Symulator maszyny Enigma

Wczytaj przykład

Maszyna miała tylko 26 klawiszy liter, więc spacji, cyfr i znaków interpunkcyjnych nie da się wpisać. Operatorzy zapisywali liczby słownie, a kropkę oznaczali literą X.

Wynik

BDZGO

wpisano 5 liter

Aby odszyfrować, ustaw te same wirniki, pierścienie, tablicę wtyczek i pozycję startową, a potem wpisz szyfrogram — Enigma jest sama sobie odwrotnością.

Jak korzystać z symulatora maszyny Enigma

1. 1. Ustaw maszynę. Wybierz reflektor, a potem dla każdej pozycji — lewej, środkowej i prawej — wirnik, jego ustawienie pierścienia oraz literę widoczną w okienku na starcie.
2. 2. Podłącz tablicę wtyczek. Wpisz do dziesięciu par liter, na przykład AV BS CG; każda para zamienia dwie litery przy wejściu i ponownie przy wyjściu.
3. 3. Wpisz wiadomość, w polu albo na klawiszach. Maszyna miała tylko 26 klawiszy liter, więc spacje, cyfry i znaki interpunkcyjne są pomijane — operatorzy zapisywali liczby słownie, a kropkę oznaczali literą X.
4. 4. Obserwuj działanie. Okienka pokazują wirniki po ostatnim naciśnięciu, tablica lampek zapala ostatnią literę, a droga sygnału i dziennik śledzą każde naciśnięcie.
5. 5. Odszyfruj tymi samymi ustawieniami. Ustaw te same wirniki, pierścienie, tablicę wtyczek i pozycję startową, a potem wpisz szyfrogram. Trzy przykłady wczytują opublikowane przypadki testowe.

Jak działa Enigma I

Naciśnięcie klawisza wykonuje dwie czynności, w tej kolejności. Najpierw wirniki się przesuwają: prawy wirnik zawsze przechodzi o jedną pozycję dalej, a wycięcie na jego pierścieniu przenosi środkowy wirnik o jedno miejsce raz na obrót. Potem prąd płynie od klawisza przez tablicę wtyczek, trzy wirniki od prawej do lewej, reflektor, wirniki ponownie od lewej do prawej i tablicę wtyczek jeszcze raz, i zapala lampkę.

Każdy wirnik to stałe przemieszanie alfabetu, a jego obracanie przesuwa je względem liter, więc ten sam klawisz zapala za każdym razem inną lampkę. Reflektor łączy litery w pary, dzięki czemu maszyna jest sama sobie odwrotnością — i nigdy nie zaszyfruje litery na nią samą. Z wirnikami I, II i III, reflektorem B, pierścieniami AAA i pozycją startową AAA, wpisanie AAAAA zapala B, D, Z, G i O: standardowy pierwszy test każdego symulatora Enigmy.

Ustawienia pierścieni i podwójny krok

Ustawienie pierścienia (Ringstellung) obraca okablowanie względem pierścienia z literami, a wycięcie zostaje przy literach. Przy pierścieniach BBB zamiast AAA te same pięć naciśnięć klawiszy daje EWTYX.

Środkowy wirnik ma słynną osobliwość: gdy dojdzie do własnej pozycji przeskoku, przesuwa się znowu przy kolejnym naciśnięciu klawisza i zabiera ze sobą wirnik lewy. Startując z ADU przy wirnikach I, II i III, okienka pokazują kolejno ADV, AEW, a potem BFX — środkowy wirnik przeszedł z D na E i od razu na F. Wczytaj przykład Podwójny krok, aby to zobaczyć.

Przykład krok po kroku: wiadomość z pierścieniami i tablicą wtyczek

Pełna wiadomość wczytuje przykład z artykułu o Enigmie w niemieckiej Wikipedii: reflektor B, wirniki I IV III, pierścienie 16 26 08 (P Z H) i wtyczki AD CN ET FL GI JV KZ PU QY WX. Operator wybrał pozycję startową QWE, wpisał swój klucz wiadomości RTZ, zobaczył EWG i wysłał QWE EWG jawnym tekstem.

Odbiorca ustawia QWE, wpisuje EWG i odczytuje RTZ z lampek. Ustawiony na RTZ szyfrogram EJZLB SYEQP DWDUE EJJOU PSOFL B… zamienia się w XAACH ENXAA CHENX ISTGE RETTE T…: Aachen ist gerettet, czyli „Aachen zostało ocalone” — z X zamiast spacji i kropek, nazwą miejscowości podwojoną i CH zapisanym jako Q, zgodnie z konwencjami niemieckich wiadomości wojskowych.

