ENIGMA UHR - Enigma uraKratka zgodovinaMed drugo svetovno vojno so Nemci nekajkrat poizkušali narediti šifriranje z Enigmo še bolj varno. Eden od teh poizkusov je bilo tudi konstruiranje posebnega dodatka "Enigma ure", ki je nadomestila kratkospojne kable na priključnem polju (Steckerbrett) šifrirnega stroja Enigma.
Enigma ura je prišla prvič v uporabo v nemški Luftwaffe julija 1944. Prva sporočila kodirana s pomočjo nove naprave so v Bletchley parku prestregli 10. julija 1944. Vsa sporočila so imela skupno značilnost, saj so se začela s številko, po številki pa so se spremenila v nesmisel. Dekoderjem je takoj postalo jasno, da imajo opravka s šifro v šifri. Znano je, da so Enigma uro uporabljali samo v Luftwaffe, prvič je bila uporabljena na "Jaguar" in "Cricket" kodnih ključih, manj pa na "Red" kodnem ključu.
Tehnični opisKot je znano ima Enigma na priključnem polju 26 vtičnic, torej za vsako črko abecede eno vtičnico. Te vtičnice so se prevezovale s kratkostičnimi kabli po shemi, ki je bila napisana v kodni knjigi za tisti dan. Primer:
AZ BN GI KL PC ED QT HV MF JR
V praksi prevezava AZ pomeni, da se je črka A spremenila v črko Z (in obratno), prevezava BN pomeni, da se je črka B spremenila v črko N (in obratno), ter tako naprej do 10 prevezave. Teh prevezav je bilo lahko od nič (brez prevezav), do maksimalno 13. V resnici se je uporabljalo maksimalno 11 prevezav glede na največje število permutacij. V praksi so uporabljali 10 prevezav, ostalih 6 vtikačev je ostalo nepovezanih. Tej logiki sledi tudi konstrukcija Enigma ure, saj vsebuje 20 priključnih kablov označenih od "a1" do "a10" in od "b1" do "b10". Glede na zgornji primer se je kabel "a1" povezal na A, kabel "b1" pa na Z, "a2" na B in "b2" na N, ter tako naprej. Za Enigma uro je značilen velik lesen gumb s katerim se premika notranje stikalo in s tem spreminja ožičenje oziroma kodiranje. Stikalo ima 40 položajev od 00 do 39:
Bolj podroben opis se lahko prebere na internetni strani kripto muzeja
http://www.cryptomuseum.com/crypto/enigma/uhr/index.htm. Za ilustracijo sta tu sliki ožičenja pri položaju gumba 00 in 03:
10 pozicij je bilo recipročnih (vsaka četrta, začetna 00). Recipročna pozicija 00 (a1-b1, a2-b2, ...) se je uporabljala za komunikacijo z Enigmami, ki niso imele Enigma ure.
Dekodiranje Enigma ureKljub temu, da je Enigma ura predstavljala resno grožnjo dekripterjem v Bletchley parku, je bila šifra Enigma ure v resnici razbita v zelo kratkem času, saj so kmalu ugotovili da gre za nerecipročno tabelo in da imajo opravka s 40 različnimi pozicijami, saj je bila najvišja dekodirana številka 39. Prav tako so opazili da 6 črk ostaja v vsakem primeru nepovezanih in tako Enigma ura vpiva samo na 20 črk. Prav tako so dekodirali sporočila nemških operaterjev, ki so debatirali o uporabi Enigma ure in prav to jih je pripeljalo do sklepa, da so Nemci priključili na Enigmo dodatno napravo za kodiranje. Nekateri nemški operaterji niso bili vešči upravljanja z Enigma uro, zato so sporočila pošiljali brez uporabe le te, z uporabo enigminega ključa in prav to je dekripterjem v Bletchley parku (BP) pomagalo zlomiti kodni ključ Enigma ure, saj so kmalu ugotovili notranje povezave za vseh 40 pozicij. Enigma ura se je včasih uporabljala v kombinaciji z UKW-D reflektorjem, ki je bil narejen tako, da so mu ožičenje lahko spreminjali na terenu. To je bila največja grožnja in problem za dekripterje v BP. Na njihovo srečo UKW-D niso množično uporabljali, saj je bil težko nastavljiv, zato je bil uporabljan le poredko za najpomembnejša sporočila. Prav tako so Nemci morali izmenjavati sporočila tudi s tistimi enotami, ki niso bile opremljene z UKW-D reflektorjem in to je spet pomagalo dekripterjem v BP, da so uspešno opravili svoje delo.
