Souboj s nacistickou Enigmou nastartoval éru počítačů

Muzeum v britském Bletchley Parku dokumentuje, jak spojenci během druhé světové války rozluštili a dokázali číst zprávy šifrované strojem Enigma.
Kapitoly článku

Městečko Bletchley v hrabství Buckinghamshire, asi 70 kilometrů severozápadně od Londýna, je na první pohled nenápadné. Přesto se tu psaly dějiny. V legendárním a dlouho utajovaném Bletchley Parku se velkým mozkům doby (od matematiků a šachistů až po luštitele křížovek a lingvisty) podařilo prolomit tajemství nacisty využívaného šifrovacího stroje Enigma. To podle některých odborníků zkrátilo druhou světovou válku až o tři roky. Výzva porazit Enigmu urychlila také cestu k počítačové éře.

Prolomit Enigmu, vyhrát válku...

To, že se britským bořičům kódů v Bletchley Parku podařil opravdu husarský kousek, dokládá to, že Němci i několik let po válce odmítali uvěřit tomu, že spojenci uměli číst Enigmou šifrované zprávy. Úspěch práce stovek brilantních myslitelů v čele s legendárním matematikem Alanem Turingem jakoby popírá všechny zákonitosti pravděpodobnosti, možných kombinací nastavení šifrovacího stroje Enigma je totiž nepředstavitelné množství – přes 100 miliard.

Klepněte pro větší obrázek
Šifrovací stroj Enigma. Foto: Bletchley Park​

Bez některých chyb, kterých se nacisté při zasílání šifrovaných zpráv dopustili, a bez brzkého začátku zkoumání stojů Enigma ještě před válkou, by zřejmě opravdu prolomení německých kódů nebylo možné. Díky souhře okolností a mocné síle lidského důvtipu se to ale podařilo.

Ve válečných studiích to dosud není doceněno, ale Spojenci například v bitvě o Atlantik, v tažení proti německému maršálovi Erwinu Rommelovi nebo přípravách invaze v Normandii měli klíčovou výhodu – informace přímo z týlu nepřítele.

Klepněte pro větší obrázek
Vchod do hlavní budovy zdobí socha britského premiéra Winstona Churchilla. U ní je jeho citát: „Žádná z operací 2. světové války nebyla tak závislá na Bletchley, jako vylodění v Normandii. Bez tady odvedené práce by operace jen těžko uspěla.“ Foto: Bletchley Park

Výsledky práce Bletchley Parku také dokládají to, že extrémní situace často lidstvo posunou k mimořádným inovacím. Kdo ví, jak daleko by dnes byla informační a výpočetní technika, kdyby pro vědce neexistovala výzva v podobě Enigmy. Pouze akutní válečné ohrožení zřejmě také umožnilo, že se ve čtyřicátých letech minulého století podařilo na jednom místě shromáždit tolik výjimečných mozků.

Vysoká koncentrace nápadů a analytických schopností vedla až sestavení tzv. Turingovy bomby – vzdáleného předchůdce dnešního počítače, který měl za úkol mechanicky analyzovat kombinace kódů v takovém rozsahu, který by člověk sám nebyl schopen zpracovat. Pojďme se ale podívat na celý příběh Enigmy a jejího prolomení pěkně od začátku.

Klepněte pro větší obrázek
Bletchley Park. Foto: Bletchley Park

Příběh Enigmy

Elektromechanický šifrovací stroj Enigma vznikl už ve dvacátých letech 20. století, stojí za ním německý inženýr Arthur Scherbius. Původně sloužil čistě komerčním účelům, k šifrování zpráv ho používaly pošty nebo banky. Firma Scherbius & Ritter nabízela svůj stroj i německému námořnictvu a ministerstvu zahraničí, ty ale o šifrovací stroj zpočátku nejevily zájem. Stroj postupně prošel několika inovacemi a nakonec si cestu do německé armády našel.

