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Wie der Code der legendären Enigma-Maschine geknackt wurde

Vor 80 Jahren kam es auf einem unscheinbaren Landsitz in Südengland zu einem historischen Durchbruch: Zum ersten Mal gelang es britischen Codeknackern, die Verschlüsselung der legendären "Enigma" zu knacken – der Maschine, mit der die Deutschen im Zweiten Weltkrieg ihre Funksprüche verschlüsselten. Diese Dechiffrierung war nicht nur mitentscheidend für den Ausgang des Krieges, sie gilt auch bis heute als Meilenstein der Kryptografiegeschichte – und bereitete der Computertechnik den Weg.

Enigma-Maschine des Technikmuseum Leonardo da Vinci, Mailand
Enigma-Maschine: Die wichtigsten Funktionsgruppen - Walzensatz, Lampenfeld, Tastatur und Steckerbrett - sind gut zu erkennen.

Sie ist wahrscheinlich eines der berühmtesten Geräte der Geschichte: die Enigma. Diese Verschlüsselungsmaschine und der Kampf um das Knacken ihres Codes wurde in mehreren Romanen und Filmen verewigt -zuletzt im Kinofilm "The Imitation Game". Kein Wunder: Jahrzehntelang galt der Code der Enigma-Maschine als absolut unknackbar. Denn im Unterschied zu klassischen Chiffriermethoden kam man beim Enigma-Code auch mit raffinierten Sprachanalysen nicht weiter.

Der Grund dafür ist die komplexe Funktionsweise der Enigma, die mehrere klassische Chiffriertechniken miteinander kombiniert. Dabei folgt sie nicht einem logisch erkennbaren Prinzip, sondern erzeugt eine scheinbar fast zufällige Chiffrierung.

Walzensatz einer Enigma-Maschine mit Umkehrwalze vom Typ B
Der abgebildete Walzensatz umfasst drei austauschbare und rotierende Walzen, die jeweils 26 Drehstellungen einnehmen können, sowie links eine feststehende Umkehrwalze vom Typ B

Wie die Enigma funktioniert

Herzstück der Enigma sind drei, später vier drehbare Walzen mit den 26 Buchstaben des Alphabets. Gibt man einen Buchstaben ein, werden die Walzen entsprechend ihrer elektrischen Verkabelung auf bestimmte Weise gegeneinander verdreht. Daraus ergibt sich der verschlüsselte Buchstabe. Da sich die Position der Walzen bei jeder Eingabe ändert, wird ein „E“ selbst innerhalb desselben Textes jedes Mal als anderer Buchstabe verschlüsselt. Um das Ganze noch komplizierter zu machen, werden die Walzen der Enigma bei jedem Einsatz in einer jeweils neuen Konfiguration in das Gehäuse eingesetzt, dadurch ändert sich die Chiffrierung ständig. Den Klartext einer mit der Enigma kodierten Nachricht bekommt man deshalb nur dann, wenn man selbst eine Enigma besitzt – und die aktuellen Konfigurationen kennt.

Entwickelt hat diese Maschine der deutsche Ingenieur Arthur Scherbius. Auf Basis einer in den USA entwickelten Vorversion konstruiert er 1918 erstmals eine Verschlüsselungsmaschine nach dem Rotorprinzip und meldet sie zum Patent an. Nachdem er das Militär zunächst nicht vom Nutzen dieser Maschine überzeugen kann, stellt Scherbius seine "schreibende Enigma" zunächst auf Messen vor. Erst 1926 entscheidet sich die deutsche Kriegsmarine dazu, fortan die Enigma zur Verschlüsselung von Funksprüchen auf See einzusetzen. Im Zweiten Weltkrieg wird diese Chiffriermaschine zum Herzstück der Militärkommunikation, sowohl an Land wie auf See.

Funktionsprinzip der Walzen einer Enigma-Maschine
Das von rechts kommende Stromsignal für den Buchstaben „A“ erreicht auf dem rot eingezeichneten Pfad die sogenannte Umkehrwalze und wird von dort wieder zurückgeleitet. Aus dem "A" wird in diesem Beispielfall ein "G".

Bletchley Park – die Zentrale der Codeknacker

Für die Alliierten ist genau das ein großes Problem. Denn trotz aller Bemühungen schaffen ihre Kryptografen es nicht, die Funksprüche des deutschen Militärs zu entschlüsseln. Als Folge wissen sie nicht, wo im Atlantik Angriffe durch deutsche U-Boote oder Kriegsschiffe drohen. Immer wieder werden dadurch Versorgungs- und Truppenkonvois auf dem Weg von den USA nach Großbritannien versenkt.