Skrivnost Abdulla Fag2. novembra 1944 je nemška enota "Abdulla Fag" (Gefechtsverband Hallensleben) dobila ukaz, da začne uporabljati Enigma uro. V preteklih mesecih je bila enota Abdulla Fag soliden vir "zibk" (cribs) za Jaguar kodni ključ, ki ga dekripterji v BP nikakor niso hoteli izgubiti. Da bi bila tragedija še hujša, so njihova sporočila takoj, ko so prešli na uporabo Enigma ure postala nečitljiva. Nočna mora dekripterjev v BP pa je postala še bolj grozna, ko so tudi ostala sporočila v nemški mreži telekomunikacij postala nerazumljiva. Nemci so nenadoma prešli na novo označevanje nastavitve Enigma ure in tako pustili dekripterje v BP tavati v temi. Predebatirali so kar nekaj vzrokov in teorij, nato so poizkusili dekodirati sporočilo z osnovnim enigminim ključem na vseh štiridesetih pozicijah Enigma ure. na poziciji 28 so dekriptirali sporočilo, vendar le od pete črke naprej. Prišli so do zaključka, da prve štiri črke predstavljajo nov indikator za nastavite Enigma ure. S ponavljanjem procedure so prišli do zaključka, da štiri črke predstavljajo dva bigrama, enega za vsako številko nastavitve Enigma ure:
Prvi bigram (za prvo številko): ABCDEF - GHIJKLM - NOPQRS - TUVWXYZ
0 - 1 - 2 - 3
Drugi bigram (za drugo številko): ABC - DE - FGH - I J - KLM - NO - PQR - ST - UVW - XYZ
0 - 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9
Kodna tabela bigramov na pravi Enigma uri:
Tako bi lahko pozicija 28 predstavljena kot NSUW ali pa tudi PRVW.
Kvaliteta izdelave Enigma ure je bila za razliko od kvalitete izdelave Enigma kodirnega stroja, ki je bil izdelan zelo natančno iz prvovrstnih materialov, zelo uboga. Uporabljen je bil cenen les in ne hrast, tako kot pri Enigmi. Tudi električno in mehansko je bila Enigma ura narejena na za kar nekaj razredov nižji kvaliteti. Ena od možnih razlag je ta, da je bila Enigma ura uvedena šele leta 1944, ko je Nemcem primanjkovalo vseh surovin, pa naj bo to les ali kovina, še bolj verjetna razlaga pa se skriva v napisu na prednji plošči Enigma ure:
V slučaju nevarnosti, da Enigma ura pride v sovražnikove roke, jo je dolžan operater uničiti (razbiti in potrgati povezave kripto diska). Shematska sestava Enigma ure:
(Skrajšano, povzeto in prevedeno po opisu Enigma ure na
http://www.cryptomuseum.com/crypto/enigma/uhr/index.htm)
Izdelava elektronske kopije Enigma ureSlovenci imamo zelo lep pregovor:"Kamor je šel bik, naj gre še štrik." In glede na sporočilo pregovora res ni za pričakovati, da bi ostal samo pri izdelani elektronski kopiji šifrirnega stroja Enigma. Mogoče so slišali za naš pregovor tudi radioamaterski prijatelji na Nizozemskem, zato nam (oh, kako zvito
) ponujajo na straneh kripto muzeja tudi UhrBox-E (
http://www.cryptomuseum.com/kits/uhr/index.htm). Distributer UhrBox-E je isti, kot za Enigmo-E: Museum Jan Corver (
http://www.jancorver.org/en/price/index.htm). Z nekaj utečenimi
kliki si priklikam nakup UhrBox-E in čez nekaj dni je paket v mojem poštnem nabiralniku:
V škatli se nahajajo vsi potrebni sestavni deli za izdelavo Enigma ure ter navodila za sestavljanje. Ploščica tiskanega vezja je dvostranska, z metaliziranimi luknjicami, stop lakom in tiskanim razporedom elementov na zgornji strani. Dodan je tudi mikro kontroler za Enigmo-E z verzijo programa 1.50, ki podpira skupno delovanje Enigme-E in UhrBox-E. Moja Enigma-E je že vsebovala ustrezno sprogramiran mikro kontroler, zato mi je mikro kontroler poslan z UhrBox-E ostal za rezervo. Vsi elementi so klasični:
Kot pri Enigmi-E je tudi tu potrebno nekaj spretnosti pri spajkanju, saj so spajkalni otočki zelo majhni. Od polprevodnikov vezje vsebuje dve diodi, dva transistorja, mikrokontroler in display, ostali elementi so upori in kondenzatorji. Še največ časa vzame priprava in označevanje 20 priključnih kablov. Kmalu je pred mano gotov izdelek in že je na vrsti prva priključitev na napajanje:
Deluje! Zaradi retro izgleda sem za zgornjo pokrivno ploščo uporabil kos pertinaksa. Rezanje na pravo velikost in obliko sem opravil z modelarskim cirkularjem, sledilo je vrtanje lukenj in izdelava odprtine za display. Pri izdelavi odprtine za display je bilo potrebno kar nekaj natančnega dela, najprej vrtanje lukenj v kotih, potem rezbarjenje z modelarsko žago in nato pazljivo piljenje, da sem dobil lepo pravokotno obliko. Display sem zaradi lepšega izgleda in boljše berljivosti prekril z rdečo prozorno ploščico:
Končno testiranje delovanja sem opravil tako, da sem UhrBox-E priključil na Enigmo-E. Najprej sem poskrbel za prave nastavitve Enigme-E ....
