mini|Markenschild der Enigma mini|Die Schlüsselmaschine Enigma I (links am Bildrand: zwei separate Walzen)

Enigma () ist der Markenname und eine Sammelbezeichnung für eine Reihe von Rotor-Chiffriermaschinen, die seit den 1920er-Jahren zur Verschlüsselung von Nachrichten verwendet wurden. Im Zweiten Weltkrieg (1939–1945) wurden Enigma-Maschinen von den Achsenmächten eingesetzt, hauptsächlich von der Wehrmacht. Den Alliierten gelang es, die damit verschlüsselten Funksprüche nahezu kontinuierlich zu entziffern, was bis 1974 geheim gehalten wurde.

Dieser Artikel gibt eine Übersicht über die grundsätzliche Entwicklungsgeschichte der Enigma und ihre Funktionsweise. Dabei liegt der Schwerpunkt hier auf der im Jahr 1930 von der Reichswehr in Dienst gestellten Enigma I (sprich: „Enigma eins“), des während des Krieges am meisten verwendeten Modells. Zu den einzelnen Enigma-Modellen sowie zu speziellen Aspekten des Enigma-Chiffriersystems gibt es weiterführende Artikel mit teilweise deutlich ausführlicheren Erläuterungen.

Geschichte

mini|Patentzeichnung von 1923

Noch während der Zeit des Ersten Weltkriegs (1914–1918) suchten die deutschen Militärs nach einem Ersatz für die inzwischen veralteten, umständlichen und unsicheren manuellen Verschlüsselungsverfahren, wie Codebücher (siehe auch: Zimmermann-Depesche), ÜBCHI, ABC-Chiffre oder ADFGX, die bis dahin verwendet wurden. Hierfür kamen maschinelle Verfahren in Betracht, weil sie eine einfachere Handhabung und eine verbesserte kryptographische Sicherheit versprachen. Mit Einführung der elektrischen Schreibmaschine und des Fernschreibers zu Beginn des 20. Jahrhunderts kamen zum Teil unabhängig voneinander und nahezu gleichzeitig mehrere Erfinder auf die Idee des Rotor-Prinzips zur Verschlüsselung von Texten.

Erfinder der Enigma ist Arthur Scherbius (1878–1929), dessen erstes Patent hierzu vom 23. Februar 1918 stammt (siehe auch: Enigma-Patente). Im Frühjahr 1917 stand er in Diensten des Waffen- und Munitionsbeschaffungsamts (WuMBA) und war vom Kriegsministerium beauftragt worden, eine geeignete Schlüsselmaschine zu entwickeln. Ein Jahr später führte er eine erste von mindestens drei Probemaschinen vor, die zur Anzeige Glühlämpchen verwendeten. Im April 1918 war er dazu zunächst im Großen Hauptquartier in Spa und wenige Wochen später im Reichsmarineamt in Berlin.Claus Taaks: Scherbius and the Enigma – Political, Economic and Military Conditions. HistoCrypt 2023, S. 170–179. Die Kaiserliche Marine testete die Maschine und lobte deren „gute Schlüsselsicherheit“, kam aber zu dem Schluss, dass „vorläufig bei der Art des Marine-Schlüsselverkehrs die Anwendung von Maschinen nicht lohnen würde“.Friedrich L. Bauer: Historische Notizen zur Informatik. Springer, Berlin 2009, S. 49. ISBN 3-540-85789-3.

mini|Die „Handels­maschine“ (1923) war nach den „Probe­maschinen“ (1918) die erste in einer langen Reihe von Enigma-Modellen. Nach dem Krieg beschlossen einige Investoren, die Maschine für zivile Anwendungen zu vermarkten. Zur Fertigung wurde am 9. Juli 1923 die Chiffriermaschinen-Aktiengesellschaft (ChiMaAG) in Berlin gegründet. Das erste in etwas größeren Stückzahlen gefertigte Modell war 1923 eine „schreibende“ Enigma, genannt die „Handelsmaschine“ (Bild). Sie nutzte keine Glühlämpchen zur Textausgabe, sondern wie Schreibmaschinen ein Typenrad. Ihr folgte ein Jahr später die „Schreibende Enigma“, auch als „Typenhebelchiffriermaschine“ bezeichnet, die statt des Typenrads übliche Typenhebel verwendete. Die neuen Chiffriermaschinen wurden kommerziell auf Messen zum Kauf angeboten, erwiesen sich jedoch als wenig zuverlässig und wurden kein kommerzieller Erfolg.

