Enigma-Maschine
Simulieren, verschlüsseln und entschlüsseln Sie mit der deutschen Enigma-Chiffriermaschine des Zweiten Weltkriegs. Wählen Sie die Umkehrwalze, drei Walzen, ihre Ringstellungen und Grundstellungen sowie das Steckerbrett, geben Sie dann Ihre Nachricht ein und beobachten Sie, wie die Walzen weiterschalten. Enigma ist reziprok: Dieselben Einstellungen verschlüsseln und entschlüsseln zugleich, sodass es keinen getrennten Entschlüsselungsmodus gibt. Alles läuft in Ihrem Browser.
Enigma ist reziprok: Derselbe Maschinenaufbau verschlüsselt und entschlüsselt zugleich. Um eine Nachricht zu lesen, stellen Sie Walzen, Ringe, Stellungen und Steckerbrett genau auf die zur Verschlüsselung verwendeten Einstellungen ein, fügen den Geheimtext ein, und das Ergebnis ist der ursprüngliche Klartext. Es gibt keine getrennte Entschlüsselungsschaltfläche.
Umkehrwalze
Walzen
Links (langsam)
Mitte
Rechts (schnell)
Ringstellungen
Grundstellungen
Steckerbrett
Das Steckerbrett vertauscht Buchstaben paarweise vor und nach den Walzen. Geben Sie Paare wie AB CD EF ein; jeder Buchstabe darf nur einmal verwendet werden. Lassen Sie es leer, wenn keine Vertauschungen erfolgen sollen. Leerzeichen und andere Zeichen werden ignoriert.
Geben Sie oben Text ein, um das Enigma-Ergebnis hier zu sehen.
So verwenden Sie Enigma-Maschine
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Umkehrwalze und Walzen wählen
Wählen Sie die Umkehrwalze, B oder C, und wählen Sie die drei Walzen von I bis V für den linken, mittleren und rechten Platz. Der übliche Referenzaufbau ist Umkehrwalze B mit den Walzen I, II und III.
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Die Ringstellungen einstellen
Geben Sie die drei Ringstellungen als Buchstaben ein, etwa AAA. Die Ringstellung dreht die Verdrahtung jeder Walze gegenüber ihrem mit Buchstaben versehenen Ring und verändert das Ergebnis.
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Die Grundstellungen einstellen
Geben Sie die drei Grundstellungen als Buchstaben ein, etwa AAA. Dies sind die Stellungen, auf die die Walzen gedreht werden, bevor Sie zu tippen beginnen, sichtbar in den Walzenfenstern. Zum Entschlüsseln verwenden Sie dieselben Grundstellungen, die zur Verschlüsselung verwendet wurden.
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Steckerbrett-Paare hinzufügen
Geben Sie wahlweise Steckerbrett-Paare wie AB CD EF ein. Jedes Paar vertauscht zwei Buchstaben vor und nach den Walzen, und jeder Buchstabe darf nur einmal verwendet werden. Lassen Sie das Feld leer, wenn kein Steckerbrett verwendet werden soll.
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Tippen und das Ergebnis ablesen
Geben Sie Ihre Nachricht ein oder fügen Sie sie ein, und das Ergebnis erscheint sofort, während die Walzenfenster in der Live-Berechnung weiterschalten. Da Enigma reziprok ist, verschlüsseln und entschlüsseln dieselben Einstellungen, sodass Sie das Ergebnis kopieren, herunterladen oder einen Link teilen können, der das Werkzeug mit genau Ihrem Maschinenaufbau und Ihrem Text wieder öffnet.
Die Enigma-Maschine verstehen
Was ist die Enigma-Maschine?
