Enigma była szeroko stosowana podczas II wojny światowej. Był to najpopularniejszy enkoder w Niemczech, Włoszech, Japonii, a nawet neutralnej Szwajcarii. „Ojcami” legendarnej maszyny szyfrującej, której nazwa oznacza po grecku „tajemnica”, byli Holender Hugo Koch (wynalazca dysku szyfrującego) i niemiecki inżynier Arthur Scherbius, który opatentował maszynę szyfrującą w 1918 roku.
Artur Scherbius jest autorem Enigmy. Źródło: lifeofpeople.info
Początkowo nie było mowy o żadnej wojskowej karierze "Enigmy" - był to typowy produkt komercyjny. Scherbius zainicjował nawet masową kampanię reklamową, promującą jego własny produkt. Tak więc w 1923 roku aparat szyfrujący stał się eksponatem na kongresie Międzynarodowego Związku Pocztowego, ale nie odniósł sukcesu. Powodem była wysoka cena Enigmy i imponujące rozmiary samochodu Scherbius. A jednak kilka egzemplarzy zostało sprzedanych armiom różnych krajów i firmom komunikacyjnym. Brytyjczycy po raz pierwszy zetknęli się z Enigmą w czerwcu 1924 roku, kiedy producent zaoferował Brytyjczykom zakup partii urządzeń w znacznej jak na tamte czasy cenie 200 dolarów za sztukę. W odpowiedzi rząd brytyjski zaproponował zarejestrowanie nowości szyfrowania w urzędzie patentowym, co automatycznie doprowadziło do dostarczenia kompletnej dokumentacji dla tej techniki. Niemcy podjęli ten krok i brytyjscy kryptografowie mieli do swojej dyspozycji wszystkie techniczne niuanse Enigmy na długo przed II wojną światową.
Patent na „Enigmę”. Źródło: lifeofpeople.info
Warto jednak zauważyć, że Enigma była we wczesnej wersji komercyjnej, której Niemcy nie używali w swojej armii. Wspinaczka niemieckich maszyn szyfrujących na Olimp rozpoczęła się wraz z dojściem do władzy Adolfa Hitlera w 1933 roku, kiedy rozpoczęło się dozbrojenie armii. Łączna liczba pojazdów Enigmy wyprodukowanych do końca II wojny światowej, według różnych źródeł, waha się od 100 do 200 tysięcy. Były one używane wszędzie - w Wehrmachcie, Kriegsmarine, w Abwehrze, w Luftwaffe i w faszystowskie służby bezpieczeństwa.
"Enigma" nowsza wersja. Źródło: w-dog.ru
Na czym opiera się urządzenie szyfrujące? W pierwszym pokoleniu były to trzy bębny (tarcze lub koła) obracające się w tej samej płaszczyźnie, z których po każdej stronie znajdowało się 26 styków elektrycznych - dokładnie tyle liter alfabetu łacińskiego. Styki po obu stronach zostały połączone wewnątrz dysku 26 przewodami, które zastępowały znaki podczas pisania. Podczas procesu montażu trzy krążki zostały złożone razem, stykając się stykami, co zapewniało przejście impulsów elektrycznych przez cały zestaw bębnów do urządzenia nagrywającego. Sam alfabet łaciński został wygrawerowany z boku każdego bębna. Początek pracy z nadajnikiem "Enigma" zaznaczył się zestawem słowa kodowego z liter na bębnach. Ważne jest, aby urządzenie odbierające było również skonfigurowane z tym samym słowem kodowym.
Polowa maszyna szyfrująca "Enigma". Źródło: musee-armee.fr
Następnie operator odpowiedzialny za wprowadzanie tekstu do szyfrowania typów na swojej klawiaturze, a każde naciśnięcie powoduje obrót lewego dysku o jeden krok. Enigma była maszyną elektromechaniczną, więc wszystkie polecenia do części mechanicznej były wydawane za pomocą sygnałów elektrycznych. Po obróceniu lewego dysku o jeden obrót do akcji wszedł bęben centralny i tak dalej. Ta rotacja dysków stworzyła dla każdego znaku tekstu swój własny, niepowtarzalny kontur dla przejścia impulsu elektrycznego. Następnie sygnał przechodził przez reflektor, który składał się z 13 przewodów łączących pary styków z tyłu trzeciego krążka. Odbłyśnik skierował sygnał elektryczny z powrotem do bębnów, ale w zupełnie inny sposób. I dopiero tutaj zapaliło się światło przy literze już zaszyfrowanego tekstu. Takie „przygody” sygnału elektrycznego zapewniły na swój czas unikalne zabezpieczenie kanału komunikacyjnego.
