Milan Kajínek

29. 3. 2024

Kryptografie je vědní obor, zabývající se rozvojem prostředků pro ochranu informací.

Vážení nadšenci skrytých tajemství, nesnadno rozluštitelných kódů a hádanek. Pojďme se společně vydat na cestu sérií článků o šifrovacích klíčích naší historie, v nichž uvedeme ty nejproslulejší šifrovací systémy, podrobně je vysvětlíme a odhalíme jejich postup.

Rotorový šifrovací přístroj

Jak se rozvíjela věda a technika, postupně se začaly využívat složité šifrovací stroje a mechanismy, které dokázaly vytvořit velmi silné kódy s astronomickým počtem kombinací. Jedním takovým byla Enigma.

23. února 1918 si dal německý inženýr Arthur Scherbius patentovat šifrovací přístroj, který fungoval na bázi rotorů. Firma Scherbius & Ritter, jíž byl spoluvlastníkem, nabídla přístroj německému námořnictvu a ministerstvu zahraničí, ti ale o přístroj neprojevili zájem, a tak byl používán pouze pro šifrování civilních zpráv.

V roce 1923 vystavila akciová společnost firmy Gewerkschaft Securitas, která patent od Scherbiuse odkoupila, na kongresu Světové poštovní unie šifrovací přístroj Enigma A – velmi objemný a těžký model vybavený psacím strojem. Později se objevily jeho další verze, označené písmeny B, C a D, z nichž měla nejlepší provedení a největší poptávku na trhu právě poslední verze.

Enigma ve 2. světové válce

Přístroj Enigma (později označována jako Ultra), verze se třemi rotory pro německou armádu. (Volné dílo)

Nakonec začala šifrování Enigmy využívat i německá armáda, která na stroji provedla různé bezpečnostní změny, a své zprávy s ní šifrovaly také vládní úřady některých zemí. Enigma byla užívána zejména nacistickým Německem při bojích během 2. světové války.

Za urychlením prolomení kódu Enigmy stálo několik šachových mistrů a matematiků, například Gordon Welchman, Max Newman nebo Alan Turing, koncepční zakladatel moderní výpočetní techniky. Turing vedl tým kryptografů, kteří pracovali v utajení v rámci projektu britské tajné služby v britském Bletchley Parku.

Turing hledal další členy do svého týmu. K tomu využíval inzerát v novinách, který obsahoval hlavolam. Kdokoliv jej rozluštil, mohl se účastnit vstupního testu do kryptografického týmu.

První vojenskou verzi Funkschlüssel C s klávesnicí o dvaceti devíti znacích, třemi rotory s osmadvaceti kontakty a nastavitelným reflektorem dostalo německé námořnictvo.

Za urychlením prolomení kódu Enigmy stálo několik šachových mistrů a matematiků, například Gordon Welchman, Max Newman nebo Alan Turing, koncepční zakladatel moderní výpočetní techniky.

Německá armáda používala svoji vlastní verzi – Enigmu G a následně Enigmu I, která je známa také jako verze Wehrmacht, jíž užívali před i v průběhu druhé světové války také další vládní organizace. Hlavním rozdílem oproti komerční verzi bylo přidání rozvodné desky, která umožňovala prohození písmen na klávesnici, což zesílilo její kryptografickou sílu. Námořnictvo používalo Enigmu Funkschlüssel M, která byla navíc vybavena sadou pěti rotorů, z nichž se k použití vybíraly libovolné tři.

Později se stále přidávaly další rotory, jak u Enigmy pro pozemní síly, kde jich měli nakonec pět, tak u námořnictva, kde se dostali až na osm rotorů. Účelem bylo samozřejmě zesilovat sílu vytvářené šifry a zamezit jejímu případnému prolomení. Enigmu začalo používat také letectvo a 1. února 1942 byla verze M4 se 4 rotory nasazena také na ponorkách německého námořnictva.

Německá tajná služba Abwehr používala takzvaný model G, vybavený čtyřmi rotory s několika zuby na každém z nich. Kromě toho měl model G ještě počítadlo, které se zvyšovalo s každým stiskem klávesy, proto také dostal přezdívku „Zählwerk (počítadlo). Z počítadla se dalo mimo jiné zjistit, zda někdo přístroj používal – každé stlačení klávesy bylo na počítadle zaznamenáno.

Postup šifrování

Tak jako ostatní na rotorech založené šifrovací stroje je Enigma kombinací elektrického a mechanického systému. Mechanický systém obsahuje klávesnici, sadu rotujících disků (rotorů), které jsou řazeny za sebou na jedné ose, a krokový mechanismus, který po každém stisknutí jednotlivé klávesy otáčí postupně jedním nebo několika rotory najednou.

Po stisku klávesy se elektrický obvod uzavře a proud následně projde různými komponenty, až nakonec rozsvítí jednu z žárovek na panelu, čímž indikuje výsledné zašifrované písmeno. Například při šifrování slova WEHRMACHT nejdříve stiskneme na klávesnici písmeno W, rozsvítí se například kontrolka s písmenem D, což bude prvním písmenem zašifrovaného textu. Poté stiskneme E a to se stejným způsobem zakóduje a tak dále.