Die Enigma-Maschine ist ein elektromechanisches Walzen-Chiffriergerät, das der deutsche Ingenieur Arthur Scherbius um 1918 erfand. Sie sieht aus wie eine Schreibmaschine in einem Holzkasten: eine Tastatur, ein Lampenfeld aus 26 aufleuchtenden Buchstaben darüber, ein Satz drehbarer Räder, die Walzen genannt werden, und ein Steckerbrett mit Kabeln an der Vorderseite. Drückt man einen Buchstaben, fließt ein elektrischer Strom durch das Steckerbrett, über die Walzen und eine Umkehrwalze und wieder zurück, um einen anderen Buchstaben auf dem Lampenfeld aufleuchten zu lassen. Dieser leuchtende Buchstabe ist der Geheimtext. Jeder Tastendruck dreht außerdem die Walzen weiter, sodass derselbe Klartextbuchstabe bei jedem Auftreten anders verschlüsselt wird, was Enigma zu einer polyalphabetischen Chiffre macht und nicht zu einer einfachen Substitution.
Vom deutschen Militär übernommen und stetig verbessert, wurde Enigma im gesamten Zweiten Weltkrieg zum Rückgrat der geheimen Kommunikation NS-Deutschlands. Die Deutschen hielten sie wegen der überwältigenden Zahl möglicher Einstellungen für unbrechbar. Sie irrten sich: Polnische Mathematiker unter Führung von Marian Rejewski rekonstruierten die Maschine und ihre Verdrahtung in den frühen 1930er Jahren, und ihre Arbeit wurde im britischen Bletchley Park von Alan Turing, Gordon Welchman und vielen anderen fortgeführt, deren Entschlüsselungsarbeit weithin als kriegsverkürzend gilt. Dieses Werkzeug bildet die übliche Drei-Walzen-Enigma I nach, die vom deutschen Heer und von der Luftwaffe verwendet wurde.
Wie die Enigma-Maschine funktioniert
Ein Enigma-Aufbau hat vier Funktionsteile. Das Steckerbrett vertauscht mit Kabeln Buchstabenpaare vor und nach dem Walzensatz. Die Walzen sind Räder, die so verdrahtet sind, dass jeder der 26 Eingangskontakte mit einem verwürfelten Ausgangskontakt verbunden ist; diese Maschine verwendet jeweils drei, ausgewählt und angeordnet aus einem Satz von fünf. Die Umkehrwalze sitzt am äußersten Ende und sendet den Strom durch eine feste Paarung wieder durch die Walzen zurück. Das Lampenfeld zeigt dann das Ergebnis. Das Signal macht somit einen Hin- und Rückweg: Steckerbrett, rechte Walze, mittlere Walze, linke Walze, Umkehrwalze, linke Walze, mittlere Walze, rechte Walze, Steckerbrett und schließlich die Lampe.
Drei Einstellungen passen die Maschine für einen bestimmten Tag oder eine bestimmte Nachricht individuell an. Die Ringstellung dreht die Verdrahtung jeder Walze gegenüber ihrem mit Buchstaben versehenen Ring. Die Grundstellung ist die Stellung, auf die jede Walze gedreht wird, bevor man zu tippen beginnt, sichtbar durch kleine Fenster. Die Steckerbrett-Paare fügen eine letzte Schicht von Vertauschungen hinzu. Vor jedem einzelnen Tastendruck rücken die Walzen wie ein Kilometerzähler vor, sodass die Verdrahtung, durch die der Strom fließt, nie zweimal hintereinander dieselbe ist. Die Live-Berechnung unter dem Werkzeug zeigt die drei Walzenfenster, wie sie für jeden Buchstaben Ihrer Nachricht weiterschalten.
Durchgerechnetes Beispiel
Stellen Sie die Maschine auf ihre am häufigsten genannte Referenzkonfiguration ein: Umkehrwalze B, Walzen I, II und III von links nach rechts, alle drei Ringstellungen auf A, alle drei Grundstellungen auf A und ein leeres Steckerbrett. Tippen Sie nun fünf A. Der erste Tastendruck schaltet die rechte Walze weiter, und der Strom durchläuft seinen Hin- und Rückweg, um die Lampe B aufleuchten zu lassen. Tippt man die übrigen A, wobei die Walze jedes Mal weiterschaltet, leuchten D, dann Z, dann G, dann O. Der Klartext AAAAA verschlüsselt sich somit zu BDZGO, ein klassischer Test, der bestätigt, dass die Walzen korrekt verdrahtet sind.
