Die Enigma Maschine

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Enigma_%28Maschine%29

GeschichteGeschichte

• Erfinder: Arthur Scherbius (1878 – 1929)Erfinder: Arthur Scherbius (1878 – 1929)

• 9. Juli 1923 Gründung der Chiffriermaschinen-Aktiengesellschaft in 9. Juli 1923 Gründung der Chiffriermaschinen-Aktiengesellschaft in BerlinBerlin

• war zunächst als ziviles Chiffriergerät konzipiert war zunächst als ziviles Chiffriergerät konzipiert

• Ende der 1920er Jahre zeigten Militärische Stellen verstärkt Ende der 1920er Jahre zeigten Militärische Stellen verstärkt Interesse so das sie darauf bald vom zivilen Markt verschwandInteresse so das sie darauf bald vom zivilen Markt verschwand

• im Zuge der Aufrüstung würde ein zuverlässiges im Zuge der Aufrüstung würde ein zuverlässiges Verschlüsselungssystem gebrauchtVerschlüsselungssystem gebraucht

• es wurden mehr als 30.000 Maschinen im 2. Weltkrieg produziertes wurden mehr als 30.000 Maschinen im 2. Weltkrieg produziert

PrinzipPrinzip• wiegt ca. 10kg und ihre Abmessungen betragen wiegt ca. 10kg und ihre Abmessungen betragen (LxBxH) 310mm x255mm x130mm(LxBxH) 310mm x255mm x130mm

• sieht aus wie eine Schreibmaschine und besteht im wesentlichen sieht aus wie eine Schreibmaschine und besteht im wesentlichen aus einer Tastatur und einem Walzensatzaus einer Tastatur und einem Walzensatz

• die Walzen sind das Herzstück zur Verschlüsselungdie Walzen sind das Herzstück zur Verschlüsselung

• Walzen sind drehbar angeordnet und weisen auf beiden Seiten für Walzen sind drehbar angeordnet und weisen auf beiden Seiten für die 26 Großbuchstaben des Alphabets 26 elektrische Kontakte die 26 Großbuchstaben des Alphabets 26 elektrische Kontakte auf, die wiederum mit 26 isolierten Drähten im inneren der Walze auf, die wiederum mit 26 isolierten Drähten im inneren der Walze paarweise und unregelmäßig miteinander verbunden sind.paarweise und unregelmäßig miteinander verbunden sind.

Ansicht der EnigmaRotorstellung bestimmt den

Schlüssel Rotoren

Lampenfeld

Tastatur

Steckfeld

Anzeige des Geheimtextes

Zusätzliches vertauschen

von Buchstaben

Eingabe des Klartextes

Quelle: Deutsches Museum MünchenRotor-Chiffriermaschine Enigma, 3-Walzen-Ausführung, Holzgehäuse, Nr. A 2178 K; um 1928

Die Enigma ist eine Rotormaschine!

• Rotormaschinen bestehen aus einer Reihe von Rotoren

• jeder Rotor ist eine elektrisch isolierende Scheibe, die auf beiden Seiten je 26 Kontakte besitzt

• die Eingangskontakte sind auf geheime Weise mit einem Ausgangskontakt verbunden

• damit wird mit einer einfachen Scheibe eine Substitution erreicht

• dreht man jede Scheibe nach jedem Zeichen einen Schritt weiter, hat man bereits eine polyalphabetische Substitution

• durch kombinieren von mehreren solchen Scheiben, wird die Periode deutlich verbessert – vor allem, wenn jede Scheibe nach jedem Zeichen um einen anderen Betrag weiterdreht

AufbauAufbau• 1 Batterie, • 2 Taster, • 3 Kontakt auf Steckerbrett, • 4 Eingangswalze, • 5 drei drehbare Walzen,• 6 Umkehrwalze, • 7+8 gebrückte Kontakte auf Steckerbrett, • 9 Lampe,

• Bei gedrückter Taste A (2) läuft der Strom durch das Steckerbrett (3) in die Eingangswalze und dann durch die 3 rotierenden Walzen (5) über die Umkehrwalze wieder zurück durch die Walzen zum Steckerbrett (7). Dort gelangt er über den gebrückten Kontakt von S (7) nach D.

