Enigma-G

Die Enigma-G (geschrieben auch: Enigma G und bezeichnet auch als: G 31, Abwehr-Enigma, kurz Zählwerksmaschine oder Zählwerks-Enigma)^[1] ist eine Rotor-Schlüsselmaschine ab dem Jahr 1931^[2], die auch im Nachrichtenverkehr der deutschen Abwehr (Geheimdienst) zur verwendet wurde. Nach der Anzahl ihrer Übertragskerben (siehe unten) wurde sie von den Briten auch als 11-15-17-Maschine (engl.: 11-15-17 machine) bezeichnet.

Geschichte

(c) Bundesarchiv, Bild 146-2005-0152 / CC-BY-SA 3.0

Die Idee zu dieser möglichst kompakten Schlüsselmaschine, gedacht zunächst für „kommerzielle“ (nichtmilitärische) Kommunikation, stammt aus dem Jahr 1926. Sie basierte auf den kurz zuvor entwickelten „Glühlampenchiffriermaschinen“ wie Enigma-A (genannt auch „Kleine Militärmaschine“) und Enigma-B. Im Gegensatz zur sogenannten „Handelsmaschine“ von 1923 und der „Schreibenden Enigma“ von 1924, die zur Textausgabe über einen Kugelkopf beziehungsweise Typenhebel verfügten, um damit auf Papier zu drucken, nutzten diese Glühlämpchen, ähnlich wie sie lange Zeit für Taschenlampen Verwendung fanden. Hierdurch konnte das komplizierte und voluminöse Schreibmaschinendruckwerk vermieden werden, wodurch die Schlüsselmaschine deutlich kompakter und handlicher wurde. Auch die Herstellkosten wurden so erheblich gesenkt.

Die Enigma-G wurde nur in relativ geringen Stückzahlen produziert. Man schätzt, dass etwas weniger als 350 Stück gefertigt wurden. Zu internationalem „Ruhm“ brachte sie es dadurch, dass sie während des Zweiten Weltkriegs von der deutschen Abwehr eingesetzt wurde und von gegnerischer Seite gebrochen werden konnte.^[3] Soweit bekannt, sind nur drei Exemplare der Abwehr-Enigma erhalten (siehe auch: Liste der Enigma-Exponate).^[4]

Aufbau

Prinzip und grundlegender Aufbau der Enigma ist im gleichlautenden Übersichtsartikel beschrieben. Im Gegensatz zum dort im Mittelpunkt der Erläuterungen stehenden Modell Enigma I ist die Enigma-G durch einige besondere Merkmale gekennzeichnet. Dazu gehören neben ihrem handwerklich besonders sorgfältigen und kompakten Aufbau mit den äußeren Abmessungen (L×B×H) 270 mm × 250 mm × 165 mm^[5] vor allem einige kryptographische Besonderheiten.

Die Enigma-G verwendet einen exklusiven Walzensatz (siehe auch: Enigma-Walzen), bei dem die drei unterschiedlichen Walzen nicht nur eine einzige Übertragskerbe (wie die Walzen I bis V der Enigma I) oder zwei Kerben (wie die Walzen VI bis VIII der Enigma M4) aufweisen, sondern über eine Vielzahl von Übertragskerben verfügen. Daraus folgt ein wesentlich häufigeres Weiterschalten der mittleren und der linken Walze als bei den übrigen Enigma-Modellen. Ferner nimmt sogar die Umkehrwalze (UKW) an der Rotation teil. Dies erhöht die kombinatorische Komplexität der Maschine und stärkt die kryptographische Sicherheit. Die Enigma-G ist (abgesehen von der wenig verwendeten Enigma-Z) das einzige Enigma-Modell, bei der sich auch die UKW während der Verschlüsselung weiterdreht (siehe auch: Enigma-Modelle).

Eine andere besondere Eigenschaft der Enigma-G ist das Fehlen eines Steckerbretts. Dadurch wurde zwar die Konstruktion und die Handhabung der Maschine vereinfacht und die Verwendung für Agenten der Abwehr erleichtert, jedoch führte diese Maßnahme zu einer Schwächung der Verschlüsselung.

Eine nichtkryptographische Besonderheit der Enigma-G ist ihr Getriebe, das zur Fortschaltung der Walzen dient, sowie ein spezielles Zählwerk, ähnlich einem mechanischen Kilometerzähler, das die Anzahl der Tastendrücke und damit die Länge des eingegebenen und verschlüsselten Textes zählt. So ist eine gute Kontrolle der Eingabe und sogar – anders als bei allen anderen Modellen – die Korrektur von Tippfehlern möglich, da mithilfe des Getriebes, das auch eine Rückwärtsrotation der Walzen möglich macht, und des Zählwerks, die Maschine um eine definierte Anzahl Zeichen zurückgestellt werden kann.

