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Eine Reihe von Rotoren aus einem Enigma

EIN Rotormaschine ist ein elektromechanisches Gerät, das in der Kryptographie zum Senden von Nachrichten verwendet weit- und entschlüsseln, um die Vertraulichkeit der Kommunikation zu gewährleisten. Das Erster Weltkrieg und zusätzliches Diskretionsbedürfnis der Kommunikation hatten hier einen beschleunigenden Einfluss. Der Durchbruch gelang jedoch erst in den 1920er Jahren und die Rotormaschine erlebte ihre Blütezeit im Vorfeld und während der Zweiter Weltkrieg und die folgende Kalter Krieg. Das am meisten diskutierte Beispiel ist das unter anderem von den Deutschen benutzte Rätsel.

Mit dem Aufkommen des digitale Ära die Rotormaschine wurde obsolet.

Geschichte

EIN Hebernmaschine mit einem Rotor ausgestellt im Nationales Kryptologisches Museum

Lange Zeit sind die Zeichnungen, die Edward Hebern 1917 war als frühestes bekanntes Beispiel einer Rotormaschine bekannt.^[1] Im Jahr 2003, in Kryptologie diesen historischen Fehler von Karl de Leeuw korrigiert. Bereits 1915 wurden 2 Wissenschaftler der niederländischen Marine (Theo van Hengel und Rudolf Spengler) entwickelte das Konzept.^[2]Neben den genannten wurden in schneller Folge weitere Rotormaschinen an unterschiedlichen Stellen installiert patentiert.

• Am 23. Februar 1918^[3] in Deutschland patentiert Arthur Scherbius als Rotormaschine bezeichnet Rätsel
• Am 7. Oktober 1919^[4] patentiert Hugo Alexander Kocho eine ähnliche Maschine in den Niederlanden. (Patent-Nr. 10.700)
• Am 10. Oktober 1919^[5] auch früh in Schweden Arvid Gerhard Damm patentierte eine Rotormaschine. (Patent Nr. 52,279).

Das Rätsel

sehen Enigma (Codiermaschine) für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Neben Spengler und Hengel - die ihre Ausrüstung für die niederländische Marine entwickelt hatten - versuchte auch Scherbius, seine Maschine an die Marine, in diesem Fall die Deutsche, zu verkaufen. Als dieser kein Interesse zeigte, versuchte er es mit dem deutschen diplomatischen Dienst, der jedoch ebenfalls kein Interesse zeigte. Koch soll seine Maschine nie gebaut haben. Möglicherweise hatte er Zugang zu den Entwürfen von Spengler und Hengel, die trotz der Einschränkungen, denen sie durch ihre Arbeit in der Marine ausgesetzt waren, ihre Maschine dem Patentamt gezeigt hatten, in dem sein Schwager (Huybrecht Verhagen) arbeitete.

Ohne Zweifel pflegten die Firmen Scherbius und Koch enge Kontakte. Dies wird durch die Ähnlichkeit der Firmennamen beider Herren bestätigt (Gewerkschaft Securitas & Ingenieurbüro Securitas bzw.) und den deutschen Einfluss auf Kochs Unternehmen, aber hauptsächlich wegen der Ähnlichkeit der Patente, die beide Unternehmen für spätere Innovationen angemeldet haben. Das deutsche Patent 425.147 ist eine fast wörtliche Übersetzung des niederländischen Patents 10.700.^[2]Die Firma Scherbius, die später auch die Patente von Koch übernahm, ging 1923 in die Chiffriermaschinen Aktiengesellschaft auf. Diese Firma stellte 1923 auf dem Kongress des Weltpostvereins aus Die Glühlampen-Chiffrier- und Entschlüsselungsmaschine: Enigma.^[6] Dies sollte später als Enigma Model A bekannt werden. Nachdem die Maschine ein Jahr später auf demselben Kongress auch vorgeführt wurde, erregte sie in den amerikanischen Nachrichten Aufmerksamkeit Radionachrichten und eine ausführliche Beschreibung im Werk Chiffrieren mit Geräte und Maschinen von Siegfried Türkel.

