Der Autoscritcher war eine elektromechanisch betriebene kryptanalytische Maschine, die gegen Ende des Zweiten Weltkriegs von US-amerikanischer Seite entwickelt und eingesetzt wurde, um den mithilfe der Schlüsselmaschine Enigma verschlüsselten Nachrichtenverkehr der deutschen Wehrmacht zu entziffern. Ab Anfang 1945 wurde eine elektronische Version entwickelt, genannt der Superscritcher, die jedoch erst nach Kriegsende, im Jahr 1946, fertiggestellt werden konnte.
Auf der anderen Seite des Atlantiks, im englischen Bletchley Park (B.P.),Gordon Welchman: The Hut Six Story – Breaking the Enigma Codes. Allen Lane, London 1982; Cleobury Mortimer M&M, Baldwin Shropshire 2000, ISBN 0-947712-34-8, S. 11. wurde etwa zeitgleich der sogenannte Giant („Gigant“) entwickelt, ein funktionales Pendant zum Autoscritcher. Hierbei wurden vier Turing-Bombes miteinander verbunden.Dermot Turing: The American Army Bombe. In: HistoCrypt 2021 – Proceedings of the 4th International Conference on Historical Cryptology. S. 140.
Der Name Autoscritcher stammt ab vom griechischen Wort (deutsch: „selbst“) und dem englischen Verb to scritch, welches, speziell auf dem Gebiet der Kryptanalyse, die systematische Abarbeitung von Hypothesen unter Berücksichtigung weiterer Randbedingungen beschreibt,Tony Sale: The Bletchley Park 1944 Cryptographic Dictionary. Publikation, Bletchley Park, 2001, S. 72. Abgerufen: 16. Jan. 2012. PDF; 0,4 MB vielleicht im Deutschen etwas frei mit „durchnudeln“ zu übersetzen.
Hintergrund mini|Enigma-Walzensatz mit drei rotierenden Walzen und ganz links hier der Umkehrwalze B. Aufgabe des Autoscritchers war die Erschließung der unbekannten und häufig wechselnden Verdrahtung der Umkehrwalze D.
Während des Zweiten Weltkriegs wurde das Rückgrat der deutschen Kryptographie durch die Enigma gebildet, die von allen drei Wehrmachtteilen, Heer, Luftwaffe und Kriegsmarine, zur Verschlüsselung ihres geheimen Nachrichtenverkehrs eingesetzt wurde. Bereits lange vor dem Krieg, noch im Jahr 1932, war polnischen Kryptoanalytikern um den jungen Marian Rejewski der erste Einbruch in das Enigma-System gelungen. Darauf aufbauend, gelang es britischen Codeknackern in Bletchley Park mit Beginn des Krieges deutsche Funksprüche abzufangen und, ab Januar 1940, zunächst die von der Luftwaffe und später auch die vom Heer mit der Enigma I verschlüsselten Nachrichten zu entziffern. Auch die von der deutschen Marine mithilfe der Enigma M3 und – besonders kriegswichtig – die mit der von den deutschen U-Booten eingesetzten Maschine Enigma M4 verschlüsselten Funksprüche blieben, im Gegensatz zu den deutschen Hoffnungen und Annahmen, für die Briten kein Geheimnis. Ihnen gelang es vielmehr, mithilfe besonderer kryptanalytischer Geräte, wie der Turing-Bombe, den verschlüsselten Nachrichtenverkehr der Wehrmacht nahezu während des gesamten Zweiten Weltkriegs kontinuierlich zu brechen und die daraus gewonnenen Informationen unter dem Decknamen „Ultra“ gewinnbringend zu nutzen.Gordon Welchman: The Hut Six Story – Breaking the Enigma Codes. Allen Lane, London 1982; Cleobury Mortimer M&M, Baldwin Shropshire 2000, ISBN 0-947712-34-8, S. 230.
Gegen Ende des Krieges, genauer zum 1. Januar 1944, begann die Luftwaffe in einem Teil ihrer Schlüsselnetze eine innovative Walze einzusetzen, nämlich die Umkehrwalze D (Foto siehe Pröse S. 40),Michael Pröse: Chiffriermaschinen und Entzifferungsgeräte im Zweiten Weltkrieg – Technikgeschichte und informatikhistorische Aspekte. Dissertation Technische Universität Chemnitz, Leipzig 2004, S. 40. die sich im Gegensatz zu allen anderen Walzen der Enigma dadurch auszeichnet, dass ihre Verdrahtung durch den Benutzer schlüsselabhängig geändert werden konnte.Philip Marks: Umkehrwalze D: Enigma's rewirable reflector – Part 1. Cryptologia, Volume XXV, Nummer 2, April 2001, S. 107. Die deutschen Kryptographen beseitigten so eine wesentliche Schwäche der Enigma, die darin begründet war, dass, wie bei den „alten“ Umkehrwalzen (UKW A, B und C), die Verdrahtung der Walzen der Enigma starr war und sich niemals änderte (siehe auch: Enigma-Walzen). So verwehrten sie ihren britischen und amerikanischen „Gegenspielern“ die dort quasi im industriellen Maßstab genutzte Einbruchsmöglichkeit in den geheimen deutschen Funkverkehr, freilich ohne, dass die Deutschen dies wussten oder auch nur ahnten.
