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Bletchley Park

Dienstag 23. Januar 2007 von
Simon Praetorius
Bletchley ParkBletchley Park
In England hatte sich die "Government Code and Cypher School" zu einer gut organisierten Chiffrierabteilung entwickelt. Unter dem Deckname "Ultra" waren sie unter anderem für die Entschlüsselung des Enigma-Codes verantwortlich. Auf dem Gut "Bletchley Park" nördlich von London, einem alten viktorianischen Herrenhaus aus dem 19. Jahrhundert, waren seit August 1939 etwa 200 Kryptographen und -analytiker untergebracht, die sich mit den deutschen Funksprüchen beschäftigten. Später wurden noch weitere Baracken auf dem Gelände des Gutes gebaut, um die große Zahl an neuen Mitarbeitern (am Ende waren es ca. 7000) unterbringen zu können. Baracke 3 und 4 beispielsweise war für die Übersetzung und Auswertung der Meldungen zuständig, Baracke 8 für den Marine-Code.

Im September 1939 kam ein junger Mathematiker von der Cambridge Universität nach Bletchley Park, um sich mit der Enigma zu beschäftigen. Sein Name war Alan Turing. Er hatte sich mit der mathematischen Frage der „Unentscheidbarkeit“ – der These, dass nicht jede mathematische Frage eindeutig mit wahr oder Falsch beantwortet werden könne - beschäftigt und ein Grundmodell des Computers im Kopf. Er wurde einer der wichtigsten Kryptoanalytiker, für die Entschlüsselung der Enigma.

Turing beschäftigte sich mit den Bauplänen der polnischen Bombas und versuchte sie, besonders hinsichtlich der Geschwindigkeit, zu verbessern. Seine „Bombes“ hatte die Ausmaße von über 2 m Breite und 1,80 m Höhe. Noch stützten sich die Maschine auf die doppelten Spruchschlüssel am Anfang jeder Nachricht, doch es war schon abzusehen, dass die Deutschen bald ihre Anweisungen ändern und den Spruchschlüssel nur noch einmal voranstellen würden.

Die Spruchschlüssel, die mit Hilfe der Bombes gefunden wurden, zeigten eine merkwürdige Anhäufung bestimmter Kombinationen. Es schien, als benutzten die Funker Lieblingsschlüssel, mit denen sie viele ihrer Nachrichte codierten. Die Kryptographen nannte sie „cillies“, (angeblich der Name einer Freundin eines Funkers, den dieser als Spruchschlüssel einsetzte), denn es gab bestimmte Favoriten unter diesen Kombinationen. Oft wurden einfach drei mal der selbe Buchstabe, z.B. „AAA“ verwendet oder einfach „ABC“. Später, als solche Schlüssel verboten wurden, nutzte man drei auf der Tastatur nebeneinanderliegende Buchstaben, wie „QWE“. Als die Entschlüsseler dahinter kamen, hatten sie es schon etwas leichter die Nachrichten zu entschlüsseln, da sie nur die Liste der meistgenutzten Kombinationen durchgehen mussten, um zum Erfolg zu gelangen.

Trotz der absoluten Geheimhaltung von Bletchley Park und der Vorsichtsmaßnahmen der Britischen Admiralität, schien es so, als ob die Deutschen zumindest vermuteten, dass die Enigma bei unsachgemäßer Handhabung zu entschlüsseln sei. Die Deutschen verbesserten ihre Enigma Stück für Stück. Jedoch kamen diese Verbesserungen oft zu spät, da die Kryptoanalytiker noch einen neuen Trumpf im Ärmel hatten.

