlerhaftes) Verfahren der zweimaligen Übertragung des Spruchschlüssels, das den polnischen Kryptoanalytikern in den 1930er-Jahren den Einbruch ermöglichte
• Stecker – Kabelverbindungen zwischen den Frontplattenbuchsen
• Steckerbrett – An der Frontseite der Enigma angebrachte Buchsenplatte
• Tagesschlüssel – Täglich wechselnder Schlüssel
• Uhr – Zusatzgerät zur Erzeugung nichtinvolutorischer Steckerverbindungen
• Umkehrwalze – (Zumeist) feststehende Walze am Ende des Walzensatzes (Abkürzung: UKW)
• Umkehrwalze D – Innovative Umkehrwalze mit wählbarer Verdrahtung (auch genannt: UKW Dora)
• Uncle Charlie – (deutsch: Onkel Charlie): Englischer Spitzname für die Umkehrwalze C
• Uncle Dick – (deutsch: Onkel Dick): Englischer Spitzname für die Umkehrwalze D
• Uncle Walter – (deutsch: Onkel Walter): Englische lautmalerische Umschreibung des deutschen Begriffs „Umkehrwalze“
• Ungesteckert – (englisch: self-steckered): Buchstaben, die aufgrund eines nicht gesteckten Kabels nicht vertauscht werden
• Verschlüsseln – Umwandlung von Klartext in Geheimtext
• Wahlwort – (englisch: wahlwort): Zufällig zu wählendes Wort, das am Anfang oder Ende des Klartextes eines Funkspruchs eingefügt wird, um diesen „auf unterschiedliche Länge“ zu bringen.
• Walze – (englisch: wheel): Rotor, der sich während des Schlüsselvorgangs dreht
• Walzenlage – (englisch: wheel order): Schlüsselabhängige Platzierung der Walzen im Walzensatz
• Walzensatz – (englisch: wheel set oder scrambler): Zusammenfassender Begriff für alle Walzen
• Walzenstellung – (englisch: wheel setting): Von Hand einstellbare und während des Schlüsselvorgangs sich verändernde Rotationsposition der Walzen
• Wetterkurzschlüssel – Bei der Kriegsmarine zur Verkürzung von Wettermeldungen verwendetes Codebuch
• Y Service – (deutsch: „Y‑Dienst“): Englischer Name des britischen Funkabhördienstes, dessen Hauptaufgabe während des Zweiten Weltkriegs es war, den feindlichen, insbesondere den deutschen Funkverkehr abzufangen und aufzuzeichnen
• Zyklometer – (im polnischen Original: Cyklometr): Name für das 1934 von Rejewski entworfene kryptanalytische Gerät, mit dem der Fehler der Spruchschlüsselverdopplung ausgenutzt wurde, um die Walzenlage und den Spruchschlüssel zu erschließen

Siehe auch

• Enigma-Uhr
• Enigma-Walzen
• Enigma-Patente
• Liste der Enigma-Exponate
• Enigma-Gleichung
• Enigma-Steckerbrett
• Enigma-Nachbauten
• Enigma-Simulationen
• Enigma-Ergänzungen
• Enigma-Schlüsselprozeduren
• Liste der Fertigungskennzeichen der Enigma

Literatur

Primärliteratur

• Allgemeine Schlüsselregeln für die Wehrmacht. H.Dv.g. 7, M.Dv.Nr. 534, L.Dv.g. 7, vom 1. April 1944, Books on Demand, Nachdruck 2019. ISBN 978-3-7431-9385-7.
• Signalschlüssel für den Funksignaldienst (Funksignalschlüssel) – Geheim. M.Dv.Nr. 114, vom Oktober 1939, Books on Demand, Nachdruck 2019. ISBN 978-3-7494-6791-4.
• Gustave Bertrand: Énigma ou la plus grande énigme de la guerre 1939–1945. Librairie Plon, Paris 1973.
• Francis Harry Hinsley, Alan Stripp: Codebreakers – The inside story of Bletchley Park. Oxford University Press, Reading, Berkshire 1993, ISBN 0-19-280132-5.
• Marian Rejewski: An Application of the Theory of Permutations in Breaking the Enigma Cipher. Applicationes Mathematicae, 16 (4), 1980, S. 543–559. cryptocellar.org (PDF; 1,6 MB).
• Marian Rejewski: How Polish Mathematicians Deciphered the Enigma. Annals of the History of Computing, 3 (3), Juli 1981, S. 213–234.
• Arthur Scherbius: „Enigma“ Chiffriermaschine. Elektrotechnische Zeitschrift, November 1923, S. 1035–1036, cdvandt.org (PDF; 1 MB), abgerufen am 21. Februar 2019.
• Frederick William Winterbotham: The Ultra Secret. Weidenfeld and Nicolson, London 1974.
• Gordon Welchman: The Hut Six Story – Breaking the Enigma Codes. Allen Lane, London 1982; Cleobury Mortimer M&M, Baldwin Shropshire 2000, ISBN 0-947712-34-8.

