Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Hvað er Enigma og hvaða þátt átti hún í seinni heimsstyrjöldinni?

Orðið enigma þýðir ráðgáta. Nafnið Enigma er hins vegar tengt mjög fullkominni dulmálsvél sem Þjóðverjar notuðu í síðari heimsstyrjöldinni. Hún var svipuð ritvél að stærð og hægt var að flytja hana auðveldlega á milli staða. Með henni mátti auðveldlega breyta venjulegu ritmáli yfir á mjög flókið dulmál. Sömuleiðis mátti beita vélinni til að þýða kóðuð skilaboð yfir á venjulegan læsilegan texta.

Enigma hefur hlotið mikla athygli nú nokkru eftir síðari heimsstyrjöld vegna þess að árið 1974 upplýstu Bretar að bandamenn hefðu rofið dulmál Þjóðverja. Þetta hafði mikil áhrif á gang stríðsins og telja sumir að fyrir vikið hafi stríðinu lokið allt að tveimur árum fyrr en ella.

Þrátt fyrir að vera afskaplega fullkomin þá bjó Enigma yfir göllum á sviði dulmálskóðunar. Til að ráða dulmálið urðu bandamenn þó að nýta sér mistök notenda Enigma og gallaðar notkunarreglur dulmálsvélarinnar auk þess sem þeir komust yfir Enigma-dulmálsvélar og bækur sem innihéldu dulmálskóða.

Vélin sjálf

Enigma samanstóð af lyklaborði, dulkóðunarbúnaði og ljósaborði. Dulkóðunarbúnaðinn þurfti að stilla eftir flóknum reglum. Síðan sló notandinn á lyklaborðið og þá lýstist upp sá bókstafur sem verið var að kóða eða afkóða. Innviðir Enigma samanstóðu af lyklaborði, snúanlegum hjólum (þ. Walzen) á sameiginlegum öxli sem kóðuðu skilaboðin og búnaði sem sneri hjólunum við sérhvern áslátt. Nákvæm útfærsla var mismunandi en oftast snerist hjólið lengst til hægri um eitt hak við hvern áslátt á meðan hin hjólin snerust stöku sinnum. Vegna hreyfingar hjólanna breyttist dulmálið við hvern áslátt.


Hér má sjá venjulega þriggja hjóla Enigmavél sem þýski herinn notaði. Fremst má sjá innstungubrettið, þar fyrir ofan lyklaborðið og ljósaborðið. Efst við lokið sést svo í þrjú stillanleg hjól sem kóðuðu skilaboðin. Neðst beggja vegna á lokinu sjást innstungurnar sem notaðar voru til að para saman bókstafi á innstungubrettinu.

Rafgeymir var tengdur við lyklaborðið og veitti strauminn sem fór í gegnum fast inntakshjól (þ. Eintrittwalze). Þaðan fór straumurinn í gegnum hjólin sem rugluðu og breyttu boðunum. Eftir að hafa verið leiddur í gegnum hjólin fór straumurinn í spegilhjól (þ. Umkehrwalze) sem varpaði honum aftur til baka í gegnum hjólin en nú í gegnum aðra leið til lampanna. Spegilhjólið fjölgaði breytunum til muna en hafði mjög slæman ágalla því það kom í veg fyrir að stafur væri táknaður með sjálfum sér. Það kom til með að nýtast dulmálsbrjótum bandamanna afskaplega vel. Elstu gerðir Enigma voru ekki búnar spegilhjólinu og að auki bættist síðar við innstunguborð (þ. Steckerbrett) sem fólst í því að hægt var að víxla tengingum allt að þrettán bókstafspara frá lyklaborði til inntakshjóls til að rugla boðin enn frekar.

Hjólin voru hönnuð mismunandi og því voru þau merkt: I, II, III og svo framvegis til aðgreiningar. Þau gátu mest verið átta talsins en notandinn notaði einungis þrjú til fjögur. Sérhver tenging rafmagnsvíra í gegnum hvert hjól vísaði til ákveðins stafs í stafrófinu. En með því að færa til hjólin breyttist tengingin úr til dæmis A yfir í R á milli hjóla I og II. Þegar hjólin voru orðin nokkur auk þess sem þau breyttu sífellt um stillingu þá margfölduðust möguleikarnir sem upphaflegi stafurinn gat breyst í. Raunar var um 17.576 möguleika að ræða ef notast var við þrjú hjól (26*26*26 – miðað við 26 stafi í stafrófinu.) Spegilhjólið auðveldaði notkun vélarinnar til þýðingar dulmálsskeyta en það kom í veg fyrir að bókstafir væru dulkóðaðir með sér sjálfum. Þetta nýttu bandamenn sér þegar þeir brutu Enigma-kóðann.