„Victory“ und „Agnus Dei“


Sollte der doppelte Spruchschlüssel wegfallen, müsste man sich komplett auf den verschlüsselten Text konzentrieren, wo man zuerst kein Muster erkennen konnte. Einziger Anhaltspunkt waren stereotype Standardmeldungen, wo der Klartext schon vorher teilweise bekannt war. Kurz nach sechs Uhr morgens sandten die Deutschen immer einen verschlüsselter Wetterbericht, der normalerweise das Wort „Wetter“ ,Temperaturangaben und Niederschlagsmengen in einer genau bestimmbaren Region enthielt. Auch solche Wörter, wie „oberkomMando“, „kommandeur“ oder „fuehrerhauptquartier“ kamen regelmäßig in den Meldungen vor. Um nun herauszubekommen, an welcher Position des Geheimtextes der sogenannte „Crib“ (Anhaltspunkt) zu finden war, bediente man sich der „negativen Mustersuche“. Der Crib wurde unter dem Text entlang geschoben, bis kein Buchstabe in sich selbst verschlüsselt wurde. Das war bekanntlich wegen der Umkehrwalze auszuschließen. Es war dennoch oftmals sehr schwer, die richtige Position herauszubekommen, da mehrere Stellen nach der negativen Mustersuche möglich waren.

Um aus diesen Cribs nun den Tagesschlüssel, die Rotorstellungen und die Verdrahtung des Steckbrettes herauszubekommen, war es nötig alle möglichen Enigma-Einstellungen durchzuprobieren, so dass dieser Crib entschlüsselt werden würde. Das hätte natürlich sehr lange gedauert, da es Milliarden von möglichen Einstellungen gab (siehe Sicherheit). So hatte sich Alan Turing eine Verfeinerung des Verfahrens einfallen lassen. Er suchte nach sogenannten „Loops“, ähnlich den Ketten von Rejewski, die einen Kreis von Substitutionen schloss.

Alan Turing vermutete, dass mit Hilfe solcher Cribs der Geheimtext auch ohne den doppelt voran gestellten Spruchschlüssel zu knacken sei, da dieser um das Jahr 1941 abgeschafft wurde. Er schrieb dazu den Klartext und den Geheimtext in eine Tabelle und suchte wieder nach Mustern:

Rotorstellung: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Klartext: L E U C H T B O J E
Geheimtext: C F X B K R L S E T

In dieser Tabelle kann man Schleifen ähnlich wie Rejewskis Ketten entdecken: L – C – B – L. Da man die Rotorstellung nicht kannte hat man sie nur relativ zur Ausgangsstellung X angegeben. Die Substitution L – C erfolgt in der Stellung X, C – B in der Stellung X+3 und B – L in der Stellung X+6. Gibt man dies nun in eine Enigma ein, dann müsste beim ersten Buchstaben ein L erzeugt werden, bei dritten ein C und beim sechsten ein B.

Turing schloss drei Enigmas zusammen, die so eingestellt waren, dass die Rotoren der zweiten Enigma um drei und die Rotoren der dritten Enigma um sechs Positionen weitergedreht waren. Sollte die erste Enigma eine Einstellung gefunden haben, bei der ein L in ein C verwandelt wird, wird geprüft, ob die zweite und dritte Enigma mit der selben Einstellung auch zu einem Erfolg kommen.

Auch bei dieser Maschine konnte das Steckbrett vernachlässigt werden, da Alan die drei Rotoren so miteinander verbunden hatte, dass sich die Wirkung des Steckbretts selbst aufhob. So brauchte die Maschine „nur“ noch 1.054.560 Einstellungen prüfen. Dies musste aber nicht zwangsläufig zu einem Ergebnis führen, da der Klartext und dessen Position im Text nur Vermutungen waren und auch falsch sein konnten. Trotzdem war so ein Eindringen in die Enigma wieder möglich.

Er konstruierte eine Dechiffriermaschine, welche die Aufgabe des Überprüfens übernehmen konnte und ließ sie von der Firma „British Tabulating Machinery“ in Letchford bauen. Der Prototyp „Victory“ wurde am 14. Mai 1940 fertiggestellt. Die Zeit, welche die Maschine zum Entschlüsseln des Codes benötigte, war jedoch viel zu lang (fast eine Woche). Alan Turing und Gordan Welchman (der Leiter von Baracke 6) machten sich daran, die Maschine zu verbessern und Gordan entwickelt dazu das „Diagonal Board“, welches für die Entschlüsselung des Steckbretts eingesetzt wurde. Am 8. August 1940 wurde die neue Maschine geliefert und erhielt den Namen „Agnus Dei“ oder kurz „Agnes“. Sie entsprach den Vorstellungen Turings und konnte die Enigma nun rasch knacken.