Da die deutschen Militärs eine Wiederholung der inzwischen bekannt gewordenen kryptographischen Katastrophe des Ersten Weltkriegs unbedingt vermeiden wollten, betrachteten sie die neue Art der maschinellen Verschlüsselung als die sicherste Lösung.Simon Singh: Geheime Botschaften. Carl Hanser Verlag, München 2000, S. 177. ISBN 3-446-19873-3. Im Jahr 1926 wurde ein anderes Enigma-Modell, nun wieder mit Glühlämpchen, zunächst von der Reichsmarine unter dem Namen „Funkschlüssel C“, zwei Jahre später auch vom Heer versuchsweise eingesetzt und verschwand daraufhin vom zivilen Markt. Es wurde fortan weiterentwickelt und ab 1927 zunächst in Stückzahlen von einigen Hundert im Geheimen gefertigt. Als „kryptographische Komplikation“ erhielt es zusätzlich ein geheimes „Schaltbrett“ an der Frontplatte, aus dem etwas später das Enigma-Steckerbrett wurde. Am 1. Juni 1930 wurde dieses Modell unter dem Namen „Enigma I“ von der Reichswehr offiziell in Dienst gestellt und in den folgenden Jahren in großer Serie gefertigt. Man schätzt, dass insgesamt etwa 40.000 Enigma-Maschinen hergestellt wurden.Friedrich L. Bauer: Decrypted Secrets, Methods and Maxims of Cryptology. Springer, Berlin 2007 (4. Aufl.), S. 123, ISBN 3-540-24502-2.

Arthur Scherbius erlebte den kommerziellen Erfolg seiner Idee nicht mehr. Er war am 13. Mai 1929 den tödlichen Verletzungen erlegen, die er sich kurz zuvor bei einem Verkehrsunfall zugezogen hatte. Unter der am 31. Juli 1935 in Berlin neu gegründeten Firma „Chiffriermaschinen Gesellschaft Heimsoeth und Rinke oHG“,David Kenyon und Frode Weierud: Enigma G – The counter Enigma. Cryptologia 44:5, 2020, S. 385–420, doi:10.1080/01611194.2019.1661134. kurz „Heimsoeth & Rinke“ (H&R), wurde die Geschäftstätigkeit unter der Leitung von Rudolf Heimsoeth und Elsbeth Rinke fortgesetzt. Unter Federführung ihres Oberingenieurs Willi Korn, der seit 1926 bei der ChiMaAG war, wurde die Enigma-Produktfamilie verbessert und erweitert. Neben der Enigma I, die während des Zweiten Weltkriegs das auf deutscher Seite am häufigsten benutzte Maschinenschlüsselverfahren verkörperte, kamen im Laufe der Zeit auch andere Modelle und Varianten der Enigma zum Einsatz, beispielsweise die Enigma-G bei der deutschen Abwehr (Geheimdienst) oder ab Oktober 1941 die Enigma-M4 im Nachrichtenverkehr der deutschen Kriegsmarine.

Nach Ende des Krieges wurden die beispielsweise in der Schweiz vorhandenen Maschinen eine Zeit lang dort weiterverwendet und von Schweizer Soldaten auch in Korea genutzt.Max Rüegger: Erinnerungen eines Korea-Funkers – Die Arbeit mit der Chiffriermaschine ENIGMA. 2016. Abgerufen: 24. August 2018. In Norwegen von der Wehrmacht zurückgelassene Exemplare wurden dort modifiziert und als „Norenigma“ eingesetzt.

Prinzip

mini|Die wichtigsten Funktions­gruppen der Enigma I

Alle Enigma-Glühlampenchiffriermaschinen, wie insbesondere die Enigma I, bestehen im Wesentlichen aus der Tastatur zur Buchstabeneingabe, einem Walzensatz zur Verschlüsselung und einem Glühlampenfeld zur Anzeige.Arthur O. Bauer: Funkpeilung als alliierte Waffe gegen deutsche U‑Boote 1939–1945. Selbstverlag, Diemen Niederlande 1997, S. 31. ISBN 3-00-002142-6. Bei der Enigma I sind es drei Walzen, die nebeneinander unabhängig drehbar angeordnet sind und ausgetauscht werden können. Zum Austausch standen zunächst nur drei und ab 1938 dann insgesamt fünf Walzen zur Verfügung.

Drückt man eine Buchstabentaste, so fließt elektrischer Strom durch den Walzensatz und lässt eine Anzeigelampe aufleuchten.Francis Harry Hinsley, Alan Stripp: Codebreakers – The inside story of Bletchley Park. Oxford University Press, Reading, Berkshire 1993, S. 85. ISBN 0-19-280132-5. Der aufleuchtende Buchstabe entspricht der Verschlüsselung des gedrückten Buchstabens. Da sich bei jedem Tastendruck die Walzen ähnlich wie bei einem mechanischen Kilometerzähler weiterdrehen, ändert sich das geheime Schlüsselalphabet nach jedem Buchstaben.