Den Durchbruch schafft erst der britische Mathematiker Alan Turing. Er arbeitet ab 1939 in Bletchley Park, dem geheimen Hauptquartier der britischen Codeknacker während des Krieges. Auf Basis eines einfacheren Vormodells, das polnische Mathematiker konstruiert haben, entwickelt Turing eine elektromechanische Maschine, die sogenannte „Bombe“. Das wegen ihres tickenden Geräuschs so benannte Gerät engt die möglichen Lösungen einer Enigma-Chiffre auf nur noch einige wenige ein. Eine Bombe besteht dabei aus Dutzenden von drehbaren Trommeln mit Buchstaben, die die verschiedenen denkbaren Positionen der Enigma-Rotoren nachvollziehen.

Enigma-Maschine im Einsatz
Ein Druck auf die "L"-Taste sorgt für das Aufleuchten "D"-Lampe. Da sich die Walzenposition mit jedem Tastatur-Anschlag ändert, lässt sich nicht sagen, welcher Buchstabe beim nächsten Betätigen der "L"-Taste aufleuchten wird.

Hilfe durch den Wetterbericht

Allerdings: Um den Enigma-Code anzugehen, benötigen auch die Bomben einen ersten Ansatzpunkt – ein Wort oder Wortteil, von dem die Entschlüsseler raten konnten, was es im Klartext bedeutete. Hier kommt den in Bletchley Park über den Codes schwitzenden Kryptografen ein Schwachpunkt der deutschen Funksprüche zugute: Sie enthalten häufig Phrasen, die in den Funksprüchen in immer gleicher Form und oft an der gleichen Stelle auftauchen. Dazu gehören beispielsweise Ausdrücke wie "Oberkommando" oder die oft am Ende der Nachricht stehende Phrase "Heil Hitler". Zudem senden die deutschen Funker jeden Tag zur gleichen Zeit den Wetterbericht – und in ihm steht das Wort "Wetter" an prominenter Stelle.

Ausgehend von diesen Schwachstellen gelingt es Turing und seinem Team, die möglichen Positionen der Enigma-Walzen zu erraten. Das allerdings erfordert mühsame und zeitaufwendige Kleinarbeit erst mit Papierschablonen und anschließend mit Nachbauten der Enigma-Walzen. Zunächst scheint aber der Enigma-Code trotz der vielversprechenden Ansatzpunkte nicht zu entschlüsseln.

Trommel-Front einer sogenannten Turing-Bombe
Elektromechansiche Hilfe: Die sogenannte Turing-Bombe enthielt 108 drehbare Trommeln in Dreiergruppen. Jede Gruppe simulierte eine Enigma-Konfiguration, die ganze Bombe also 36.

Der Durchbruch: Die Enigma ist geknackt!

Doch dann kommt der Durchbruch: Am 17. Januar 1940 gelingt es den Kryptologen in Bletchley Park, erstmals eine Enigma-Meldung zu entschlüsseln – vorerst noch in Handarbeit. Noch benötigen sie dadurch Tage, manchmal sogar Wochen für eine Meldung – für den schnell fortschreitenden Krieg ist das viel zu langsam. Hier kommen nun Turings "Bomben" ins Spiel. Sie automatisieren das mühevolle Ausprobieren der Walzenpositionen und können so die 17.576 möglichen Positionen eines Enigma-Walzensets in rund 20 Minuten durchtesten.  Nach und nach gelingt es den Codeknackern von Bletchley Park damit, den Funkverkehr des deutschen Militärs immer schneller und besser mitzuhören.

Dieser Durchbruch in der Entschlüsselung der Enigma ist letztlich kriegsentscheidend. Denn erst durch das Mitlesen der Funksprüche können die alliierten Truppen die Bewegungen der deutschen U-Boote nachvollziehen und so den U-Boot-Krieg für sich entscheiden. Auch bei wichtigen Schlachten im Mittelmeer und bei der Landung der Alliierten in der Normandie spielt die Kenntnis der deutschen Funksprüche eine entscheidende Rolle.

 Letztlich hat das Knacken des Enigma-Codes den Zweiten Weltkrieg vermutlich um Jahre verkürzt – und so Tausende von Menschen vor dem Tod auf dem Schlachtfeld oder in Bombentrümmern bewahrt.

NPO, 17.01.2020
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