Gartenpflege


In der Zwischenzeit (10. Mai 1940) hatten die Deutschen ihr Schlüsselaustauschprotokoll geändert. Künftig wurde nur noch ein Spruchschlüssel verwendet. Kurze Zeit später hatten die Briten jedoch schon über 210 Bombes, die den Code knacken sollten, nur mit Hilfe von Cribs. Fand man keine solche Eselsbrücken, dann schaffte man sich selbst welche, in dem in der Nähe eines deutschen Schiffes beispielsweise eine Leuchtboje zerschossen wurde und somit die Meldung „lichterloschen“ oder „leuchtbojezerstoert“ zu erwarten war. Dieses Vorgehen nannte man „Gartenpflege“ und man konnte einen Angriff mit ausgewähltem Klartext starten. Diesen Text hatte man den U-Boot-Funkern sozusagen untergeschoben. Man kannte das Ereignis und die stereotypen Standardmeldungen, die es zur Folge hatte.

Steiß ein deutsches U-Boot auf Treibminen oder sichtete welche, dann musste es seine Kameraden und alle anderen deutschen Boote im Umkreis warnen. Für die anderen U-Boote verwendeten es natürlich die Enigma, für einfache Schiffe, die keine solche Maschine besaßen, nutzte es einfachere, übliche Algorithmen. Diese waren jedoch für die Kryptoanalytiker kein großes Hindernis mehr. Wenn die Zeit knapp war, konnten die Funker die Nachricht der U-Boote nicht erst noch umformulieren, sondern sandten sie gleich mit dem anderen Verfahren verschlüsselt weitern. Somit hatten die Kryptoanalytiker nicht nur den Enigma-Code, sondern auch die passende Übersetzung. Diese konnten sie sogleich als einen sehr langen Crib benutzen. Die Engländer nannten solche Geschenke „kiss“ (Kuss), was die Freude über solch eine „Geheimtext-Geheimtext-Kompromittierung“ ausdrückt.

Wetterkurzschlüssel


Manchmal hatten die Briten das große Glück, die Tagesschlüssel von einem ganzen Monat zu erobern. Im Unterseeboot U-110 fand man auch das Wetterkurzschlüsselbuch. In diesem Buch waren kurze Codephrasen, für bestimmte Wetterereignisse, wie Regen, Temperatur und Luftfeuchte, zu finden. Diese Daten wurden mittels diesen Codebuches vorverschlüsselt und dann erst mit der Enigma bearbeitet. Ohne es wären stereotype Meldungen vorprogrammiert gewesen. Mit Hilfe dieser Informationen und den aktuellen Wetterdaten von bestimmten Regionen, konnte viele Cribs gefunden werden.

Wenn wenig Anhaltspunkte vorhanden waren, war das Wetterkurzschlüsselbuch die einzige Möglichkeit in die Enigma einzubrechen. Änderten die Deutschen ihr Codebuch, so hatten die Kryptologen oft nichts in der Hand und konnten auch nur wenige Nachrichten entschlüsseln. Erst als Ihnen wieder ein solches Buch in die Hände fiel, beispielsweise indem einem Schiff oder U-Boot der Angriff vorgetäuscht wurde, die Mannschaft floh und die Schlüsselbücher dadurch sicher geborgen wurden konnten, hatten Turing und seine Kollegen wieder ausreichend viele Eselsbrücken, die ihnen den Einbruch in das System ermöglichten.