Nastavitve Enigme:Modell: M4
Umkehrwalze: C
Walzenlage: II I V
Ringstellung: ASOD
Grundstellung: AMZI
Steckerbrett: AD LR ZJ XI BU KV SW FH EN MY
..... nato sem na Steckerbrett priključil kable iz UhrBox-E:
Testiranje najprej opravim z nastavitvijo UhrBox-E kodnega gumba na "
00", torej v položaju, ki je kompatibilen z uporabniki, ki ne uporabljajo kodnega dodatka Enigma Uhr in prevezave delajo z navadnimi kratkostičnimi kabli.
Kodirano sporočilo:HRQN SMAD LVIO DMMW JLKN GSRJ VNLC IKGT
MDRB IDAW YLIK IFIF CMCG HRQN SMAD
Prvi in zadnji dve grupi (HRQN SMAD) predstavljata podvojen ključ za dekodiranje sporočila, ostalo je besedilo sporočila. Če smo vse pravilno nastavili in povezali se koda ključa dekodira v ASTV ASTV. Sedaj nastavimo Grundstellung na ASTV in odtipkamo ostanek kodiranega sporočila (zadnji dve grupi lahko zanemarimo, saj predstavljata redundančni ključ za dekodiranje sporočila). Sporočilo se nam dekodira v:
DERFUEHRERISTTOTXDERKAMPFGEHTWEITERXDOENITZXEnigmo ponovno nastavimo ponovno na začetne pozicije:
Nastavitve Enigme:Modell: M4
Umkehrwalze: C
Walzenlage: II I V
Ringstellung: ASOD
Grundstellung: AMZI
Steckerbrett: AD LR ZJ XI BU KV SW FH EN MY
Nato sledi dekodiranje enakega sporočila še z nastavitvijo UhrBox-E kodnega gumba na "
03".
Kodirano sporočilo:QXQD QPMJ GFWV SJPC OXTQ GFNH WQKY ULUT
OIAB UTQQ JIZF BEYH MXMF QXQD QPMJ
Tudi tu prvi in zadnji dve grupi (QXQD QPMJ) predstavljata podvojen ključ za dekodiranje sporočila, ostalo je besedilo sporočila. Če smo vse pravilno nastavili in povezali, se koda ključa dekodira v ASTV ASTV. Sedaj nastavimo Grundstellung na ASTV in odtipkamo ostanek kodiranega sporočila (zadnji dve grupi lahko zanemarimo - tako kot prvič, saj predstavljata redundančni ključ za dekodiranje sporočila). Sporočilo, ki se mi izpiše na ekranu PC-ja, oziroma zasveti na polju žarnic Enigme-E je v obeh primerih isto:
DERFUEHRERISTTOTXDERKAMPFGEHTWEITERXDOENITZXČrka "X" se uporablja za ločila, na ustrezna mesta vstavimo presledke in dobimo:
Der Fuehrer ist tot.
Der Kampf geht weiter.
Doenitz
S tem sem preveril pravilnost delovanja Enigme-E in UhrBox-E. Vsak zase lahko poizkusi kakšno besedilo se pri drugem telegramu dekodira brez uporabe Enigma ure (ki mora biti poleg vsega še pravilno nastavljena) in vsakemu bo takoj jasno, kakšne travme so doživljali dekoderji v Bletchley parku, takrat, ko so Nemci uvedli v uporabo Enigma uro oziroma takrat, ko so spremenili način kodiranja začetne pozicije Enigma ure.
Sedaj je na vrsti izdelava lesene škatlice za UhrBox-E. Tudi tokrat mi škatlo izdela Marko S56CW, lesen gumb pa mi naredi njegov oče:
Zunanjost vseh lesenih škatel originalnih Enigma ur je bila pobarvana s peščeno rumeno barvo, zato sem tudi jaz prebarval zunanjost lesene škatle UhrBox-E z odtenkom te barve. Naslednja je na vrsti izdelava vseh potrebnih napisov in vgradnja elektronike v leseno škatlo:
UhrBox-E, dokončan izdelek:
In na koncu še dve sliki dokončanega kompleta Enigma-E & UhrBox-E:
73, Miloš S57D