Im Gegensatz zur Enigma I, die in großen Stückzahlen von mehreren Zehntausend Exemplaren gebaut worden ist, wurden nur wenige hundert Zählwerks-Enigmas gefertigt.^[6]

Walzen

Herzstück der Maschine ist, wie bei allen Enigma-Modellen, der Walzensatz. Bei der Enigma-G besteht er aus drei Walzen, die mit römischen Zahlen (I, II und III) gekennzeichnet sind und sich während der Verschlüsselung drehen. Der Durchmesser der Walzen ist mit 85 mm etwas kleiner als bei den übrigen Modellen (100 mm).^[7] Dadurch bedingt, unterscheidet sich auch die Konstruktion der Walzen etwas von den anderen Modellen. So sind die Kontaktstifte auf der rechten Seite auf zwei konzentrischen Kreisen in einem Zickzack-Muster angeordnet und die Kontaktflächen auf der linken Seite der Walzen sind dementsprechend nicht kreisrund, sondern tropfenförmig gestaltet (Bild). Die Walzen können durch den Benutzer in beliebiger Reihenfolge angeordnet (permutiert) werden. Dies ergibt bei drei Walzen 3·2·1, also sechs mögliche Walzenlagen. Dazu kommt die UKW, die nicht wählbar ist, sich jedoch ebenfalls dreht.

Die Anfangsstellung der UKW und der drei Walzen kann vom Benutzer frei eingestellt werden. Hierzu gibt es jeweils 26 Möglichkeiten, entsprechend den 26 Großbuchstaben des lateinischen Alphabets. Insgesamt ergeben sich so 26⁴, also 456.976 mögliche Anfangsstellungen von AAAA bis ZZZZ.

Um eine möglichst „unregelmäßige“ Rotation der Walzen zu erreichen, wurde die Anzahl der Übertragskerben im Vergleich zu den Walzen der von der Wehrmacht eingesetzten Enigma-Modellen drastisch erhöht. Dabei wurde darauf geachtet, die Periodenlänge von 26⁴, also 456.976, nicht unnötig zu verringern, und dazu die Anzahl der Übertragskerben der drei Walzen teilerfremd zueinander und zu 26 gewählt, und zwar 17, 15 und 11 Kerben für die Walzen I, II beziehungsweise III.

Die Verdrahtung der Walzen unterschied sich von denen aller anderen Modelle und war auch innerhalb der Modellfamilie nicht einheitlich. Vermutlich wurde bei einigen Maschinen sogar während ihrer Lebenszeit die Verdrahtung des Walzensatzes gelegentlich verändert. Dies diente dazu, die verschiedenen Schlüsselkreise und Agenten besser voneinander abzuschirmen und die Sicherheit der Kommunikation zu erhöhen. Zu den Einzelheiten der Walzenverdrahtungen und der Übertragskerben siehe auch: Enigma-Walzen.

Entzifferung

Wie bei allen anderen Enigma-Modellen gelang den britischen Codeknackern um Alan Turing und Gordon Welchman im englischen Bletchley Park auch bei der Enigma-G die Entzifferung. Hauptursache für das Gelingen des Einbruchs war der Verzicht auf das Steckerbrett und die damit verbundene drastische Reduktion der kombinatorischen Komplexität der Maschine.

Der britische Kryptoanalytiker Peter Twinn, einer der Mitarbeiter Turings in Bletchley Park, kommentierte diesen deutschen Fehler mit den Worten „they certainly missed a trick in not combining multiple-turnover wheels with Steckerverbindungen“ (deutsch: „sie [die Deutschen] verpassten sicherlich einen Kniff dadurch, dass sie nicht Walzen mit mehreren Übertragskerben und die Steckerverbindungen kombinierten“).^[8]

Die Folge war, dass es den Briten am 8. Dezember 1941 zum ersten Mal gelang, einen mit der Enigma-G verschlüsselten deutschen Funkspruch zu entziffern. Maßgeblich an diesem Erfolg beteiligt waren Dillwyn „Dilly“ Knox und seine Mitarbeiterinnen Mavis Lever und Margaret Rock.^[9][10] Dies führte in der Folge dazu, dass deutsche Agenten bereits bei ihrer Einreise ins Vereinigte Königreich „in Empfang genommen“ werden konnten. Sie wurden anschließend nicht einfach nur eliminiert, sondern es gelang dem britischen Inlandsgeheimdienst MI5, viele von ihnen „umzudrehen“ und im Rahmen des Systems Double Cross (deutsch: „Doppelkreuz“) als Doppelagenten einzusetzen.^[11] Zusammen mit den aus Enigma-G-Sprüchen entzifferten Informationen erhielt der MI5 ein so detailliertes und zutreffendes Bild über die Pläne und den Wissensstand der Abwehr, dass jeder einzelne noch in Großbritannien operierende deutsche Agent genau bekannt war und gezielt kontrolliert und manipuliert werden konnte. Dies wurde auch zur Desinformation der deutschen Führung genutzt (siehe auch: Operation Fortitude).