NEMA

sehen NEMA (Codiermaschine) für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Basierend auf Enigma K, 10 Rotoren.

Die Hagelin-Maschinen

Damm hatte mehrere Patente auf seinen Namen. Allerdings war das Patent der Rotormaschine so schlecht, dass sie wahrscheinlich nie zusammengebaut wurde. K. W. Hagelin war einer der Investoren von Aktiebolaget Cryptograph, der Firma Damm, die mit Olaf Gyldén gegründet wurde. K.W.s Sohn, Boris Hagelin, entwickelte Damms Erfindungen und entwickelte später die C-36, die als bekend . bekannt wurde M-209. Im Zweiten Weltkrieg wurden diese Maschinen sowohl von den Amerikanern als auch von den Italienern verwendet und von den Codeknackern der Vereinigten Staaten gebrochen GCHQ. In den 1950er Jahren wurden Hagelin-Maschinen unter anderem noch von der ägyptischen Botschaft in London eingesetzt. Was er jedoch nicht wusste, war, dass das Unternehmen Hintertür-Deal hatte mit dem Amerikaner abgeschlossen NSA.^[7] Dazu hinzugefügt Peter Wright hatte ein hochempfindliches Mikrofon entwickelt, mit dem die tägliche Einstellung der Rotorpositionen überwacht werden konnte.Obwohl Hagelin viele kryptographische Maschinen entwickelt hat, war nur eine davon eine Rotormaschine HX-63

-M-125 Fialka-Typx-SIGABA-Lacida-

Betrieb (elektrisch)

Schaltplan Enigma M3. Von oben nach unten:
- Reflektor, drei Rotoren und Kommutator
- Batterie
- Lampen (nur 4 signiert)
- Tastatur (nur 4 gezeichnet)
- Steckplatine (nur 4 gezeichnet)

Eine Rotormaschine ist ein typisches elektromechanisches Gerät: Die Verschlüsselung erfolgt sowohl über die beweglichen Teile als auch über die elektrische Verkabelung. Der Mechanismus ist Teil des Schlüssels; der Schaltplan der andere Teil. Die Bedienung wird anhand der Codiermaschine Enigma M3 erklärt, einer Rotormaschine mit einigen Besonderheiten. Zu beachten ist, dass der „Reflektor“ und die „Steckplatine“ spezifisch für die Enigma M3 und M4 sind.

Kommutator und Rotoren

Im vereinfachten Schaltplan der Codiermaschine Enigma sehen wir oben im Bild vier sich bewegende Rotoren.^[8] Jeder dieser Rotoren enthält auf jeder Seite einen Ring mit 26 Kontakten.^[9] Alle Kontakte links sind mit 1 Kontakt rechts verbunden, jedoch nicht in der gleichen Reihenfolge. Die Anzahl der möglichen Verdrahtungsarten eines Rotors hängt von der Anzahl der Kontakte ab: bei 26 Kontakten beträgt die Anzahl 26! = 403.291.461.126.605.635.584.000.000 (403 * 10²¹). Jeder Rotor kann in 26 Positionen gedreht werden. Die Zahl 26 basiert auf einem Alphabet aus 26 Buchstaben.

Das Kommutator rechts verbindet alle 26 Kontakte am rechten Rand des rechten Rotors mit dem feststehenden Teil der Maschine. Dieses Teil sieht aus wie ein feststehender Rotor und kann auf so viele Arten verdrahtet werden wie jeder andere Rotor: 26! Im Enigma M3 war die Sequenz jedoch "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ".

Die Verschlüsselung erfolgt durch die Verdrahtung der Rotoren in Kombination mit deren Position.

Die einfachsten Modelle von Rotormaschinen haben einen zweiten Kommutator auf der linken Seite und sind damit komplett. Die Verschlüsselung erfolgt durch Anschließen der Tastatur links und der Lampen rechts; Entschlüsselung durch Anschluss der Tastatur rechts und der Lampen links. Für die Enigma-Maschinen wurde eine andere Lösung gewählt: der Reflektor.