Innstungubrettið gerði Enigma afskaplega öfluga dulmálsvél. Með því voru bókstafir paraðir saman en það þýddi að ef slegið var á S sem var parað við B þá breyttist S í B áður en það fór í hjólin. Sama gerðist náttúrlega þegar boðin komu til baka úr spegilhjólinu. Fyrir tilkomu innstungubrettisins var hægt að leysa dulmál fyrri vélanna með útreikningi á blaði en eftir tilkomu brettisins urðu bandamenn að koma sér upp sérstökum vélum, bombes, til að ráða Enigma.

Fyrir þá sem hafa gaman af stærðfræði fylgir hér með reikniformúla fyrir dulkóðun Enigma-vélar. Við skulum gera ráð fyrir að notuð sé algeng landhers/flughers Enigma-vél með þremur hjólum. Látum I tákna innstungubrettið, S spegilhjólið og V, M, H tákna vinstri, miðju og hægri hjólin. Þar sem hjólin snúast við hvern áslátt lyklaborðsins þarf að bæta við einni breytu enn, ρi, sem telur talnaröðina á hjólunum þremur. Breyturnar i, j og k tákna snúning mismunandi hjóla. Dulmálskóðunin, D, væri þá táknuð sem:

D=I(ρi-i)(ρj-j)(ρk-k)S(ρkV-1ρ-k)(ρjM-1ρ-j)(ρiH-1ρ-i)I-1

Notkunarreglur Þjóðverja voru hannaðar til að auka enn frekar á öryggi Enigma. Dulmálsskeyti var takmarkað við 250 stafi til að minnka líkur á að bandamenn réðu skeytin. Mismunandi deildir innan þýska hersins notuðust við ólík samskiptakerfi sem hvert hafði mismunandi stillingar fyrir Enigma-vélarnar, til að mynda notaðist kafbátaflotinn (þ. Unterseebootswaffe) um tíma við kerfi sem þeir nefndu Tríton. Sérhvert samskiptakerfi notaðist svo við dulmálskóðunarbækur sem giltu í tiltekinn tíma. Í þessum bókum voru allar upphafsstillingar Enigma tilteknar. Þær giltu í skamman tíma, yfirleitt einn dag, og samanstóðu af: hjólaröðun (þ. Walzenlage) sem tiltók hvaða hjól ætti að nota og í hvaða röð, upphafsstillingu hjólanna sem tiltók bókstafinn sem hvert hjól byrjaði á og var mismunandi fyrir hvert skeyti. Þá var innri hjólastillingum (þ. Ringstellung) líka breytt sem fól í sér hvar vírarnir innan í hjólunum tengdust stafrófsstillingum. Að lokum var svo tiltekin innstungustillingin (þ. Steckerverbindungen) sem ákvarðaði innstungutengin. Allar þessar upphafsstillingar tryggðu að sérhvert tákn gat kóðast á 10.114 mismunandi vegu ef ekki var reynt að beita vitrænum aðferðum við að afkóða dulmálið.

Upphafsstillingum hjólanna var síðan breytt fyrir hvert skeyti. Til þess að viðtakandinn vissi hver stillingin væri notuðust Þjóðverjar fyrst við sömu byrjunarupphafsstillingu (þ. Grundstellung) fyrir alla notendur. Sendandinn notaði þá stillingu til að senda tvítekin boð um hvaða upphafsstillingu hann ætlaði að beita í skeytinu sem hann myndi senda í kjölfarið. Síðan stillti hann yfir í sína stillingu og sendi boðin. Þessi aðferð reyndist Þjóðverjum dýrkeypt og opnaði leiðina fyrir dulmálsbrjótendur bandamanna inn í myrkviði Enigma. Síðar meir breyttu Þjóðverjar um aðferðir, hættu notkun byrjunarupphafsstillingar og létu sendandann senda sína stillingu ókóðaða. Þeir hættu einnig að tvítaka upphafsstillinguna í maí 1940.

Saga dulmálsvélarinnar.

Enigma var fundin upp árið 1918 af verkfræðingnum Arthur Scherbius og ætluð til notkunar í viðskiptaheiminum. Vélin var seld í nokkrum útgáfum víða um lönd, meðal annars í Bandaríkjunum, en naut þó takmarkaðrar hylli þar til hermálayfirvöld og ríkisstjórnir, þar á meðal nasistar, veittu möguleikum hennar athygli.

