Enigma, die Verschlüsselungsmaschine der Deutschen im zweiten Weltkrieg, ist aus kryptographischer Sicht sehr interessant. Welche wichtigen Schwachstellen wies die Enigma auf und welche Auswirkungen hatten sie auf den Kriegsverlauf?
Aufträge
Vorbereitung
- Macht euch mit der Enigma-Verschlüsselungsmaschine vertraut.
- Wie funktioniert sie?
- Welche kryptographischen Merkmale zeichnen die Enigma aus?
Praktische Arbeit
- Entschlüsselt die vorgegebenen (mit der Enigma verschlüsselten) Texte mit Hilfe der Papier-Enigma.
- Weiso spielt es keine Rolle, ob man ver- oder entschlüsselt?
- Welche Probleme im Design der Enigma erleichterten das Knacken? Wieso?
- Welche Probleme in der Anwendung haben das Knacken erleichtert?
- Analysiert der Schwächen der Enigma und visualisiert diese anhand von Beispielen.
Präsentation
- Bereitet eine Präsentation vor, die 15 Minuten (plus 5 Minuten für Fragen) dauert. Sie soll die benötigte Theorie, eigene Überlegungen, das Programm und die Erkenntnisse der Klasse näherbringen.
Material
Geheimtext 1 – Papier-Enigma verstehen
IDBDA AKGH
Umkehrwalze: B
Rotoren: I II III
Ringstellung: A A A (d.h. ohne die ganz dünnen Streifen)
Grundstellung: A A A
Steckerbrett: -
Geheimtext 2 – Ringstellung verstehen
SBEQFBB
Umkehrwalze: B
Rotoren: I II III
Ringstellung: G B Z
Grundstellung: M D C
Steckerbrett: -
Geheimtext 3 – Steckerbrett verstehen
EHIZRPA
Umkehrwalze: B
Rotoren: IV V III
Ringstellung: C J K
Grundstellung: M P M
Steckerbrett: AD CO TX
Geheimtext 4 – Übertrag verstehen
WYUNNMZ
Umkehrwalze: B
Rotoren: IV V III
Ringstellung: C J K
Grundstellung: S Q T
Steckerbrett: -
Geheimtext 5 – Übertrag verstehen II
QJILTQNG
Umkehrwalze: B
Rotoren: IV V III
Ringstellung: C J K
Grundstellung: S Y T
Steckerbrett: -
Geheimtext 6 – Spruchschlüssel
KMULR WGHR
Umkehrwalze: C
Rotoren: I IV II
Ringstellung: A A A
Grundstellung: G T K
Spruchschlüssel: P C N → ? ? ?
Steckerbrett: CF HW UZ
Geheimtext 7 – Komplette Nachricht
Nachricht vom 30. März 1941
1830 – 24 – JNF TWF –
YXNOW KQFNM QYNLS LZLYW WDGI
Hinweis
Verwende die Umkehrwalze C.
Weitere Geheimtexte – Authentische Texte
Authentische Funksprüche finden sich im Wikipedia-Artikel.
Quellen
- https://de.wikipedia.org/wiki/Enigma_(Maschine)
- https://en.wikipedia.org/wiki/Cryptanalysis_of_the_Enigma
Papierenigma
Situation zum Entschlüsseln des 1. Zeichens bei folgenden Vorgaben:
- Reflektor: B
- Rotoren: III, IV, V
- Ringstellung: 3, 5, 2 (entspricht: C E B)
→ grüne Buchstaben im Bild unten, welche direkt unterhalb des Rotortitels befestigt werden müssen - Anfangsstellung: BFA
→ im Bild orange dargestellt: genannte Buchstaben direkt unterhalb der Reflektor-Titelzeile ausrichten - Steckerbrett: AE CP MX
→ muss separat vor und nach der Verschlüsselung angewendet werden
Verschlüsselung:
- Verschlüsselung (insgesamt): P → A
- Verschlüsselung (Schritt 1, Steckerbrett): P → C
- Verschlüsselung (Schritt 2, Rotoren): C → E
- Verschlüsselung (Schritt 3, Steckerbrett): E → A
Rotoren
Der Streifen des Rotors rechts bewegt sich durch den Tastendruck vor der Verschlüsselung, d.h. die Anfangsstellung wird für die Verschlüsselung des 1. Buchstabens bereits um eine Position verschoben.
Steckerbrett
Das Steckerbrett (also die Vertauschung bestimmter Buchstaben) muss vor und nach den Rotoren angewendet werden!
Übertrag auf die nächste Walze
Wenn das dunkle Feld des rechten Rotors in der Zeile «B» des Reflektors liegt, führt es beim Wechsel auf die Zeile «A» zu einem Übertrag auf den Rotor links davon.
Achtung: Befindet sich das dunkle Feld des mittleren Rotors in der Zeile «B» des Reflektors, so wird dieser Rotor zwingend gedreht und er führt in diesem Moment den Übertrag auf den Rotor ganz links aus!
Das dunkle Feld des linken Rotors hat keinerlei Auswirkung, weil sich kein weiterer Rotor links davon befindet.
Quellen
- https://de.wikipedia.org/wiki/Enigma_(Maschine)
- https://en.wikipedia.org/wiki/Cryptanalysis_of_the_Enigma
Pringles-Enigma[1]
Vorbereitung
Schaut euch die beiden Videos an, bevor ihr mit dem Bau eurer Enigma beginnt und lest die folgenden Hinweise.
Achtung
Die Auswahl der Rotoren und des Reflektors ist durch die Geheimtexte bestimmt, nehmt also nicht einfach die im Video angegebenen Streifen!
Hinweise
- Arbeitet nicht mit Leim, sämtliche Rotoren und Reflektoren müssen austauschbar sein!
- Damit die Rotoren und Reflektoren austauschbar sind, bildet mit Klebestreifen eine Lasche, so dass ihr den Ring einfach wieder lösen könnt.
- Damit das Papier dabei nicht beschädigt wird, klebt auf die Klebestelle (dort wo die Lasche zu kleben kommt) zwei Klebestreifen nebeneinander, so dass die Lasche nicht auf das Papier, sondern auf die Klebestreifen geklebt wird.
- Klebt über die Buchstabenfelder beim Steckerbrett ebenfalls Klebestreifen, damit ihr die aufgemalten Buchstaben wieder abwischen könnt.
- Der aufgemalte Strich aus Video 1 ist sehr hilfreich!
- Die Rotoren sollten allerdings eher so eng sein wie in Video 2.
Funktionsweise
Lernt die Funktionsweise der Enigma zuerst mit Hilfe der anderen Papier-Enigma kennen. Dann fällt die Übertragung der Kenntnisse auf die Pringles-Enigma leicht.
Entschlüsselt die Nachrichten nun auch mit dieser Version der Enigma und findet heraus, wie der Übertrag auf den nächsten Rotor bei diesem Modell funktioniert.
Bausatz
Der Bausatz kann auch direkt von unserer Seite heruntergeladen werden.