Da Enigma reziprok ist, verwendet das Entschlüsseln genau dieselben Einstellungen. Stellen Sie alle drei Walzen wieder auf ihre Grundstellungen A, lassen Sie alles andere unverändert und tippen Sie den Geheimtext BDZGO. Heraus kommt AAAAA, die ursprüngliche Nachricht. Der identische Aufbau hat den Text wiederhergestellt, weshalb dieses Werkzeug keinen getrennten Entschlüsselungsmodus hat: Sie stellen einfach die zur Verschlüsselung verwendeten Einstellungen wieder her und tippen den Geheimtext wieder ein.
Die Umkehrwalze und die Reziprozität
Die Umkehrwalze ist es, die Enigma reziprok macht. Da sie die 26 Leitungen symmetrisch paart, ist der Weg, den der Strom von einer Taste zu einer Lampe nimmt, exakt umkehrbar: Lässt das Drücken von A bei einer bestimmten Walzenkonfiguration G aufleuchten, so würde bei derselben Konfiguration das Drücken von G A aufleuchten lassen. Da das Weiterschalten der Walzen nur von den Einstellungen und der Position des Buchstabens in der Nachricht abhängt und nie von den Buchstaben selbst, ist das Entschlüsseln mit dem Verschlüsseln identisch, sobald die Maschine auf dieselbe Ausgangsstellung zurückgesetzt ist. Ein Verfahren, ein Aufbau, beide Richtungen.
Die Umkehrwalze schuf auch Enigmas berühmtesten Fehler: Ein Buchstabe kann sich niemals in sich selbst verschlüsseln. Da der Strom stets auf einer anderen Leitung zurückkommt als auf der, die er verlassen hat, kann A zu jedem Buchstaben außer A werden. Das klingt harmlos, doch es gab den Codeknackern ein mächtiges Werkzeug an die Hand. Vermuteten sie, dass ein Stück Klartext, ein sogenannter Crib, irgendwo in einer Nachricht stand, so konnten sie es am Geheimtext entlangschieben und sofort jede Position verwerfen, an der ein Buchstabe mit sich selbst übereinstimmte, was die Suche drastisch eingrenzte. Eine zur Bequemlichkeit gedachte Konstruktion verschaffte den Alliierten einen Ansatzpunkt.
Walzenfortschaltung und der Doppelschritt
Die Walzen drehen sich wie die Räder eines Kilometerzählers, jedoch mit einer Besonderheit. Die rechte Walze schaltet bei jedem Tastendruck weiter. Jede Walze hat eine Übertragskerbe, und wenn eine Walze über diese Kerbe hinausschaltet, schiebt sie die Walze zu ihrer Linken um eine Stelle vor. So rückt, nachdem die rechte Walze eine volle Umdrehung vollendet und ihre Kerbe erreicht hat, die mittlere Walze vor; nachdem die mittlere Walze schließlich ihre Kerbe erreicht hat, rückt die linke Walze vor. Deshalb wiederholt sich die Maschine nur langsam: Mit drei Walzen ist der vollständige Zyklus Tausende von Buchstaben lang.
Es gibt eine wohlbekannte Unregelmäßigkeit, den Doppelschritt. Wegen der Art, wie die Schalthebel ineinandergreifen, rückt die mittlere Walze, wenn sie in ihrer eigenen Übertragsstellung steht, beim nächsten Tastendruck gemeinsam mit der linken Walze vor, und sie war beim vorherigen Tastendruck bereits durch die rechte Walze vorgerückt worden, sodass sie sich scheinbar zweimal in rascher Folge bewegt. Jeder originalgetreue Enigma-Simulator muss diese Anomalie nachbilden, und dieses Werkzeug tut es; Sie können in der Live-Berechnung beobachten, wie es geschieht, wenn die mittlere Walze nahe ihrer Kerbe steht. Das Weiterschalten exakt richtig hinzubekommen ist wesentlich, denn schon ein einziger falscher Schritt würde jeden nachfolgenden Buchstaben verfälschen.