Reflektor

Der "Reflektor" oder "Umkehrwalze" ist ein typisches Merkmal von Enigma-Maschinen. Es handelt sich um einen Kommutator, von dem jeder Kontakt über 13 Drähte mit einem anderen Kontakt verbunden ist. Die Anzahl der möglichen Kombinationen beträgt 13! = 6.227.020.800. Die Funktion des Reflektors besteht darin, den Strom in umgekehrter Reihenfolge erneut durch die Rotoren zu leiten, diesmal durch einen anderen Kontakt.

Das Hinzufügen des Reflektors hat den Vorteil, dass Verschlüsselung und Entschlüsselung gleich sind. Dadurch wird ein aufwändiger Schalter mit 2 mal 26 Kontakten überflüssig und das Risiko von Fehlbedienungen wird reduziert. Der Nachteil ist eine Schwäche in der Verschlüsselung, die es den Alliierten ermöglichte, die Enigma-Codes schneller zu knacken, als es ohne den Zusatz eines Reflektors möglich gewesen wäre.

Steckplatine

Ebenfalls typisch für die Enigma ist die Hinzufügung einer "Steckplatine": Mittels eines Kabelsatzes können die Kontakte zwischen Tastatur und Lampen einerseits und die Kontakte des Kommutators andererseits in anderer Reihenfolge verbunden werden . Durch das Hinzufügen der Steckplatine wurde die Verschlüsselung erheblich stärker.

Bedienung (mechanisch)

Bei Rotormaschinen ist ein wichtiger Aspekt der Verschlüsselung der mechanische Betrieb des Systems. Nach jedem codierten Buchstaben werden die Rotoren von der Maschine in eine neue Position gebracht. Zwei Aspekte bestimmen die Stärke der Verschlüsselung: die Länge eines kompletten Zyklus (bis alle Rotoren wieder in ihrer Ausgangsposition sind) und die Vorhersagbarkeit der Bewegung der Rotoren. Die Enigma schnitt beim ersten Punkt weniger gut ab, als es hätte sein können, und beim letzten Punkt regelrecht schlecht. Es ist sehr schwierig, einen Mechanismus zu entwickeln, der schwer vorherzusagen ist.

Stärke der Verschlüsselung

Die Stärke der Verschlüsselung bei Rotormaschinen hängt ab von:

• die Anzahl der Kontakte an den Rotoren
• die Anzahl der im Verschlüsselungsteil enthaltenen Rotoren
• die Länge des mechanischen Zyklus
• die Vorhersagbarkeit der Bewegung der Rotoren
• die Schlüsselverwaltung

Die Stärke der Verschlüsselung einer Rotormaschine ist groß, solange die interne Verkabelung der Rotoren niemandem bekannt ist, der die Verbindung belauschen möchte. Wenn dies bekannt ist, nimmt die Festigkeit erheblich ab. Wenn auch der mechanische Aufbau bekannt ist, nimmt die Festigkeit noch weiter ab.

Ab dem Moment, in dem der Gegner eine identische Maschine bauen kann, hängt die Stärke der Verschlüsselung allein von den einzustellenden Schlüsseln ab. Bei einer Rotormaschine mit fest verdrahteten Rotoren können diese bestehen aus:

• die Kombination von Rotoren in der Maschine: Normalerweise sind mehr Rotoren vorhanden, als gleichzeitig in die Maschine passen. Je größer die Auswahl, desto stärker die Verschlüsselung.
• beim Enigma M3 und M4:
  • die Anzahl der Reflektoren zur Auswahl
  • mit der Steckplatine
• die Schlüsselverwaltung

Nüsse

• Kahn, David ([1967]1996) Die Codebrecher. Die umfassende Geschichte der Geheimkommunikation von der Antike bis zum Internet. Überarbeitet und aktualisiert.. Scribner ISBN 0684831309
• der Löwe, Karl (2003) Die niederländische Erfindung der Rotormaschine, 1915-1923. Kryptologie
• Bauer, Friedrich L. (1999) Ein Fehler in der Geschichte der Rotorverschlüsselungsgeräte. Kryptologie
• Dorril, Stephen (2000) MI6. In der verdeckten Welt des Geheimdienstes Ihrer Majestät. Kostenlose Presse ISBN 0743203798