Sekundärliteratur

• Arthur O. Bauer: Funkpeilung als alliierte Waffe gegen deutsche U‑Boote 1939–1945. Wie Schwächen und Versäumnisse bei der Funkführung der U‑Boote zum Ausgang der „Schlacht im Atlantik“ beigetragen haben. Arthur O. Bauer Selbstverlag, Diemen, Niederlande 1997, ISBN 3-00-002142-6.
• Friedrich L. Bauer: Entzifferte Geheimnisse. Methoden und Maximen der Kryptologie. 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Springer, Berlin u. a. 2000, ISBN 3-540-67931-6.
• Ralph Erskine: Der Krieg der Code-Brecher. Bayerische Akademie der Wissenschaften, Akademie aktuell, München, November 2002, S. 5–11. badw.de (PDF; 995 kB)
• David Kahn: The Code Breakers – The Story of Secret Writing. Macmillan USA, Reissue 1974, ISBN 0-02-560460-0.
• David Kahn: Seizing the Enigma – The Race to Break the German U‑Boat Codes, 1939–1943. Naval Institute Press, Annapolis, MD, USA, 2012, ISBN 978-1-59114-807-4.
• Rudolf Kippenhahn: Verschlüsselte Botschaften, Geheimschrift, Enigma und Chipkarte. Rowohlt, Reinbek bei Hamburg 1999, ISBN 3-499-60807-3.
• Władysław Kozaczuk, Jerzy Straszak: Enigma – How the Poles Broke the Nazi Code. Hippocrene Books, 2004, ISBN 0-7818-0941-X.
• Władysław Kozaczuk: Geheimoperation Wicher. Bernard u. Graefe, Koblenz 1989, Karl Müller, Erlangen 1999, ISBN 3-7637-5868-2, ISBN 3-86070-803-1.
• Władysław Kozaczuk: Im Banne der Enigma. Militärverlag, Berlin 1987, ISBN 3-327-00423-4.
• Jürgen Rohwer: Der Einfluss der alliierten Funkaufklärung auf den Verlauf des Zweiten Weltkrieges. Vierteljahrshefte für Zeitgeschichte, Jahrgang 27, Heft 3, IfZ München 1979, ifz-muenchen.de (PDF 1,8 MB), abgerufen am 24. April 2019.
• Hugh Sebag-Montefiore: Enigma – The battle for the code. Cassell Military Paperbacks, London 2004, ISBN 0-304-36662-5.
• Simon Singh: Geheime Botschaften. Carl Hanser Verlag, München 2000, ISBN 3-446-19873-3.
• Michael Smith: Enigma entschlüsselt – Die „Codebreakers“ von Bletchley Park. Heyne, 2000, ISBN 3-453-17285-X.
• Geoff Sullivan, Frode Weierud: Breaking German Army Ciphers. Cryptologia, Vol XXIX (3), Juli 2005, S. 193–232 tandf.co.uk (PDF; 6,1 MB)
• Dermot Turing: X, Y & Z – The Real Story of how Enigma was Broken. The History Press, Stroud 2018, ISBN 978-0-7509-8782-0.
• Heinz Ulbricht: Die Chiffriermaschine Enigma – Trügerische Sicherheit. Ein Beitrag zur Geschichte der Nachrichtendienste. Dissertation Braunschweig 2005. tu-bs.de (PDF; 4,7 MB), abgerufen am 18. Mai 2016.