Die UKW D hätte aufgrund der deutlichen Vergrößerung der kombinatorischen Komplexität der Enigma-Maschine auf alliierter Seite fatale Konsequenzen bewirken können, und einen völligen Verlust der Entzifferungsfähigkeit der Enigma verursachen können, falls diese Walze schlagartig und flächendeckend eingeführt worden wäre. Dies bestätigt ein Zitat aus einem kurz nach dem Krieg verfassten amerikanischen Untersuchungsbericht:
Tatsächlich wurde die Umkehrwalze D jedoch nicht schlagartig und flächendeckend eingeführt, sondern, vermutlich aufgrund kriegsbedingter Produktionsengpässe und auch, wie inzwischen durch den damals mitverantwortlichen deutschen Kryptologen Erich Hüttenhain bekannt, wegen ihrer beschwerlichen und fehlerträchtigen Handhabung nur gelegentlich und in wenigen Schlüsselkreisen eingesetzt, beispielsweise von der Luftwaffe in Norwegen, während zumeist weiterhin die altbekannte UKW B gebraucht wurde – ein fataler kryptographischer Fehler.
Dieser Fehler erlaubte es den Alliierten, die Funktionsweise und den Gebrauch der UKW D zu erschließen und spezielle kryptanalytische „Knackmaschinen“ zu entwickeln, deren Hauptaufgabe darin bestand, den drei bis vier Mal pro Monat im Abstand von etwa sieben bis zwölf Tagen erfolgten VerdrahtungsänderungenFriedrich L. Bauer: Entzifferte Geheimnisse. Methoden und Maximen der Kryptologie. 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Springer, Berlin u. a. 2000, S. 118. der UKW D auf der Spur zu bleiben und sich so die kriegswichtige Fähigkeit zur Entzifferung des deutschen Nachrichtenverkehrs zu erhalten.
Der Autoscritcher Im Kriegsjahr 1944 wurde der Autoscritcher als eine der kryptanalytisch leistungsfähigsten elektromechanischen Maschinen von der Signal Security Agency (SSA) der US Army entwickelt und aufgebaut. Dabei kam die damals bewährte Relaistechnologie zum Einsatz, die aus der Telefonvermittlungstechnik bekannt und verfügbar war.David J. Crawford, Philip E. Fox (Hrsg.): The Autoscritcher and the Superscritcher: Aids to Cryptanalysis of the German Enigma Cipher Machine. IEEE Annals of the History of Computing, Volume 14, Nummer 3, 1992, S. 9.
Für den exhaustiven (vollständigen) kryptanalytischen Angriff auf den Schlüsselraum der Enigma hätten prinzipiell 5·4·3 = 60 Walzenlagen und 26·26·26 = 17.576 Walzenstellungen untersucht werden müssen. Das kryptanalytische Grundprinzip des Autoscritchers nutzte jedoch eine prinzipielle Schwäche der Enigma aus, die darin bestand, dass sich die Walzenstellung der linken Walze im Walzensatz nur alle 650 Buchstaben änderte, was aufgrund der vorgeschriebenen Höchstlänge der Funksprüche von 250 BuchstabenHugh Sebag-Montefiore: ENIGMA – The battle for the code. Cassell Military Paperbacks, London 2004, ISBN 0-304-36662-5, S. 404. nur selten einmal in einem Spruch passierte. Daher konnten sich die alliierten Kryptoanalytiker mit dem sogenannten „Zwei-Walzen-Angriff“ () allein auf die 5·4 = 20 möglichen Kombinationen der mittleren und rechten Walze beschränken und mussten nicht alle 60 Kombinationen des Walzensatzes „durchnudeln“. Zusätzlich verwendeten sie die Methode der „allgemeinen Stecker“ (general Stecker approach) und konnten so die Anzahl der bei zwei Walzen durchzuprüfenden Walzenstellungen von 26·26 = 676 Möglichkeiten weiter auf nur 26 mögliche relative Stellungen reduzieren.Philip Marks: Umkehrwalze D: Enigma's rewirable reflector – Part 3. Cryptologia, Volume XXV, Nummer 4, Okt. 2001, S. 296. So gelang es ihnen, den Suchraum von ursprünglich 60 Walzenlagen mal 17.576 Walzenstellungen, also 1.054.560 (mehr als eine Million) Möglichkeiten der Enigma auf lediglich 20·26 = 520 zu untersuchende Fälle zu reduzieren.
