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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Die ENIGMA
Vorlesungsvertretung Elliptische Kurven und Kryptographie
Franziska Jahnke
WWU Munster
17.06.15
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Geschichte der Enigma – Entwicklung
Die Enigma ist eine mechanische Verschlusselungsmaschine, die imzweiten Weltkrieg eingesetzt wurde.
• erste mechanische Verschlusselungsmaschinen werden nachdem ersten Weltkrieg entwickelt werden fortlaufend verbessert
• als Erfinder der Enigma gilt Arthur Scherbius (1878–1929,Enigma-Patent 1918)
• Herstellung ab 1934 im großen Stil
• Verwendung: Verschlusselung des Nachrichtenverkehrs desdeutschen Militars und anderer Dienste (SS, Polizei,Reichsbahn, . . . )
• Einsatz insgesamt ca. 100.000 Stuck
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Geschichte der Enigma – Entschlusselung
• Enigma galt als kryptographisch sicher
• Alliierten gelang es, die deutschen Funkspruche zu entziffernund vollstandig abzuhoren (Codename Ultra)
• ohne Kenntnis der Deutschen großer strategischer Vorteil!
• Schatzung: “Knacken” der Enigma verkurzt den zweitenWeltkrieg um 2–4 Jahre Rettung vieler Menschenleben auf allen Seiten des
Krieges
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Aufbau und Prinzip
Enigma Verschlusselungsmaschine mit BeschriftungFoto: Karsten Sperling
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Beispiel - Papier Enigma
Verwenden Sie die Papier Enigma mit den folgenden Einstellungen:
• linke Walze = I, mittlere Walze = II, rechte Walze = III
• Startposition der Walzen ist FMJ
Was ist die decodierte Nachricht zum Geheimtext JWNBUN?
1. Rechte Walze bewegt sich einen Schritt.
2. J geht auf A beim Ubergang zur rechten Walze, A geht auf Dbeim Ubergang zur mittleren Walze, D geht auf B beimUbergang zur linken Walze.
3. B geht auf V und wird auf der Umkehrwalze gespiegelt.
4. V A B H T
5. Also: J T.
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Beispiel - Papier Enigma
Verwenden Sie die Papier Enigma mit den folgenden Einstellungen:
• linke Walze = I, mittlere Walze = II, rechte Walze = III
• Startposition der Walzen ist FMJ
Was ist die decodierte Nachricht zum Geheimtext JWNBUN?
1. Rechte Walze bewegt sich einen Schritt.
2. J geht auf A beim Ubergang zur rechten Walze, A geht auf Dbeim Ubergang zur mittleren Walze, D geht auf B beimUbergang zur linken Walze.
3. B geht auf V und wird auf der Umkehrwalze gespiegelt.
4. V A B H T
5. Also: J T.
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Beispiel - Papier Enigma
Verwenden Sie die Papier Enigma mit den folgenden Einstellungen:
• linke Walze = I, mittlere Walze = II, rechte Walze = III
• Startposition der Walzen ist FMJ
Was ist die decodierte Nachricht zum Geheimtext JWNBUN?
1. Rechte Walze bewegt sich einen Schritt.
2. J geht auf A beim Ubergang zur rechten Walze, A geht auf Dbeim Ubergang zur mittleren Walze, D geht auf B beimUbergang zur linken Walze.
3. B geht auf V und wird auf der Umkehrwalze gespiegelt.
4. V A B H T
5. Also: J T.
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Beispiel - Papier Enigma
Verwenden Sie die Papier Enigma mit den folgenden Einstellungen:
• linke Walze = I, mittlere Walze = II, rechte Walze = III
• Startposition der Walzen ist FMJ
Was ist die decodierte Nachricht zum Geheimtext JWNBUN?
1. Rechte Walze bewegt sich einen Schritt.
2. J geht auf A beim Ubergang zur rechten Walze,
A geht auf Dbeim Ubergang zur mittleren Walze, D geht auf B beimUbergang zur linken Walze.