Wojskowa wersja Enigmy z czterema bębnami. Źródło: e-board.livejournal.com
Biorąc pod uwagę dalsze ulepszenia, jakie Niemcy wprowadzili w Enigmie, brytyjscy kryptoanalitycy nigdy nie byliby w stanie samodzielnie zhakować tak wyrafinowanej aparatury. Początkowo z „Enigmą” pracowały trzy osoby: jedna czytała tekst, druga pisała na klawiaturze, a trzecia zapisywała szyfr przy błyskach żarówek. Z biegiem czasu rozmiar aparatu szyfrującego zmniejszył się do rozmiarów maszyny do pisania, co umożliwiło wysyłanie wiadomości dosłownie z każdego okopu. Również Niemcy podczas modernizacji dodali urządzenie drukujące do wpisywania tekstu zaszyfrowanego. Co jeszcze inżynierowie kryptografi z Trzeciej Rzeszy dodali do Enigmy? W 1930 roku pojawił się patch panel 26 par gniazd i wtyczek, które dodatkowo zastąpiły znaki tekstu jawnego po podstawowym szyfrowaniu na bębnach. To było czysto wojskowe ulepszenie - nie było to dostępne w wersjach komercyjnych. Długoterminowy klucz szyfrujący, który powstał w wyniku komutacji dysku w wyniku permutacji 26 elementów, to astronomiczny 4x1026 opcje! Teraz możliwości oprogramowania komputera ułatwiają wyliczenie takiej liczby opcji, ale w latach 30-40 było to mało prawdopodobne i przez długi czas. Obraz szyfrowania komplikował również zestaw pięciu dysków Enigmy (wszystkie były różne), z których tylko trzy były jednocześnie zainstalowane na urządzeniu. Można je tasować w dowolnej kolejności, co oznacza, że dla jednej maszyny było łącznie 10 opcji instalacji. Jednorazowy klucz do rozpoczęcia oferował 26 wariantów symboli dla każdego dysku, a dla trzech już 26 ^ 3 = 17576. I wreszcie, regularnie zmieniany schemat przełączania paneli wtyczek bardzo utrudniał pracę służb kryptoanalitycznych wrogów nazistowskich Niemiec. Później do projektu dodano dodatkowe bębny. Mimo to „Enigma” nauczyła się w pełni „czytać” już na samym początku II wojny światowej.
Jednymi z najlepszych kryptoanalityków przed Wielką Wojną byli Polacy. Nawet w czasie wojny domowej w Rosji i konfliktu radziecko-polskiego Polacy z powodzeniem rozszyfrowywali przekazy armii sowieckiej i dyplomatów. Tak więc II wydział (kryptoanaliza) polskiego Sztabu Generalnego w sierpniu 1920 r. „przetłumaczył” z zaszyfrowanych na polski 410 telegramów podpisanych przez Trockiego, Tuchaczewskiego, Guya i Jakira. Ponadto podczas ofensywy Armii Czerwonej na Warszawę Polacy wprowadzili w błąd wojska Tuchaczewskiego, co zmusiło go do odwrotu do Żytomierza. Z czasem naturalne zainteresowanie polskich kryptoanalityków przesunęło się na niepokojąco rosnącą potęgę w Niemczech. Polskie Biuro Szyfrów było wówczas strukturą dość efektywną i obejmowało cztery wydziały:
- polska jednostka szyfrująca, odpowiedzialna za ochronę państwowych linii komunikacyjnych;
- pododdział wywiadu radiowego;
- podział rosyjskich szyfrów;
- podział niemieckich szyfrów.
Pałac Saski w Warszawie, gdzie mieścił się Sztab Generalny i Biuro Szyfrów. Zdjęcie z 1915 roku. Źródło: photochronograph.ru
Dlatego w dużej mierze to właśnie Polacy odnieśli pierwsze sukcesy w rozszyfrowaniu Enigmy. Od około 1926 roku zaczęli przechwytywać na antenie niemieckie wiadomości, zaszyfrowane w nieznany wcześniej sposób. Nieco później, w 1927 lub 1929 r., podjęto próbę przemycenia przez służby celne skrzynki z Enigmą do niemieckiego konsulatu dyplomatycznego. Jak do tego doszło i dlaczego Niemcy nie wysłali aparatu zamkniętym kanałem dyplomatycznym? Nikt teraz na to nie odpowie, ale Polacy szczegółowo przestudiowali urządzenie urządzenia - zrobili to chłopaki z firmy radiotechnicznej AVA, która od dawna współpracowała z polskim wywiadem. Po starannym poznaniu Enigma została przekazana niczego niepodejrzewającym dyplomatom niemieckim. Oczywiście stworzenie komercyjnej wersji maszyny szyfrującej niewiele mogło dać polskim kryptoanalitykom, ale na początek zrobiono. Polacy z roku na rok wzmacniali swoją służbę w „łamaniu” niemieckich kodów – w latach 1928-1929 na Uniwersytecie Poznańskim organizowali kursy z kryptografii dla matematyków ze znajomością języka niemieckiego. Wśród utalentowanych uczniów wyróżniało się trzech: Mariann Razewski, Heinrich Zygalski i Jerzy Razicki.
Marianne Razewski to czołowa kryptoanalityczka w przedwojennej Polsce. Źródło: lifeofpeople.info
Wszyscy zostali następnie zabrani do służb specjalnych i jako pierwsi otrzymali wyniki rozszyfrowania Enigmy. Pod wieloma względami to Polacy jako pierwsi zrozumieli znaczenie przyciągania matematyków do kryptoanalizy szyfrów wroga. Generalnie w latach 20. i 30. Polska była niemal światowym liderem w dziedzinie kryptografii, a specjalistów często zapraszano do dzielenia się swoim doświadczeniem w innych krajach. Oczywiście przestrzegając granic tajemnicy. Jan Kowalewski, kapitan wojska polskiego i specjalista od szyfrów, wyjechał w tym celu do Japonii, a następnie pracował z grupą studentów z tego kraju w swojej ojczyźnie. Wychował Rizobara Ito, dużego japońskiego kryptografa, który otworzył angielski system szyfrowania Playfair, który był używany w latach 30. na brytyjskich liniach komunikacyjnych. Nieco później kolejni potencjalni wrogowie Niemiec, Francuzi, zaczęli pomagać Polakom.