Der Krieg im Atlantik


Für Churchill gehörte die Schlacht im Atlantischen Ozean zu den wichtigsten und entscheidenden Schlachten des Krieges überhaupt. Er sagte:
„... doch unsere Fähigkeit, den Krieg weiterzuführen, ja uns auch nur am Leben zu erhalten, wurde von einem Problem dominiert: unserer Herrschaft über die Ozeanrouten und die ungehinderte Annährung und Einfahrt in unsere Häfen.”(Harper, Stephan: Seite 18)
Die Versorgung Englands mit Nachschub an Waffen, Munition und auch Nahrung, war zuerst eine der Hauptaufgaben des Bündnispartners USA, wurde aber durch die deutschen U-Boot- Flotten stark behindert. England sollte so ausgehungert und zur Kapitulation gezwungen werden. Mit sogenannten „Wolfsrudeln“ - ein Zusammenschluss von mehreren U-Booten, die nach amerikanischen Schiffen Ausschau hielten und dieses dann gemeinsam versenkten - griffen sie die Konvois an und zerstörten einen Großteil der Schiffe. In Spitzenzeiten versenkten sie bis zu 77 Prozent der Geleitzüge. Geplant war eine monatliche Versenkungsrate von 800.000 Tonnen, die auch fast erreicht wurde. Im Durchschnitt wurden im Monat etwa 650.000 Tonnen Schiffsmaterial versenkt, so dass die Amerikaner den Nachbau der Schiffe nicht bewältigen konnten und etwa doppelt so viel versenkt, wie neu gebaut wurden. Für diese Offensive verfügt Dönitz über bis zu 212 U-Boote am Ende 1942.
Um sich zu verständigen und bekannt zu geben, wenn ein feindliches Schiff entdeckt wurde, nutzten die Deutschen eine Kommunikation die auf der Enigma basierte. Die Marine hatten nicht nur 5, wie bei den anderen Militärabteilungen, sondern 8 Rotoren zur Auswahl, wodurch sich der Schlüsselraum enorm vergrößerte und sich der Aufwand zur Entschlüsselung ins unermessliche steigerte. Trotzdem wurden mit Hilfe immer schnellerer Bombes und besserer Technik viele Nachrichten entschlüsselt. Doch dies reichte nicht aus, um den Atlantik komplett abhören zu können. Man musste sich zusätzlich auf herkömmliche Methoden, wie Radar oder Luftaufklärung, stützen. Diese Methoden waren aber noch nicht so ausgereift und genau, dass sie genügend brauchbare Ergebnisse liefern konnten.

Zudem wurde ab dem 1. Februar 1942 eine neue, verschärfte Version der Enigma verwendet: Die 4-Walzen-Enigma – M4 oder Triton genannt. In der Maschine rotierten nicht, wie bisher, drei Rotoren, sonder vier, wobei der letzte besonders flach war, genau, wie die neuen Umkehrwalzen, damit der alte Maschinentyp weiterhin verwendet werden konnte. Die sogenannten „Griechenwalzen“ oder Betawalze und Gammawalze waren hinzugekommen und erschwerten die Entschlüsselung ungeheuer. Mit den bisherigen Bombes war es nicht mehr möglich, Triton zu knacken. Es mussten neue gebaut werden, doch dies stellte sich als sehr schwierig heraus, da eine enorme Geschwindigkeit erreicht werden musste.

Die Deutschen hatte jedoch einen Fehler gemacht: Im Dezember 1941 sandte ein U-Boot versehentlich eine Nachricht, die mit dem Vier-Walzensystem verschlüsselt wurde. Dieses System war aber noch gar nicht komplett einsatzbereit und veröffentlicht. Um den Fehler zu bereinigen, wurde die selbe Nachricht noch mal mit dem Drei-Walzen-System verschlüsselt gesandt. Damit war den britischen Kryptoanalytikern ein erster Ansatz für die Entschlüsselung gegeben. Den neuen M4-Code nannten die Leute aus Bletchley Park „Shark“ (Hai), was die Gefahr dieses Systems beschreibt und die Dringlichkeit, ihn zu entschlüsseln.
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1 Kommentar

  1. Donnerstag 08.10.2009 09:07 von
    jks

    Ich versteh das nicht... =(
    Wie haben sie nun die Enigma entschlüsselt?

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