Kern der Untersuchung für jeden dieser 520 Fälle waren einzelne Verarbeitungsschritte. Dazu wurde für den jeweils betrachteten Buchstaben des Klartextes und des Geheimtextes für eine bestimmte Textposition, von den Kryptoanalytikern auf Englisch als Constatation bezeichnet, ein Steckerpartner für den Geheimbuchstaben und ein Steckerpartner für den Klarbuchstaben exhaustiv angenommen. Im Gegensatz zur praktisch unüberschaubaren Aufgabe, alle Möglichkeiten für das komplette Steckerbrett der Enigma durchzuprobieren (dafür gibt es mehr als 150 Billionen Steckmöglichkeiten, siehe auch: Schlüsselraum im Enigma-Hauptartikel), ist die Aufgabe, alle Steckerpartner für einen einzigen gegebenen Buchstaben durchzuprobieren, sehr einfach, denn es gibt hierfür nur 26 Möglichkeiten. Diese wurden elektromechanisch geschaltet und jeweils ermittelt, zu welchen Verdrahtungen dies bei der unbekannten „virtuellen, dicken“ Umkehrwalze führt. Als virtuelle, dicke Umkehrwalze wurde dabei die Zusammensetzung von unbekannter UKW D und der ebenso unbekannten linken rotierenden Walze betrachtet, die zunächst nicht als getrennt aufgefasst wurden. Die beschriebene Untersuchung wurde automatisch für bis zu zwanzig unterschiedliche Textpositionen durchgeführt und deren Ergebnisse verglichen.
Der Vergleich konnte drei unterschiedliche Ergebnisse erbringen. Erstens eine sogenannte Confirmation („Bestätigung“). Dies bedeutete, dass eine mögliche widerspruchsfreie (Teil-)Lösung gefunden war und es sich lohnte, die Untersuchung möglicherweise bis zur vollständigen Lösung fortzusetzen. Zweitens war es möglich, das als Ergebnis zwar keine Bestätigung aber auch kein Widerspruch auftrat. Dies wurde als Non-Contradiction („Nicht-Widerspruch“) bezeichnet. In diesem Fall war man so schlau wie zuvor und musste weitere Textpositionen untersuchen oder, auf die Gefahr hin, die echte Lösung zu übersehen, die Untersuchung hier abbrechen. Als drittes Ergebnis konnte ein Widerspruch (Contradiction) ermittelt werden. Im Grunde war dies ein hochwillkommenes Ergebnis, denn so konnte nach dem Grundprinzip Reductio ad absurdum () eine der vielen Möglichkeiten sicher verworfen werden. Sobald dieser Widerspruchsnachweis für alle bis auf eine Lösungsmöglichkeit gelungen war, hatte man die korrekte Lösung gefunden.
Der Autoscritcher konnte früh im Jahr 1945, also noch während der Zeit des Zweiten Weltkriegs, in Betrieb genommen werden und war in der Lage, etwa zehn Verarbeitungsschritte pro Sekunde durchzuführen.David J. Crawford, Philip E. Fox (Hrsg.): The Autoscritcher and the Superscritcher: Aids to Cryptanalysis of the German Enigma Cipher Machine. IEEE Annals of the History of Computing, Volume 14, Nummer 3, 1992, S. 15. Ein menschlicher Bediener musste die Maschine nach jeder Teiluntersuchung auf eine neue der 26 möglichen unterschiedlichen relativen Walzenstellungen von mittlerer und rechter Walze einstellen und danach den Walzensatz tauschen. Insgesamt waren zwanzig verschiedene Walzensätze zu untersuchen. Die Laufzeit betrug etwa drei und eine halbe Stunde pro Walzenlage, also in Summe maximal 70 Stunden.Philip Marks: Umkehrwalze D: Enigma's rewirable reflector – Part 3. Cryptologia, Volume XXV, Nummer 4, Okt. 2001, S. 297.
Der Autoscritcher wurde erfolgreich bei der Ermittlung der Verdrahtung der UKW D eingesetzt. Der erste „Bruch“ gelang am 18. Februar 1945, zwei weitere am 6. März desselben Jahres. Insgesamt erledigte der Autoscritcher 21 Durchläufe, von denen vier erfolgreich waren und acht weitere vorzeitig abgebrochen werden konnten, da der Schlüssel auf andere Weise ermittelt worden war oder ein besserer Crib verfügbar war.Philip Marks: Umkehrwalze D: Enigma's rewirable reflector – Part 3. Cryptologia, Volume XXV, Nummer 4, Okt. 2001, S. 303. Nur ein einziges Exemplar des Autoscritchers wurde jemals gefertigt, da von Anfang an beabsichtigt war, als Nachfolger den Superscritcher zu entwickeln.
Der Superscritcher