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Enigma

Die Kryptographie und der Krieg

Enigma: Das ist die spannende Geschichte von einer ausgetüftelten Maschine zum Verschlüsseln von Nachrichten und den genialen Menschen, die sie knackten – und damit den Verlauf des Zweiten Weltkriegs, der in Europa am 8. Mai 1945 endete, entscheidend beeinflussten.

Noch während des Ersten Weltkrieges, am 23. Februar 1918, meldete Arthur Scherbius (1878-1929) seinen ersten „Chiffrierapparat“ zum Patent an ( DE416219). Er enthielt bereits die wesentlichen Elemente der Enigma, die später das wichtigste Verschlüsselungsinstrument der deutschen militärischen Kommunikation werden sollte.

Vor Scherbius hatte der US-Amerikaner Edward H. Hebern eine Chiffriermaschine mit rotierenden Walzen zum Patent angemeldet (siehe z.B. US1510441A (1,74 MB), US1084010 oder US1086823); parallel hatten weitere Ingenieure ähnliche Ideen (beispielsweise DE411126A und DE385682A ).

Scherbius war ein versierter Ingenieur, der sich insbesondere durch die Entwicklung von Schaltungen hervorgetan hatte. Nachdem er seine Erfindung noch während des Ersten Weltkrieges vergeblich dem Militär angeboten hatte, setzten die Enigma-Hersteller auf Kunden aus der internationalen Wirtschaft, die ihre Kommunikation geheim halten wollten. Scherbius entwickelte bis zu seinem Unfalltod 1929 die Enigma kontinuierlich weiter (z.B. DE425147A, DE378238, DE536556A).

In den 1930er Jahren stieg vor dem Hintergrund von Hitlers Kriegsvorbereitungen das Interesse des Militärs an der Enigma erheblich. Sie wurde vom Markt genommen und fortan für die geheime Kommunikation von Heer, Luftwaffe und Marine eingesetzt.

158.962.555.217.826.360.000

Die Enigma (griechisch für „Rätsel“) verschlüsselte Texte mit einem System von drei oder mehr rotierenden, austauschbaren Walzen und Steckverbindungen, das theoretisch 158.962.555.217.826.360.000 verschiedene Schlüssel bot. Wie bei einer Schreibmaschine wurden Texte eingetippt, die dann als Buchstabensalat ausgegeben und per Morse-Code gefunkt wurden.

Sender und Empfänger benötigten beide jeweils eine Enigma mit der exakt gleichen Konfiguration, die im Krieg regelmäßig (bei der Marine täglich um Mitternacht) geändert wurde. Beide Seiten brauchten außerdem die Codebücher, in denen die wechselnden Einstellungen (Tagesschlüssel) festgelegt waren.

Die Enigma hatte eine entscheidende kryptographische Schwäche: Durch die „Umkehrwalze“ war ausgeschlossen, dass ein eingegebener Buchstabe als er selbst codiert wurde. Das heißt, beispielsweise ein „A“ erschien niemals als ein „A“ im verschlüsselten Text, sondern wurde immer durch einen anderen Buchstaben ersetzt. Das reduzierte die möglichen Alphabet-Varianten deutlich und wurde zu einem wichtigen Einfallstor der Codeknacker.

Der Wetterbericht als Achillesferse

Außerdem trug – neben einigen Nachlässigkeiten und individuellen Fehlern – ausgerechnet die deutsche Gründlichkeit dazu bei, dass die Enigma geknackt werden konnte: Jeden Morgen um die gleiche Zeit wurde ein Wetterbericht versendet. Dieser enthielt naturgemäß viele stets wiederkehrende Begriffe, was den Codeknackern Ansatzpunkte zur Entschlüsselung lieferte.

Die entscheidende Vorarbeit zur Entzauberung der Enigma-Maschine war allerdings bereits in den 1930er Jahren in Polen geleistet worden: Der große Mathematiker und Kryptologe Marian Rejewski (1905-1980) hatte wesentliche Prinzipien der Maschine erforscht. Er entwickelte auch die erste kryptoanalytische Maschine zur Code-Entschlüsselung namens „Bomba“. Kurz vor Kriegsausbruch konnten Rejewski und seine Kollegen ihr Wissen bei einem geheimen Treffen im Kabaty-Wald von Pyry an britische Geheimdienstler weitergeben.