Enigma je kombinací elektrického a mechanického systému. Mechanický systém je složen z klávesnice podobné té u psacího stroje a sady rotujících disků (rotorů), které jsou řazeny za sebou na jedné ose. U rotorů je podstatný krokový mechanismus, který postupně otáčí jedním nebo několika rotory s každým stiskem klávesy. To znamená, že když dvakrát za sebou stisknete stejnou klávesu, stroj má pokaždé jiné nastavení.

Do armádní verze byla navíc přidána rozvodná deska s dvojitými zástrčkami, která umožňovala prohození písmen na klávesnici, což kryptografickou sílu stroje ještě výrazně zesílilo.

Klepněte pro větší obrázek
Rotors – rotory, Lampboard – žárovky, Keyboard – klávesnice, Plugboard – rozvodná deska. Foto: Bletchley Park

Jak vypadalo šifrování v praxi?

Při posílání a přijímání zpráv šifrovaných Enigmou byla podstatná koordinace výchozího nastavení přístroje mezi vysilatelem zprávy a jejím příjemcem. Bylo nutné znát, jak jsou za sebou v horní části stroje poskládány rotory. Každý z rotorů měl na ozubeném kolečku jiný sled kontaktů. Enigmy užívané německým námořnictvem měly dokonce pět vyměnitelných rotorů, z nichž u tří bylo možné měnit pořadí.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek
Rotory. Foto: Bletchley Park

Dále bylo nutné znát umístění dvojitých zástrček na rozvodné desce, které prohazovaly písmena na klávesnici.

Klepněte pro větší obrázek
Rozvodná deska. Foto: Bletchley Park

Jenže znát základní nastavení přístroje pro dešifrování zpráv samo o sobě nestačilo. Pravidelně, někdy i víckrát denně, měnily jednotlivé složky německé armády operativní klíč. Ten spočíval v úvodním nastavení otáčejících se rotorů. Technik otáčel ozubenými kolečky rotorů tak dlouho, až se v okýnkách objevila zvolená kombinace písmen.

Klepněte pro větší obrázek
Otáčením rotorů bylo nutné nastavit počáteční kombinaci písmen. Foto: Bletchley Park

Ve chvíli, kdy byl stroj správně nastaven, mohlo začít vlastní šifrování zprávy. Po stisku požadovaného písmena na klávesnici se v přístroji uzavřel elektrický obvod, který rozsvítil jednu z žárovek, která indikovala výsledné zašifrované písmeno.

Například při šifrování zprávy BERLIN operátor nejdříve stiskne B, rozsvítí se třeba Z, potom Z bude prvním písmenem zašifrovaného textu. Poté operátor stiskne E, rozsvítí se třeba G, zapíše a stejným způsobem pokračuje. Při každém stisku klávesnice se přitom krokovým mechanismem posunuje ozubené kolečko rotoru, což znamená opět jinou kombinaci zapojení elektrického obvodu.

Klepněte pro větší obrázek
Šifrování pomocí Enigmy: proud je veden do sestavy rotorů, přes reflektor a zpět znovu skrz rotory. Písmeno A se zakóduje jinak s každým následným stisknutím, poprvé na G, dále na C atd. Je to proto, že pravý rotor se po stisku klávesy pootočí a signál je veden pokaždé jiným obvodem. Foto: Bletchley Park

Zašifrované sdělení se zapsalo do pětipísmenných bloků, depeše se předala k odeslání morseovkou pomocí rádiových vln. Druhá strana měla stejně nastavenou Enigmu jako odesilatel, včetně denního klíče a reverzním způsobem zprávu dešifrovala.

Klepněte pro větší obrázek
Enigmou zašifrovaný text. Foto: Bletchley Park

Článek pokračuje v druhé kapitole...

Témata článku: Technika, Historie, Osobnosti počítačové historie, Šifrování, Vojenství, Matematika, Alan Turing, Berlin, Bomb, Enigma, Flowers, Park, Reflektor, Rotor, Tommy, Winston, Foto, Klávesnice genius, Německá klávesnice, Psací stroje, Letoun, Poháněný stroj, Stroj, Prohozená klávesa, Německý stroj