3. B geht auf V und wird auf der Umkehrwalze gespiegelt.
4. V A B H T
5. Also: J T.
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Beispiel - Papier Enigma
Verwenden Sie die Papier Enigma mit den folgenden Einstellungen:
• linke Walze = I, mittlere Walze = II, rechte Walze = III
• Startposition der Walzen ist FMJ
Was ist die decodierte Nachricht zum Geheimtext JWNBUN?
1. Rechte Walze bewegt sich einen Schritt.
2. J geht auf A beim Ubergang zur rechten Walze, A geht auf Dbeim Ubergang zur mittleren Walze,
D geht auf B beimUbergang zur linken Walze.
3. B geht auf V und wird auf der Umkehrwalze gespiegelt.
4. V A B H T
5. Also: J T.
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Beispiel - Papier Enigma
Verwenden Sie die Papier Enigma mit den folgenden Einstellungen:
• linke Walze = I, mittlere Walze = II, rechte Walze = III
• Startposition der Walzen ist FMJ
Was ist die decodierte Nachricht zum Geheimtext JWNBUN?
1. Rechte Walze bewegt sich einen Schritt.
2. J geht auf A beim Ubergang zur rechten Walze, A geht auf Dbeim Ubergang zur mittleren Walze, D geht auf B beimUbergang zur linken Walze.
3. B geht auf V und wird auf der Umkehrwalze gespiegelt.
4. V A B H T
5. Also: J T.
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Beispiel - Papier Enigma
Verwenden Sie die Papier Enigma mit den folgenden Einstellungen:
• linke Walze = I, mittlere Walze = II, rechte Walze = III
• Startposition der Walzen ist FMJ
Was ist die decodierte Nachricht zum Geheimtext JWNBUN?
1. Rechte Walze bewegt sich einen Schritt.
2. J geht auf A beim Ubergang zur rechten Walze, A geht auf Dbeim Ubergang zur mittleren Walze, D geht auf B beimUbergang zur linken Walze.
3. B geht auf V und wird auf der Umkehrwalze gespiegelt.
4. V A B H T
5. Also: J T.
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Beispiel - Papier Enigma
Verwenden Sie die Papier Enigma mit den folgenden Einstellungen:
• linke Walze = I, mittlere Walze = II, rechte Walze = III
• Startposition der Walzen ist FMJ
Was ist die decodierte Nachricht zum Geheimtext JWNBUN?
1. Rechte Walze bewegt sich einen Schritt.
2. J geht auf A beim Ubergang zur rechten Walze, A geht auf Dbeim Ubergang zur mittleren Walze, D geht auf B beimUbergang zur linken Walze.
3. B geht auf V und wird auf der Umkehrwalze gespiegelt.
4. V A
B H T
5. Also: J T.
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Beispiel - Papier Enigma
Verwenden Sie die Papier Enigma mit den folgenden Einstellungen:
• linke Walze = I, mittlere Walze = II, rechte Walze = III
• Startposition der Walzen ist FMJ
Was ist die decodierte Nachricht zum Geheimtext JWNBUN?
1. Rechte Walze bewegt sich einen Schritt.
2. J geht auf A beim Ubergang zur rechten Walze, A geht auf Dbeim Ubergang zur mittleren Walze, D geht auf B beimUbergang zur linken Walze.
3. B geht auf V und wird auf der Umkehrwalze gespiegelt.
4. V A B
H T
5. Also: J T.
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Beispiel - Papier Enigma
Verwenden Sie die Papier Enigma mit den folgenden Einstellungen:
• linke Walze = I, mittlere Walze = II, rechte Walze = III
• Startposition der Walzen ist FMJ
Was ist die decodierte Nachricht zum Geheimtext JWNBUN?