Weblinks

Details

• Blog enigma.hoerenberg.com Breaking German Navy Ciphers, speziell Bruch der M4, englisch
• Website ciphermachinesandcryptology.com Cipher Machines and Cryptology, Simulationsprogramme und Challenges, englisch
• Website cryptocellar.org Crypto Cellar, viele Original-Dokumente, englisch
• Website cryptomuseum.com Crypto Museum, viele Detailinformationen zu den diversen Enigma-Modellen, englisch
• Website enigmamuseum.com Enigma Museum, viele Fotos originaler Enigma-Maschinen, englisch
• Geheimoperation Wicher des polnischen Geheimdienstes
• The pinch from U 559, Bericht über die Erbeutung des Wetterkurzschlüssels und des Kurzsignalheftes, englisch
• Funkpeilung als alliierte Waffe gegen deutsche U‑Boote 1939–1945, Webseite mit Auszügen aus dem Buch von Arthur O. Bauer

• cryptomuseum.com Enigma Family Tree Stammbaum der Enigma, englisch
• cryptomuseum.com Abwehrfunk – Funkabwehr. Technik und Verfahren der Spionagefunkdienste. Überarbeitete Fassung eines unveröffentlichten Manuskripts, 2018, von Rudolf Staritz

Dokumente

• Die schreibende Enigma-Chiffriermaschine Verkaufsprospekt (Vorderseite), ca. 1924.
• Die schreibende Enigma-Chiffriermaschine Verkaufsprospekt (Rückseite), ca. 1924.
• Louis Kruh, Cipher Deavours: The Commercial Enigma – Beginnings of Machine Cryptography. Cryptologia, Vol. XXVI, Nr. 1, Januar 2002, S. 11. (PDF; 0,8 MB)
• cryptomuseum.com Kurze Beschreibung der schreibenden „ENIGMA“-Chiffriermaschine (PDF; 1,8 MB), Scan der Produktbroschüre von 1931.
• cryptomuseum.com Der Schlüssel M (PDF; 3,3 MB), Scan der Originalvorschrift von 1940.
• cryptomuseum.com Doppelbuchstabentauschtafeln (PDF; 2,9 MB), Scan der Originaltafeln „Kennwort: Quelle“.
• cryptomuseum.com Blanko Funkspruchformulare
• cryptomuseum.com Ausgefüllter original Schlüsselzettel der Kriegsmarine
• cryptocellar.org Ausgefüllter original Spruchzettel Nr. 233 (eingehend) der Wehrmacht (PDF; 0,9 MB)
• cryptocellar.org Luftwaffen-Maschinenschlüssel Nr. 619 (PDF; 316 kB), authentische Schlüsseltafel.

Entzifferungen

• cryptocellar.org Breaking German Wehrmacht Ciphers (englisch).
• M4 Message Breaking Project, moderne Entzifferung der M4, englisch
• Enigma Cipher Challenge Wettbewerb: Knacke zehn (fiktive) Enigma-Funksprüche, englisch

Exponate

Fotos, Videos und Audios

• Audio-Interview mit dem deutschen Kryptologen Friedrich L. Bauer über die Enigma (etwa 19 Minuten)
• Lehrvideos zur Enigma im Videoportal YouTube, englisch
• Video bei YouTube, das anhand eines Holzmodells die Walzenfortschaltung illustriert, insbesondere auch den Doppelschritt der mittleren Walze.

Nachbauprojekte

• cryptomuseum.com Elektronischer Nachbau „Enigma-E“ im Crypto Museum, englisch
• Nachbau einer Enigma I
• 2010 Nachbau einer Enigma I
• Elektronischer Nachbau „meinEnigma“, englisch
• 3D-gedruckter Nachbau „ENIGMA R.D.E.“

Simulationen der Maschine

Simulationen der Verschlüsselung

• Papier-Enigma (Memento vom 30. März 2017 im Internet Archive) (PDF; 84 kB), Papier-Version der Enigma-Verschlüsselung
• Die Enigma auf Papier (PDF; 210 kB), Unterlage zum Selbstbau einer Papier-Enigma
• Universal Enigma, JavaScript
• Cryptii: The Enigma machine, JavaScript

Einzelnachweise