Þýski flotinn (þ. Kriegsmarine) keypti vélar og notaði þær lítillega breyttar frá og með 1926 undir nafninu Útvarpskóði C (þ. Funkschlüssel C). Þýski herinn (þ. Reichswehr) þróaði sömuleiðis sína eigin útgáfu, Enigma G, árið 1928. Tveim árum síðar kom svo nýrri útgáfa Enigma I. Herinn þróaði sömuleiðis Enigma II sem nota mátti sem vélritunarvél. Nýrri útgáfa hersins bauð upp á mun meiri margbreytileika við dulmálið svo herinn fékk flotann til að nota vélar sömu gerðar árið 1934. Þær voru bæði öruggari og sömuleiðis var auðveldara að skiptast á upplýsingum á milli þessara stofnana. Flotinn fór hins vegar fram á að vélarnar notuðu þrjú hjól af fimm mögulegum og var flotavélin nefnd Funkschlüssel M eða M3.

Ári síðar tók flugherinn (þ. Luftwaffe) upp Enigma-vél hersins. Herinn fjölgaði sömuleiðis hjólunum upp í þrjú af fimm mögulegum árið 1939 auk þess sem hann endurbætti samskiptareglur sínar. Flotinn átti síðar eftir að taka upp Enigma-vélar sem notuðust við þrjú af átta hjólum en árið 1942 tók hann upp fjögurra hjóla Enigma-vélar, M4, sem þjónuðu samskiptum kafbáta. Til viðbótar þessum vélum notaði Leyniþjónusta hersins (þ. Abwehr) sérstaka útgáfu af Enigma sem gekk meðal annars undir nöfnunum Abwehr Enigma og Zahlwerk Enigma.

Spánverjar, Svisslendingar og ítalski flotinn (i. La Regia Marina) notuðu sömuleiðis Enigma í hernaðarskyni. Þær vélar voru ekki eins vel útfærðar og stórveldin áttu auðvelt með að rjúfa dulmál þeirra.

Talið er að um 100.000 Enigma vélar hafi verið framleiddar og eftir seinni heimsstyrjöld seldu bandamenn þessar vélar til fjölda vanþróaðra ríkja því þær voru enn þá taldar vera öruggar. Enn er hægt að kaupa slíkar vélar á uppboðsmörkuðum þar sem þær hafa selst á allt að 20.000 bandaríkja dollara.

Áhrif afkóðunar Enigma-dulmálsins í stríðinu.

Þrír pólskir stærðfræðingar, Jerzy Rozycki, Henryk Zygalski and Marian Rejewski, áttu heiðurinn af að rjúfa Enigma dulmálið strax árið 1933. Þeim tókst það með aðstoð Frakka sem létu þeim í té ljósmyndaða notendahandbók Enigma sem njósnari þeirra, Hans Thilo Schmidt, hafði útvegað þeim. Með þessum upplýsingum tókst Pólverjunum að smíða eftirlíkingu af Enigma vél og rjúfa kóðann með því að vinna út frá tvíteknum upphafsstillingum Þjóðverja við hverja dulmálssendingu. Þannig gátu þeir lesið dulmálskóða Þjóðverja allt til 1938. En breytingar Þjóðverja árið 1939 urðu Pólverjum ofviða og þeir létu bandamönnum allar upplýsingar sínar í té. Höfuðstöðvar dulmálsbrjóta Breta í Bletchley Park, þar sem nærri 12.000 manns unnu þegar á leið stríðið, tóku nú við glímunni við Enigma. Þeir smíðuðu vélar, svokallaðar bombas, samkvæmt forskrift stærðfræðisnillingsins Alans Turings til að vinna á dulmálinu. Upplýsingar sem Bretar náðu að vinna úr Enigma og öðrum dulmálum Þjóðverja síðar í stríðinu hlutu nafnið Ultra og voru þær meðhöndlaðar svo háleynilega að einungis æðstu menn Breta og Bandaríkjamanna fengu að vita af þeim – og einnig Sovétmenn sem höfðu komið fyrir njósnara í Bletchley Park.


Alan Turing (1912-1954) var stærðfræðisnillingur sem leiddi hóp dulmálsbrjóta í glímunni við Engima og lagði töluverðan skerf til hönnunar fyrstu tölvunnar Colossus. Hann fór ekki dult með samkynhneigð sína og fyrir vikið snerust stjórnvöld gegn honum. Hann mátti þola opinbera niðurlægingu og réttarhöld og svo fór að hann framdi sjálfsmorð.