1. Rechte Walze bewegt sich einen Schritt.
2. J geht auf A beim Ubergang zur rechten Walze, A geht auf Dbeim Ubergang zur mittleren Walze, D geht auf B beimUbergang zur linken Walze.
3. B geht auf V und wird auf der Umkehrwalze gespiegelt.
4. V A B H
T
5. Also: J T.
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Beispiel - Papier Enigma
Verwenden Sie die Papier Enigma mit den folgenden Einstellungen:
• linke Walze = I, mittlere Walze = II, rechte Walze = III
• Startposition der Walzen ist FMJ
Was ist die decodierte Nachricht zum Geheimtext JWNBUN?
1. Rechte Walze bewegt sich einen Schritt.
2. J geht auf A beim Ubergang zur rechten Walze, A geht auf Dbeim Ubergang zur mittleren Walze, D geht auf B beimUbergang zur linken Walze.
3. B geht auf V und wird auf der Umkehrwalze gespiegelt.
4. V A B H T
5. Also: J T.
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Beispiel - Papier Enigma
Verwenden Sie die Papier Enigma mit den folgenden Einstellungen:
• linke Walze = I, mittlere Walze = II, rechte Walze = III
• Startposition der Walzen ist FMJ
Was ist die decodierte Nachricht zum Geheimtext JWNBUN?
1. Rechte Walze bewegt sich einen Schritt.
2. J geht auf A beim Ubergang zur rechten Walze, A geht auf Dbeim Ubergang zur mittleren Walze, D geht auf B beimUbergang zur linken Walze.
3. B geht auf V und wird auf der Umkehrwalze gespiegelt.
4. V A B H T
5. Also: J T.
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Schwierigkeiten beim Entschlusseln
• Innere Verdrahtung
weitgehend gelost durch die Arbeiten der polnischenKryptographen um Marian Rejewski
• Taglich wechselnde WalzeneinstellungenAuch wenn eine Nachricht mit Verschlusselung bekannt ist,kann man noch nicht alle anderen Nachrichten des Tagesentschlusseln.
Foto: Privatarchiv von M. Rejewskis Tochter
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Schwierigkeiten beim Entschlusseln
• Innere Verdrahtung weitgehend gelost durch die Arbeiten der polnischenKryptographen um Marian Rejewski
• Taglich wechselnde WalzeneinstellungenAuch wenn eine Nachricht mit Verschlusselung bekannt ist,kann man noch nicht alle anderen Nachrichten des Tagesentschlusseln.
Foto: Privatarchiv von M. Rejewskis Tochter
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Schwierigkeiten beim Entschlusseln
• Innere Verdrahtung weitgehend gelost durch die Arbeiten der polnischenKryptographen um Marian Rejewski
• Taglich wechselnde Walzeneinstellungen
Auch wenn eine Nachricht mit Verschlusselung bekannt ist,kann man noch nicht alle anderen Nachrichten des Tagesentschlusseln.
Foto: Matt Crypto
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Schwierigkeiten beim Entschlusseln
• Innere Verdrahtung weitgehend gelost durch die Arbeiten der polnischenKryptographen um Marian Rejewski
• Taglich wechselnde WalzeneinstellungenAuch wenn eine Nachricht mit Verschlusselung bekannt ist,kann man noch nicht alle anderen Nachrichten des Tagesentschlusseln.