Łamanie Enigmy: Rejewski, Bletchley Park i Turing

Arthur Scherbius zgłosił patent na maszynę wirnikową w 1918 roku i sprzedał pierwszą handlową Enigmę w 1923. Marynarka niemiecka przyjęła zmodyfikowaną wersję w 1926, armia dodała tablicę wtyczek w 1928, a Enigma I była w służbie od 1930. Polscy matematycy złamali ją jako pierwsi: około grudnia 1932 Marian Rejewski z Biura Szyfrów Wojska Polskiego, posługując się teorią permutacji oraz dziennymi kluczami, które Francuzi zdobyli od niemieckiego szpiega Hansa-Thilo Schmidta, odtworzył połączenia wirników. Wraz z Jerzym Różyckim i Henrykiem Zygalskim zbudował arkusze Zygalskiego oraz elektromechaniczną bombę, by znajdować dzienne ustawienia, a w lipcu 1939 roku w Pyrach pod Warszawą Polacy podzielili się wszystkim z francuskimi i brytyjskimi kryptologami.

W Bletchley Park Alan Turing zaprojektował brytyjską bombę, która sprawdzała ustawienia wirników względem cribu — zwykłego tekstu, którego kryptoanalitycy spodziewali się w wiadomości — a diagonalna tablica Gordona Welchmana sprawiła, że działała znacznie skuteczniej; pierwsza bomba została zainstalowana w marcu 1940. Ponieważ żadna litera nie szyfruje się na siebie, odgadnięte słowo nie mogło stanąć tak, by litera nałożyła się sama na siebie, co pomagało w dopasowywaniu cribów. Informacje wywiadowcze z Enigmy i innych szyfrów, o kryptonimie Ultra, były istotnym wsparciem aliantów.

Czy Enigma była bezpieczna?

Na papierze była silna: trzy z pięciu wirników w kolejności, ich pozycje startowe i dziesięć par wtyczek dają 158 962 555 217 826 360 000 ustawień — około 1,6 × 10²⁰, czyli 67 bitów — przed ustawieniami pierścieni. Upadła przez swoją konstrukcję i sposób użycia: żadna litera nie stawała się sobą, operatorzy wysyłali przewidywalne zwroty i — aż do maja 1940 — wpisywali klucz wiadomości dwa razy. Dziś komputer odzyskuje ustawienia Enigmy z samego szyfrogramu, więc ten symulator służy do nauki, a nie do tajemnicy.

Najczęstsze pytania

Jak działa maszyna Enigma?

Każde naciśnięcie klawisza najpierw przesuwa wirniki, a potem wysyła prąd przez tablicę wtyczek, trzy wirniki, reflektor, wirniki ponownie w odwrotnym kierunku i tablicę wtyczek, by zapalić lampkę. Ponieważ wirniki poruszają się przy każdym naciśnięciu, każda litera jest szyfrowana innym alfabetem, więc powtórzona litera w wiadomości nie powtarza się w szyfrogramie.

Czym jest anomalia podwójnego kroku w Enigmie?

Środkowy wirnik przesuwa się przy dwóch kolejnych naciśnięciach klawiszy, gdy dojdzie do własnej pozycji przeskoku: raz, gdy prawy wirnik go tam przesunie, i ponownie przy następnym naciśnięciu, gdy zabiera ze sobą lewy wirnik. Startując z ADU przy wirnikach I, II i III, okienka pokazują ADV, AEW, BFX. Wiele symulatorów robi to źle; ten jest sprawdzany właśnie pod tym kątem.

Dlaczego Enigma nie może zaszyfrować litery na nią samą?

Z powodu reflektora: zawsze łączy literę z inną, więc prąd wraca innym przewodem i zapalona lampka nigdy nie odpowiada naciśniętemu klawiszowi. Dzięki temu maszyna była sama sobie odwrotnością, ale zdradzała kryptoanalitykom, gdzie odgadnięte słowo nie mogło się znaleźć.

Jak odszyfrować wiadomość Enigmy?

Ustaw ten sam reflektor, kolejność wirników, pierścienie, tablicę wtyczek i pozycję startową, których użył nadawca, a potem wpisz szyfrogram: lampki odczytają tekst jawny. Wiadomości z czasów wojny miały też zaszyfrowany klucz wiadomości, więc odbiorca najpierw odszyfrowywał ten klucz, a dopiero potem ustawiał wirniki według niego.

Kto złamał szyfr Enigmy?

Pierwsze złamanie było polskie: Marian Rejewski odtworzył połączenia wirników około grudnia 1932 roku i wraz z Jerzym Różyckim i Henrykiem Zygalskim odczytywał ruch Enigmy przez lata przed wojną. Od 1939 roku prace kontynuowano w Bletchley Park, gdzie Alan Turing, Gordon Welchman i tysiące innych osób — wiele z nich kobiet obsługujących bomby — zamieniły to w przemysłową operację.