Það var ekki fyrr en vorið 1941 sem tókst að lesa nóg út úr kóðunum til að nýta sér það á vígvellinum. Í marsmánuði nýttust upplýsingarnar Bretum í sjóorrustunni við ítalska flotann við Matapan. Síðar um haustið fengu bandamenn aðgang að öllum samskiptum hersveita Þjóðverja í N-Afríku og reyndist það ómetanleg hjálp.

Mesta ógnin sem steðjaði að Bretum í stríðinu var baráttan við kafbátana og þeir settu í forgang úrlausn Enigma-kóða þýska kafbátaflotans. En sífelldar breytingar kóðans og tæknibúnaðar Enigma voru Bretum ofraun. Nauðsynlegt var að komast yfir bæði dulmálslykla og Enigma-vélar. Fyrir ótrúlegt lán heppnaðist þeim þetta þegar þeir fönguðu tvo vopnaða þýska togara við Noregsstrendur í apríl 1940 og mars 1941 og kafbátinn U-110 tveim mánuðum síðar. Þetta varð til þess að nú fóru Bretar smám saman að geta lesið kóða þýska flotans. Þeir áttuðu sig sömuleiðis á því að birgða- og veðurskip Þjóðverja væru einnig búin Enigma-vélum. Þeir gerðu því út sérstaka leiðangra til að hertaka slík skip í maí og júní. Með töku tveggja slíkra skipa gátu Bretar nú farið að þýða skeyti þýska flotans jafnóðum og þau voru send. Þrátt fyrir að Bretar reyndu að fela slóð sína grunaði Karl Dönitz, yfirmann þýska kafbátaflotans, að ekki væri allt með felldu þegar kafbátum hans gekk æ verr að finna skipalestir auk þess sem ráðist var á kafbáta úti á rúmsjó. En dulmálsfræðingar Enigma fullvissuðu hann um að kóðinn væri órjúfanlegur. Samt var gripið til ýmissa varúðarráðstafana í kjölfarið, meðal annars var bætt við fjórða hjólinu í Enigma-vélina í febrúar 1942. Fyrir vikið gátu kóðabrjótarnir í Bletchley Park ekki rofið dulmálið fyrr en í desember. Á sama tíma jukust skipstapar bandamanna til muna. Enn áttu eftir að líða átta mánuðir þar til unnt væri að afkóða skeyti kafbátaflotans jafnóðum og þau voru send.

En hvernig hafði lestur bandamanna á Enigma skeytunum áhrif á stríðið? Þetta var eitt af úrslitaatriðunum í orrustunni í Atlantshafinu því það gerði bandamönnum kleift að finna kafbáta Þjóðverja og stýra skipalestum framhjá kafbátahjörðum þeirra á sama tíma og Bretar voru mjög aðþrengdir. Þýðing dulmálssendingar frá þýska orrustuskipinu Bismark gerði Bretum kleift að finna það og sökkva því. Einnig gátu bandamenn fundið hvar birgðaskip Þjóðverja leyndust úti á rúmsjó og elt þau uppi. Lestur dulmálsskeyta hafði sömuleiðis mikil áhrif á bardaga í N-Afríku því hann gerði Bretum bæði kleift að ráðast á birgðalínur möndulveldanna og þeir vissu hvar og hvernig Erwin Rommel, yfirmaður hersveita Þjóðverja í N-Afríku, myndi ráðast gegn þeim. Að síðustu má geta þess að bandamönnum var fyllilega ljóst hvar varnarlið Þjóðverja voru staðsett í Frakklandi í júní 1944, í þann mund sem innrás bandamanna vofði yfir, með upplýsingum úr Enigma. Að auki vissu þeir hvernig Þjóðverjar myndu bregðast við innrás, að helstu foringjar þeirra væru ósammála um varnaraðferðir og að blekking bandamanna um innrás í Frakkland við Calais hefði heppnast fullkomlega.

Frekara lesefni á Vísindavefnum:

Heimildir og myndir:

Útgáfudagur

31.12.2004

Spyrjandi

Baldur Árnason, f. 1988

Höfundur

Skúli Sæland

sagnfræðingur

Tilvísun

Skúli Sæland. „Hvað er Enigma og hvaða þátt átti hún í seinni heimsstyrjöldinni?“. Vísindavefurinn 31.12.2004. http://visindavefur.is/?id=4692. (Skoðað 31.8.2014).

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Erasmus frá Rotterdam

1469-1536

Hollenskur hugvísindamaður og guðfræðingur á endurreisnartímanum. Gagnrýndi ýmis útbreidd trúaratriði þess tíma en vildi bæta kirkjuna innan frá.