Auch amerikanischen Kryptoanalytikern in der United States Coast Guard Unit 387 gelang der Bruch der Enigma-G.^[12]

Literatur

• Friedrich L. Bauer: Entzifferte Geheimnisse. Methoden und Maximen der Kryptologie. 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Springer, Berlin u. a. 2000, ISBN 3-540-67931-6.
• Paul Reuvers und Marc Simons: Enigma G-111. Crypto Museum, Eindhoven 2009, PDF 9,2 MB, abgerufen am 29. September 2020.
• David Kenyon, Frode Weierud: Enigma G – The counter Enigma. Cryptologia 2020 (englisch), 44:5, S. 385–420, doi:10.1080/01611194.2019.1661134.
• Frank Carter: The Abwehr Enigma Machine. Publikation, Bletchley Park, PDF; 0,1 MB (englisch), abgerufen am 29. September 2020.
• Peter Twinn: The Abwehr Enigma in Francis Harry Hinsley, Alan Stripp (Hrsg.): Codebreakers – The inside story of Bletchley Park. Oxford University Press, Reading, Berkshire 1993, S. 123–131. ISBN 0-19-280132-5
• Heinz Ulbricht: Die Chiffriermaschine Enigma – Trügerische Sicherheit. Ein Beitrag zur Geschichte der Nachrichtendienste. Dissertation Braunschweig 2005, PDF; 4,4 MB, abgerufen am 29. September 2020.
• David H. Hamer: G-312. An Abwehr Enigma. Cryptologia. Rose-Hulman Institute of Technology. Taylor & Francis, Philadelphia PA 24.2000,1 (Januar), S. 41 ff. ISSN 0161-1194, PDF; 1,1 MB (englisch), abgerufen am 29. September 2020.
• Michael Pröse: Chiffriermaschinen und Entzifferungsgeräte im Zweiten Weltkrieg – Technikgeschichte und informatikhistorische Aspekte. Dissertation Leipzig 2004, PDF 7,5 MB, abgerufen am 29. September 2020.

Weblinks

Commons: Enigma G – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Windows-Simulationsprogramm (englisch).
• Patent DE534947: Elektrische Chiffrier- und Dechiffriervorrichtung. Angemeldet am 9. September 1928, Erfinder: Willy Korn.‌ PDF; 0,4 MB.
• Intelligence Report Ehemals geheimer amerikanischer Bericht über eine Enigma-G (englisch).
• Gebrauchsanweisung für die Zählwerksmaschine Modell A 28 PDF; 1,2 MB (Authentisches Dokument).
• Enigma G im Crypto Museum (englisch).
• Foto der Walzen
• Patent DE579555: Chiffriervorrichtung mit Chiffrierwalzen. Angemeldet am 17. November 1928.‌ PDF; 0,5 MB.

Einzelnachweise

1. ↑ David Kenyon, Frode Weierud: Enigma G: The counter Enigma. Cryptologia 2020 (englisch), 44:5, S. 385, doi:10.1080/01611194.2019.1661134.
2. ↑ https://www.cryptomuseum.com/crypto/enigma/g/
3. ↑ David Kenyon, Frode Weierud: Enigma G: The counter Enigma. Cryptologia 2020 (englisch), 44:5, doi:10.1080/01611194.2019.1661134.
4. ↑ Abwehr-Enigma im Heinz Nixdorf MuseumsForum („Von der Abwehr-Enigma sind weltweit noch drei Exemplare bekannt.“), abgerufen am 29. September 2020.
5. ↑ David H. Hamer: G-312. An Abwehr Enigma. Cryptologia. Rose-Hulman Institute of Technology. Taylor & Francis, Philadelphia PA 24.2000,1 (Januar), S. 42. ISSN 0161-1194, PDF; 1,1 MB (englisch), abgerufen am 29. September 2020.
6. ↑ Army Security Agency: Notes on German High Level Cryptography and Cryptanalysis. European Axis Signal Intelligence in World War II, Vol 2, Washington (D.C.), 1946 (Mai), S. 9, PDF; 36 MB (englisch), abgerufen am 29. September 2020.
7. ↑ David H. Hamer: G-312. An Abwehr Enigma. Cryptologia. Rose-Hulman Institute of Technology. Taylor & Francis, Philadelphia PA 24.2000,1 (Januar), S. 46, ISSN 0161-1194, PDF; 1,1 MB (englisch), abgerufen am 29. September 2020.
8. ↑ Peter Twinn: The Abwehr Enigma in Francis Harry Hinsley, Alan Stripp: Codebreakers – The inside story of Bletchley Park. Oxford University Press, Reading, Berkshire 1993, S. 125. ISBN 0-19-280132-5
9. ↑ Frank Carter: The Abwehr Enigma Machine. Publikation, Bletchley Park, PDF; 0,1 MB (englisch), abgerufen am 29. September 2020.
10. ↑ Hugh Sebag-Montefiore: Enigma – The battle for the code. Cassell Military Paperbacks, London 2004, S. 129. ISBN 0-304-36662-5
11. ↑ Michael Smith: Enigma entschlüsselt – Die „Codebreakers“ von Bletchley Park. Heyne, 2000, S. 190 ff. ISBN 3-453-17285-X
12. ↑ History Of Coast Guard Unit 387 (englisch), abgerufen am 29. September 2020.