Webprojekt: Sichere Datenübertragung

von Kareen Henkel, Susanne Helbig und Jan Kriener


4.3 Enigma

Enigma

Diese Verschlüsselungsmaschine, welche Arthur Scherbius Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelte, kann man im Grunde als eine elektrisierte Form der Chiffrierscheibe ansehen. Scherbius´ Wunsch war es, eine Möglichkeit zu finden, die bisherigen Verschlüsselungssysteme mit den neuen Erkenntnissen in der Elektrotechnik zu verbinden. Sein Ziel verlief sich also darauf, eine relativ einfach anzuwendende und dennoch sehr sichere technische Methode zur Chiffrierung von Nachrichten zu finden.

Seine Enigma, für die er erstmals 1918 ein Patent erhielt, besteht aus drei Hauptelemente, die miteinander verdrahtet sind. Diese sind eine Tastatur (zur Eingabe der Klarbuchstaben), eine Verschlüsselungseinheit und ein Lampenfeld, welches die Geheimbuchstaben anzeigt. Die wichtigsten Bestandteile der Chiffriereinheit, die die eigentliche Umwandlung vollzieht, sind drei Walzen (Rotoren), auf denen sich 26 Verdrahtungen befinden. Diese Drähte verlaufen unregelmäßig quer über den Rotor und verhindern somit, dass eine Gleichmäßigkeit in der Verschlüsselung auftritt. Aus demselben Grund sind auch die Vedrahtungen, vergleicht man die Rotoren untereinander, völlig anders angeordnet.

Diese Walzen, die sich im Innenleben der Enigma befinden, sind hintereinander angereiht. Das heißt, dass die erste mit den Drähten der einzelnen Klarbuchstaben zusammentrifft und die letzte mit dem Lampenfeld verbunden ist. Nachdem nun etwas zum prinzipiellen Aufbau Scherbius´ Chiffriermaschine gesagt wurde, möchte ich jetzt auf ihre Funktionsweise eingehen. Wie schon erwähnt, dient die Tastatur dazu, Klarbuchstaben einzugeben. Das Signal, welches durch die Betätigung einer Buchstabentaste entsteht, wird dann zur ersten Walze weitergeleitet und durch deren Verdrahtung geschickt. Danach erreicht es den zweiten Rotor, der sich in einer bestimmten Ausgangsstellung befindet. Wiederum gelangt das Signal durch einen der 26 Drähte zur nächsten Walze, die ebenfalls in eine gewisse Ausgangslage gebracht wurde. Schließlich erreicht es am Ende der dritten Walze das Lampenfeld. Das heißt, nun leuchtet ein bestimmter Geheimbuchstabe auf, der durch die unterschiedlichen Verdrahtungen ermittelt wurde.
Das eigentliche Interessante an der Enigma ist, dass die Rotoren nach jeder neuen Eingabe eines Buchstaben ihre Lage zueinander ändern. Dies geschieht durch Drehen. Somit verschieben sich die Drahtverbindungen zwischen ihnen und ein neues Geheimtextalphabet wird angewendet. Das Prinzip dieser Drehungen ist vergleichbar mit der einer Kilometeranzeige im Auto. Der einzige Unterschied besteht darin, dass bei der Enigma nicht nur 10 sondern 26 Einheiten ablaufen, bevor sich die zweite Walze auf die nächste Ziffer dreht. Durch dieses System kann man extrem viele (26*26*26) verschiedene Verschlüsselungen verwenden, bevor sich die erste wiederholt. Natürlich muss die Grundstellung der einzelnen Walzen zwischen dem Sender und dem Empfänger, der seine Enigma umgedreht also zur Entschlüsselung nutzt, vorher abgesprochen werden.

Enigma

Das Rotiersystem der Walzen allein verspricht schon ein hohes Maß an Sicherheit. Scherbius jedoch vervollständigte seine Chiffriermaschine noch durch einige zusätzliche Feinheiten. Er verwendete zum Beispiel 6 Extrakabel, um immer zwei Buchstaben miteinander zu verbinden. Dadurch wird das Signal, welches am Ende im Lampenfeld erscheint, zum jeweils anderen Geheimbuchstaben umgeleitet. Außerdem war es möglich, die Walzen untereinander auszutauschen, was die Anzahl der Verschlüsselungsarten wiederum (um den Faktor 6) erhöht. Daraus resultiert eine Produkt aus 26*26*26*6*100391791500, also rund 1016, wobei der letzte Faktor durch die Verdrahtung der Buchstabenpaare entsteht. Diese extrem hohe Zahl beschreibt die möglichen Grundeinstellungen, welche die Enigma einnehmen kann.
Durch dieses umfangreiche und komplizierte System schuf Scherbius die sicherste Chiffriermethode seiner Zeit. Trotz der scheinbaren "absoluten Sicherheit" gelang es, das Verfahren zu knacken und damit die mit der Enigma chiffrierten Nachrichten zu entschlüsseln. Als erster wagte sich Marian Rejewski an diese extrem schwierige Aufgabe heran. Er entwickelte eine Maschine namens "Bombe", die ihn auf dem Weg der Dechiffrierung unterstützte. Seine Ausgangspunkte und grundlegenden Erkenntnisse nutzte dann Alan Turing, um die Enigma entgültig zu knacken.

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