Computer-Pionier Alan Turing und seine „Bombe“

Wie auch bei den britischen Codeknackern wurde Rejewskis Arbeit erst Jahrzehnte nach Kriegsende bekannt und gewürdigt. Über Alan Turing und seine Kollegen gibt es inzwischen sogar mehrere Kinofilme („Enigma“, „The Imitation Game“). Gemeinsam mit Gordon Welchmann war Turing (1912-1954) der führende Kopf der britischen Codeknacker in Bletchely Park nahe London. Sie arbeiteten dort unter dem Projektnamen „Ultra“ in der berühmt gewordenen „Hut 8“ (Baracke 8). Das „Ultra“-Team nutzte die immanenten Schwächen der Enigma, Rejewskis bedeutende Vorarbeit und erbeutete Codebücher dazu, Wege zur Entschlüsselung der deutschen Funksprüche zu finden.

Turing wurde durch die Konstruktion der nach ihm benannten „Bombe“, deren Grundidee er von Rejewski übernommen und wesentlich weiterentwickelt hatte, ein Vater der modernen Computertechnik. Der Riesenapparat konnte anhand von „cribs“ (wahrscheinlich im Funkspruch verwendeten Wörtern) den Tagesschlüssel aus circa 1.054.560 Möglichkeiten errechnen. Durch den Einsatz von hunderten dieser „Bomben“ in England und den USA ließen sich die deutschen Funksprüche schließlich innerhalb weniger Minuten entschlüsseln.

Die Alliierten waren somit über alle Schritte der Deutschen informiert und konnten entsprechend überlegen agieren. Die Bedeutung dieses Wissensvorsprungs ist kaum zu überschätzen. Vor allem der Verlauf des U-Boot-Krieges im Atlantik wurde entscheidend durch die Entschlüsselung der deutschen Kommunikation beeinflusst.

U-559 geht verloren – und mit ihr der gesamte U-Boot-Krieg

Die Codeknacker in Bletchley Park hatten die Codes der deutschen Streitkräfte bald geknackt, aber mit dem komplizierteren Verschlüsselungssystem der Kriegsmarine gab es wesentlich größere Probleme. Es dauerte bis zum Mai 1941, ehe „Ultra“ die Kommunikation der Kriegsmarine entschlüsseln konnte. Zwischen Februar und Dezember 1942 gab es dann aber einen sogenannten Black-out, als die Marine die neue Enigma M-4 mit 4 Walzen und das Codesystem „Triton“ einführte. Erst nach der Erbeutung des deutschen Bootes U-559 samt Enigma und Codebüchern gelang es Turing und seinen Mitarbeitern wieder, die Funksprüche zu entschlüsseln. Der U-Boot-Krieg war entschieden.

Geheim bis in die 1970er Jahre

Beinah ebenso bedeutend wie die Entschlüsselung der Enigma war aber die Fähigkeit der Alliierten, ihr Wissen geheim zu halten – auch noch weit über das Kriegsende hinaus. Die deutsche Seite ahnte bis zum Schluss nicht, dass der Feind alle Funksprüche mitlesen konnte und glaubte fest an die „Unknackbarkeit“ der Enigma.

Die Briten kommunizierten ihrerseits mit einer ähnlichen Chiffriermaschine namens Typex, deren Entwickler die Schwächen der Enigma vermieden (z.B. durch den Einsatz mehrerer Übertragskerben). Es gelang Hitlers Kryptographen niemals, deren Codes zu knacken.

Nach Alan Turing, dem sein Land seine Verdienste erst Jahrzehnte nach seinem tragischen Tod dankte, ist heute unter anderem der wichtigste Wissenschaftspreis für Informatik benannt; der „Turing-Test“ ist bis heute Gradmesser für Künstliche Intelligenz und in Großbritannien ziert sein Gesicht ab 2021 die 50-Pfund-Banknote.

Methoden zur Chiffrierung sind auch heute noch gefragt, wie beispielsweise neuere Patentanmeldungen wie DE102016112552A1 oder EP3346632A1 zeigen.

Ohne die Enigma-Entschlüsselung hätte der II. Weltkrieg wohl nicht vor 75 Jahren geendet

Die Mathematiker und Kryptoanalytiker von Bletchley Park trugen durch die Entschlüsselung der Enigma entscheidend dazu bei, den Zweiten Weltkrieg zu verkürzen – und somit Leben zu retten. In den letzten beiden Kriegsjahren starben gerade auf deutscher Seite deutlich mehr Menschen als in den fünf Jahren zuvor zusammen. Jeder weitere Tag des aussichtslosen Kampfes forderte steigende Opfer unter Soldaten und Zivilisten. Außerdem wäre bei einer längeren Kriegsdauer in Europa die Atombombe wahrscheinlich zuerst gegen Deutschland zum Einsatz gekommen. Man kann daher durchaus annehmen, dass die Entschlüsselung der Enigma indirekt Millionen Menschenleben rettete.

Text: Dr. Jan Björn Potthast; Bilder: iStock.com/giorez, DEPATISnet, J.B. Spector / Museum of Science and Industry Chicago, Publiic domain via Wikimedia Commons

Stand: 09.04.2024