Wie der Enigma-Code gebrochen wurde
Der erste Durchbruch kam aus Polen. 1932 nutzte der Mathematiker Marian Rejewski, der mit Jerzy Rozycki und Henryk Zygalski im polnischen Chiffrenbüro arbeitete, die Permutationstheorie und eine gestohlene Liste von Einstellungen, um die innere Verdrahtung der militärischen Enigma zu rekonstruieren, eine lange für unmöglich gehaltene Leistung. Die Polen bauten elektromechanische Hilfsmittel und lasen den deutschen Funkverkehr jahrelang mit, dann teilten sie kurz vor dem Krieg alles mit Großbritannien und Frankreich. Dieses Geschenk war das Fundament, auf dem Bletchley Park aufbaute.
In Bletchley Park entwarfen Alan Turing und Gordon Welchman die Bombe, eine Maschine, die rasch riesige Mengen von Walzeneinstellungen durchprobierte, um den Tagesschlüssel zu finden. Ihr Angriff stützte sich auf den Fehler, dass kein Buchstabe sich selbst verschlüsselt, auf Cribs aus vorhersehbarem Klartext wie Wetterberichten und Standardwendungen sowie auf Bedienfehler wie wiederverwendete oder nachlässige Spruchschlüssel. Als Deutschland Walzen und Stecker hinzufügte, wurde die Arbeit schwieriger, doch die Entschlüsselung hörte nie auf. Die so gewonnenen Erkenntnisse, mit dem Decknamen Ultra, gelten weithin als kriegsverkürzend und lebensrettend, und sie halfen mit, den Grundstein für das moderne Rechnen zu legen.
Ist die Enigma-Chiffre sicher?
Nach den Maßstäben ihrer Zeit war Enigma beeindruckend, mit rund 159 Trillionen möglichen Einstellungen, sobald die Walzenwahl, die Ringstellungen, die Grundstellungen und zehn Steckerbrettkabel zusammengezählt sind. Doch die bloße Schlüsselzahl ist nicht dasselbe wie Sicherheit. Strukturelle Fehler, vor allem dass kein Buchstabe sich selbst verschlüsselt, vorhersehbare Nachrichteninhalte und menschliches Versagen ließen Analytiker mit den richtigen Maschinen und Methoden die Tagesschlüssel immer wieder von Neuem wiederherstellen. Gegen einen modernen Computer bietet selbst eine perfekt bediente Enigma überhaupt keinen Schutz.
Heute wird die Enigma-Chiffre für das, was sie lehrt, und für ihre außergewöhnliche Geschichte studiert und geschätzt. Sie ist eine der besten Arten, Walzenmaschinen, die polyalphabetische Substitution und die Frage zu verstehen, wie sorgfältige Kryptoanalyse eine Chiffre bezwingt, und sie taucht ständig in Museen, Filmen, Rätseln und Capture-the-Flag-Wettbewerben auf. Zum Schutz echter Informationen sollten Sie sich stattdessen stets auf moderne, gut erprobte Algorithmen wie AES verlassen.
Häufig gestellte Fragen
Was ist die Enigma-Maschine?
Wie funktioniert die Enigma-Maschine?
Wie entschlüssle ich eine Enigma-Nachricht?
Können Sie ein Enigma-Beispiel zeigen?
Warum hat Enigma keine getrennte Entschlüsselungsschaltfläche?
Was sind Walzen, Ringstellungen und Grundstellungen?
Was ist das Steckerbrett?
Warum kann sich ein Buchstabe niemals in sich selbst verschlüsseln?
Wer hat den Enigma-Code gebrochen?
Wie sicher war die Enigma-Chiffre?
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