Foto: Matt Crypto
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Ansatze zur Entschusselung
• Einsatz immensen Personals und immenser Mittel in GC&CS(fast 10.000 Beschaftigte in Bletchley Park)
• Verwendung von wahrscheinlichen Wortern (Cribs)etwa ‘Wettervorhersage’ oder ‘Oberkommando derWehrmacht’
• Verschlusselung ist fixpunktfreiBauweise der Enigma kein Buchstabe kann als er selbstkodiert werden
• Verschlusselung ist involutorischVerschlusseln = Entschlusseln
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Ansatze zur Entschusselung
• Einsatz immensen Personals und immenser Mittel in GC&CS(fast 10.000 Beschaftigte in Bletchley Park)
• Verwendung von wahrscheinlichen Wortern (Cribs)
etwa ‘Wettervorhersage’ oder ‘Oberkommando derWehrmacht’
• Verschlusselung ist fixpunktfreiBauweise der Enigma kein Buchstabe kann als er selbstkodiert werden
• Verschlusselung ist involutorischVerschlusseln = Entschlusseln
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Ansatze zur Entschusselung
• Einsatz immensen Personals und immenser Mittel in GC&CS(fast 10.000 Beschaftigte in Bletchley Park)
• Verwendung von wahrscheinlichen Wortern (Cribs)etwa ‘Wettervorhersage’ oder ‘Oberkommando derWehrmacht’
• Verschlusselung ist fixpunktfreiBauweise der Enigma kein Buchstabe kann als er selbstkodiert werden
• Verschlusselung ist involutorischVerschlusseln = Entschlusseln
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Ansatze zur Entschusselung
• Einsatz immensen Personals und immenser Mittel in GC&CS(fast 10.000 Beschaftigte in Bletchley Park)
• Verwendung von wahrscheinlichen Wortern (Cribs)etwa ‘Wettervorhersage’ oder ‘Oberkommando derWehrmacht’
• Verschlusselung ist fixpunktfrei
Bauweise der Enigma kein Buchstabe kann als er selbstkodiert werden
• Verschlusselung ist involutorischVerschlusseln = Entschlusseln
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Ansatze zur Entschusselung
• Einsatz immensen Personals und immenser Mittel in GC&CS(fast 10.000 Beschaftigte in Bletchley Park)
• Verwendung von wahrscheinlichen Wortern (Cribs)etwa ‘Wettervorhersage’ oder ‘Oberkommando derWehrmacht’
• Verschlusselung ist fixpunktfreiBauweise der Enigma kein Buchstabe kann als er selbstkodiert werden
• Verschlusselung ist involutorischVerschlusseln = Entschlusseln
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Ansatze zur Entschusselung
• Einsatz immensen Personals und immenser Mittel in GC&CS(fast 10.000 Beschaftigte in Bletchley Park)
• Verwendung von wahrscheinlichen Wortern (Cribs)etwa ‘Wettervorhersage’ oder ‘Oberkommando derWehrmacht’
• Verschlusselung ist fixpunktfreiBauweise der Enigma kein Buchstabe kann als er selbstkodiert werden
• Verschlusselung ist involutorisch
Verschlusseln = Entschlusseln
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Ansatze zur Entschusselung
• Einsatz immensen Personals und immenser Mittel in GC&CS(fast 10.000 Beschaftigte in Bletchley Park)
• Verwendung von wahrscheinlichen Wortern (Cribs)etwa ‘Wettervorhersage’ oder ‘Oberkommando derWehrmacht’
• Verschlusselung ist fixpunktfreiBauweise der Enigma kein Buchstabe kann als er selbstkodiert werden
• Verschlusselung ist involutorischVerschlusseln = Entschlusseln
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Maschinen entwickelt zum Decodieren von Enigma
Bomba Turing-Bombe (ab 1940)braucht nur etwa 10 Stunden zum Testen samtlicher Moglichkeiten
Fotos: Jon Callas (links) und Tom Yates (rechts)
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Geschichte Aufbau und Prinzip Entschlusselung Entschlusselung
Ubungsaufgabe
Gegeben ist eine ‘Mini-Enigma’ mit dem Alphabet Σ = {A,E,H,N}mit zwei Walzen und einer Umkehrwalze. Bekannt ist, dass derKlartext AHNE HANN AHNA HEAN NE verschlusselt wurde zu HAEN
AHEE HAEH ANHE EN.
1. Mit welcher inneren Verdrahtung arbeitet die Enigma?
2. Welcher Geheimtext wird (bei gleicher Anfangsstellung) demKlartext NAEH EANN A zugeordnet?