Prolomení kódu

Herec Dougray Scott jako Alan Turing ve snímku Enigma z roku 2001, pracuje na dešifrování stroje. (Indies Film Distribution)

Jeden z používaných německých prototypů Enigmy získala polská tajná služba už začátkem 30. let a poté, kdy bylo ve 2. světové válce Polsko obsazeno německými vojsky, získala prototyp britská tajná služba.

Problém byl v tom, že se každý den o půlnoci měnil šifrovací klíč. Samotné získání prototypu Enigmy nezaručovalo, že budou moci spojenci číst zprávy německé armády. Museli znát šifrovací kód.

Ve filmu Enigma z roku 2001 byl zachycen průběh jejího dešifrování. Mimo jiné také díky radiovému signálu nepřátelských jednotek, které netušily, že jsou odhaleny a porušily tzv. radiový klid opětovným vysíláním. Jejich vysílání bylo zachyceno a podrobeno analýze.

Prolomení Enigmy bylo utajováno po dobu padesáti let. Kryptografové, kteří se zasloužili o vítězství spojenců v 2. světové válce, nebyli nikterak oslavováni. Během války oficiálně pracovali v továrně na rádia. O jejich činnosti věděla pouze britská tajná služba a ministr války Winston Churchill.

Analytici věděli, že při vysílání se vždy opakuje jeden údaj, a tím byly souřadnice jejich polohy. Protože byly souřadnice jejich polohy při vysílání známy, byly potom tyto reálné informace porovnávány s těmi šifrovanými a to po další kryptoanalýze přispělo ke konečnému prolomení její šifry.

V dalším snímku z roku 2014 nazvaném Kód Enigmy rozebírají autoři podrobněji proces dešifrování a unikátní matematický stroj, který navrhl Alan Turing. Tento stroj vlastně pomohl dešifrovat zprávy kódované Enigmou. Problém byl v tom, že i když byl stroj schopen prověřovat množství variant kódů, byla šifra tak silná, že ji ani Turingův stroj nedokázal prolomit.

Herec Benedict Cumberbatch jako Alan Turing ve snímku Kód Enigmy z roku 2014, stojí u Turingova dešifrovacího stroje. (Magic Box)

Průlom nastal podle filmu ve chvíli, když si šifranti uvědomili, že německé rozkazy mají zásadní slabinu. Německá říše ovládaná Adolfem Hitlerem, jež jeho osobu fanaticky uctívala, zakončila každou zprávu zvoláním „Heil Hitler“, tedy „Sláva Hitlerovi“. Kryptografové začali počítat s tím, že každé krátké ranní hlášení německé armády o teplotě a počasí bude zakončeno tímto zvoláním. To pomohlo specifikovat nastavení Turingova stroje a měnící se kódy každý den prolamovat.

Prolomení Enigmy bylo utajováno po dobu padesáti let a kryptografové, kteří se tak zasloužili o vítězství spojenců v 2. světové válce, nebyli nikterak oslavováni, protože oficiálně během války pracovali v továrně na rádia. O jejich činnosti věděla pouze britská tajná služba a ministr války Winston Churchill. Turing v podstatě položil základy pro novodobou výpočetní techniku.

Příště se společně podíváme na to jak může obyčejná kniha sloužit jako kódovací tabulka. (připravujeme)

Armádní Enigma se třemi rotory z londýnského Imperial War Museum. (Volné dílo)

Související témata

Související články

Přečtěte si také

Umělé povrchy hřišť mohou být karcinogenní. Riziko je větší u dětí, varují české orgány
Umělé povrchy hřišť mohou být karcinogenní. Riziko je větší u dětí, varují české orgány

Pryžové povrchy na hřištích a sportovištích mohou vylučovat zdraví nebezpečné látky, upozorňují světové studie. Některé z těchto chemikálií jsou přitom karcinogenní a představují rizika zejména pro děti. Státní zdravotní ústav proto upozorňuje provozovatele i dodavatele, aby si zajistili zdravotní certifikaci.

Prastará věda vs. moderní farmacie. Jak se daří tradiční čínské medicíně u nás a v Evropě
Prastará věda vs. moderní farmacie. Jak se daří tradiční čínské medicíně u nás a v Evropě

Farmaceutický monopol? Proč se tradiční čínská medicína v České republice setkává s odporem představitelů medicíny západní?

Plánovaný útok New York Times na Shen Yun
Plánovaný útok New York Times na Shen Yun

Deník Epoch Times 18. března informoval o tom, že The New York Times plánují útok na taneční soubor Shen Yun Performing Arts. Nakolik jsou obavy z tohoto útoku odůvodněné?

Nizozemsko: Pandemická úmluva WHO se v parlamentu setkává s rostoucí skepsí – žádost o odklad
Nizozemsko: Pandemická úmluva WHO se v parlamentu setkává s rostoucí skepsí – žádost o odklad

Tři možné budoucí vládní strany chtějí v nizozemském parlamentu předložit návrh. Podle tohoto návrhu by vláda měla usilovat o odložení rozhodnutí o Pandemické úmluvě ve WHO – nebo o jejím zamítnutí.

Kvůli ochraně přírody nelze zlikvidovat ekonomiku, uvedl Pellegrini
Kvůli ochraně přírody nelze zlikvidovat ekonomiku, uvedl Pellegrini

Kvůli ochraně přírody nelze zlikvidovat ekonomiku, Evropa nejednou jde za hranice selského rozumu, uvedl zvolený prezident Slovenska Peter Pellegrini u příležitosti Dne Země, který připadá na dnešek.