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Enigma_%28Maschine%29

1 Ring mit Übertragskerbe 2 Markierpunkt des "A"-Kontakts 3 Alphabetring 4 Kontaktplatten 5 Verbindungsdrähte 6 gefederte Kontaktstifte 7 gefederte Sperrklinke für Alphabetring 8 Nabe 9 Handrändel10 Vortriebszahnrad

Innerer Aufbau einer Walze:

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Enigma_%28Maschine%29

• die erste Walze (1) wird jedes Mal weiterbewegt, • bei der zweiten Walze (2) trifft die Sperrklinke hier auch in eine Kerbe, • beim dritten Rotor (3) trifft die Sperrklinke hier auf keine Kerbe des Rings,

Die Fortschaltung der Walzen erfolgt mit Hilfe von Sperrklinken

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Enigma_%28Maschine%29

FunktionFunktion

• bei gedrückter Buchstabentaste wird die Verbindung zum Steckerbrett bei gedrückter Buchstabentaste wird die Verbindung zum Steckerbrett statt auf die Anzeigenlampe auf die Batterie umgeschaltetstatt auf die Anzeigenlampe auf die Batterie umgeschaltet

• der Strom von der Batterie fließt über die gedrückte Taste zum der Strom von der Batterie fließt über die gedrückte Taste zum SteckerbrettSteckerbrett

• ist Buchse A mit einer anderen Buchse z.B. J vertauscht so wird A zu Jist Buchse A mit einer anderen Buchse z.B. J vertauscht so wird A zu J

http://http://enigmaco.deenigmaco.de/enigma//enigma/enigma_de.htmlenigma_de.html

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Enigma_%28Maschine%29

Eigenheiten der ChiffrierungEigenheiten der Chiffrierung

• Kein Buchstabe wird auf sich selbst abgebildet!• wenn man wusste, dass ein bestimmter Begriff im Klartext vorkam, konnte man bereits die Stellen ausschließen, an denen dieses Wort nicht vorkommen konnte (negative Mustersuche)

Beispiel:

GAAHADFDEGFDTGH WAHRHEIT WAHRHEIT WAHRHEIT (*) WAHRHEIT WAHRHEIT (*) WAHRHEIT WAHRHEIT (*) WAHRHEIT (*)

• Wahrheit ist das Wort, dass wir kennen

• (*) gibt die erlaubten Kombinationen an

Eigenschaften der Enigma

• Buchstaben werden nicht auf sich selbst abgebildet

• Chiffrierung und Dechiffrierung erfordern gleiche Ausgangsstellungen

• Chiffrierung polyalphabetisch

• 2 * 1020 verschiedene Schlüssel

• Periode von 16900• der Schlüssel wurde über Codebücher weitergegeben (pro Tag eine Grundstellung der Rotoren, mit dieser dann pro Nachricht der sog. Spruch- bzw. Sitzungsschlüssel codiert wurde.• die Enigma galt als sehr sicher – wurde aber trotzdem geknackt

Fragen?

Moderne Verschlüsselungsverfahren

DES:

• DES = Data Encryption Standard• Modifiziert von 128 auf 56 Bit Schlüssellänge unter Mitarbeit der berühmten NSA (National Security Agency)• Deswegen immer wieder Bedenken wegen möglicher Unsicherheit, die nur die NSA kannte• Bis heute kein Angriff außer Brute-Force bekannt

• DES kodiert Datenblöcke: 64 Bits werden in einem Schritt verschlüsselt.• Die Schlüssellänge ist ebenfalls 64Bit, wobei jedes 8. Bit ein Kontrollbit ist = 56 Bit effektive Schlüssellänge• DES führt 16 Verschlüsselungsschritte aus

Moderne Verschlüsselungsverfahren

RSA:

• 1977 von Rivest(R), Shamir (S) und Adleman(A) entwickelt.• Blockchiffrieralgorithmus• Klar-und Geheimtextblöcke werden als große ganze Zahlen aufgefasst, ebenso der Schlüssel• Die Schlüssellänge ist variabel (typisch heute: 1024, 2048 Bit).• RSA basiert auf den Eigenschaften von Primzahlen und modularer Arithmetik.• Insbesondere wird ausgenutzt, dass es schwer ist, das Produkt zweier großer Primzahlen zu faktorisieren.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.