Aufbau mini|Innere Mechanik der Maschine: Hinten links der Walzensatz (Reflektor B mit den drei Rotoren) und rechts das Batteriegehäuse, davor das Lampenfeld (ohne Glühlämpchen) sowie die Tastaturhebel

Die Enigma I inklusive Holzgehäuse wiegt rund 12 kg und die äußeren Abmessungen (L×B×H) betragen etwa 340 mm × 280 mm × 150 mmFrancis Harry Hinsley, Alan Stripp: Codebreakers – The inside story of Bletchley Park. Oxford University Press, Reading, Berkshire 1993, S. 83. ISBN 0-19-280132-5. (Daten ohne Gehäuse: 10,35 kg und 310 mm × 255 mm × 130 mm).

Ihr Erfinder sagte: „Die Maschine ist ganz ähnlich einer Schreibmaschine gebaut und wird auch genau wie diese bedient.“Arthur Scherbius: „Enigma“ Chiffriermaschine. Elektrotechnische Zeitschrift, 1923, S. 1035. Die Buchstabenlampen und Eingabetasten sind bei den meisten Enigma-Modellen (Ausnahmen sind die chronologisch vor der Enigma-D hergestellten) ähnlich der im deutschen Sprachraum heute gebräuchlichen QWERTZ-Belegung angeordnet. Jedoch sind die Buchstaben P und L abweichend davon an die äußeren Ränder der unteren Reihe verschoben:

Q W E R T Z U I O A S D F G H J K P Y X C V B N M L

Es gab auch Enigma-Modelle, die Ziffern aufwiesen, wie die Enigma-D oder die Enigma-Z, oder sogar Sonderzeichen, wie die Enigma-G. Die Enigma-B kannte auch Umlaute und in einer speziellen Variante den im Schwedischen verwendeten Buchstaben Å.

Die Maschine nutzt drei auswechselbare rotierende Walzen (Rotoren) mit jeweils 26 Stellungen. Bei Heer und Luftwaffe waren diese auf einem außen auf der Walze befindlichen drehbaren Ring mit den Zahlen 01 bis 26 bezeichnet. Bei der Kriegsmarine verwendete man stattdessen die Buchstaben A bis Z. Der Ring lässt sich unabhängig von der Walze in eine beliebige von 26 Positionen einstellen (Ringstellung). Rechts der drei drehbaren Walzen (Walzensatz) befindet sich eine unbewegliche Eintrittswalze (ETW). Links befindet sich die Umkehrwalze (UKW) als Reflektor, die, im Gegensatz zu vielen frühen Enigma-Maschinen, bei den meistverwendeten Modellen, insbesondere bei der Enigma I, weder drehbar noch für den Anwender austauschbar ist. Alle Walzen sind über 26 einzelne Schleifkontakte miteinander elektrisch verbunden.

Als zusätzliche „kryptographische Komplikation“ ist an der Gerätefront ein Steckerbrett mit doppelpoligen Steckbuchsen für jeden der 26 Buchstaben angebracht. Die Buchsenanordnung entspricht der Tastaturbelegung.

Funktion Beim Drücken einer Buchstabentaste wird die rechte Walze um einen Schritt weitergedreht und ein Stromkreis geschlossen, der solange geschlossen bleibt, wie die Taste gedrückt ist. Bei beispielsweise der Buchstabentaste A wird der Batteriestrom über die Taste A zur gleichnamigen Buchse im Steckerbrett durchgeschaltet. Ist dort die Buchse A mit einer anderen Buchse durch ein von außen angebrachtes Kabel verbunden („gesteckert“), so wird A mit einem anderen Buchstaben vertauscht. Ist kein Kabel gesteckt („ungesteckert“), dann gelangt der Strom direkt zum Kontakt A der Eintrittswalze.

Angenommen, der Buchstabe A sei ungesteckert, dann wird der Strom über die Eintrittswalze zum Eingangskontakt A der rechten Walze geleitet. Deren Verdrahtung bewirkt eine Substitution (Ersetzung) des Buchstabens durch einen anderen oder durch denselben. Der Strom, der am Eingangskontakt A von rechts eintritt, verlässt die Walze auf deren linken Seite am Ausgangskontakt B (siehe Bild „Stromfluss“ obere Hälfte). So wird durch die rechte Walze der Buchstabe A durch B ersetzt.

mini|StromflussObere Hälfte: A wird in G verschlüsseltUntere Hälfte: A wird in C verschlüsselt Der Strom gelangt nun über den Kontakt B in die mittlere Walze. Da es bei der Verdrahtung einer Walze durchaus möglich ist, dass ein Eingangskontakt mit dem gleichnamigen Ausgangskontakt verbunden ist, bleibt B hier unverändert. Der Strom verlässt über Kontakt B die mittlere Walze und tritt in die linke Walze ein. Deren Verdrahtung sorgt dafür, dass der Strom vom Eingangskontakt B zum Ausgangskontakt D geleitet wird. Der Strom hat nun alle drei (drehbaren) Walzen einmal durchlaufen und die Umkehrwalze erreicht. Sie hat nur Kontakte auf der rechten Seite und verbindet Buchstaben paarweise, beispielsweise D mit E.