Enigma-M4

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Die nur von den deutschen U-Booten eingesetzte Schlüsselmaschine Enigma-M4 ist kryptographisch stärker als die Enigma I.

Die Enigma-M4 (auch Schlüssel M genannt, genauer Schlüssel M Form M4) ist eine Rotor-Schlüsselmaschine, die im Zweiten Weltkrieg ab dem 1. Februar 1942 im Nachrichtenverkehr der deutschen Kriegsmarine zur geheimen Kommunikation zwischen dem Befehlshaber der U-Boote (BdU) und den im Atlantik operierenden deutschen U-Booten verwendet wurde.[1] Im Gegensatz zur vorher verwendeten Enigma-M3 sowie der von Heer und Luftwaffe eingesetzten Enigma I und der von den deutschen Geheimdiensten verwendeten Enigma-G, zeichnet sich die Enigma-M4 durch vier Walzen (außer der Eintritts- und der Umkehrwalze) aus. Damit ist sie kryptographisch deutlich stärker als die übrigen Enigma-Varianten mit nur drei Rotoren und konnte deshalb durch die Alliierten lange Zeit nicht gebrochen werden. Das Wort „Enigma“ (griechisch αἴνιγμα) kommt aus dem Griechischen und bedeutet Rätsel.

Aufbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei herausgenommenen Walzen ist links die dünne Umkehrwalze mit ihren 26 Kontaktplatten zu erkennen.
Zwei Walzen der Marine-Enigma kurz vor dem Zusammenbau.
Hier sind alle Walzen eingelegt. Ganz links befindet sich die dünne UKW C und unmittelbar rechts davon eine der „Griechenwalzen“, die während der Verschlüsselung zwar nicht fortgeschaltet wird, aber von Hand auf eine von 26 Stellungen gedreht werden kann.
M4 (ohne Deckel) mit vollständig eingelegtem Walzensatz

Der Aufbau der Enigma-M4 weist im Vergleich zu dem der Enigma I einige Besonderheiten auf. Der wichtigste Unterschied ist der Einsatz von vier Walzen (Rotoren) gegenüber nur drei bei den anderen Modellen. Die vier Walzen wurden aus einem Sortiment von insgesamt acht plus zwei Walzen ausgewählt. Dabei musste zwischen den auch bei der Enigma I verwendeten Walzen I bis V sowie den von der Enigma-M3 bekannten Walzen VI bis VIII und den speziell für die Enigma-M4 neu konstruierten beiden Walzen unterschieden werden, die eine geringere Dicke als die anderen aufwiesen und daher als „dünne“ Walzen bezeichnet wurden.

Technischer Grund für die Anfertigung von dünnen Walzen war der Wunsch der Marine, das gleiche Gehäuse wie Enigma I und Enigma-M3 weiter verwenden zu können. Dazu musste der Platz, den bisher eine (dicke) Umkehrwalze einnahm, nun durch eine dünne Umkehrwalze und eine der neu hinzugekommenen dünnen vierten Walzen genutzt werden. Statt mit römischen Zahlen wurden die dünnen Walzen mit griechischen Buchstaben, nämlich „β“ (Beta) und „γ“ (Gamma) gekennzeichnet. Sie konnten zwar manuell jeweils in eine von 26 Drehstellungen gedreht werden, im Gegensatz zu den Walzen I bis VIII drehten sie sich während des Verschlüsselungsvorgangs jedoch nicht weiter.

Die Tabelle[2][3] zeigt das damals als „Geheime Kommandosache[4] eingestufte streng geheime Verdrahtungsschema der bei der Enigma-M4 verfügbaren acht drehbaren Walzen (I bis VIII), der beiden nicht rotierenden dünnen Walzen („Beta“ und „Gamma“) und der beiden ebenfalls dünnen Umkehrwalzen (B und C):

            A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
I           E K M F L G D Q V Z N T O W Y H X U S P A I B R C J
II          A J D K S I R U X B L H W T M C Q G Z N P Y F V O E
III         B D F H J L C P R T X V Z N Y E I W G A K M U S Q O
IV          E S O V P Z J A Y Q U I R H X L N F T G K D C M W B
V           V Z B R G I T Y U P S D N H L X A W M J Q O F E C K
VI          J P G V O U M F Y Q B E N H Z R D K A S X L I C T W
VII         N Z J H G R C X M Y S W B O U F A I V L P E K Q D T
VIII        F K Q H T L X O C B J S P D Z R A M E W N I U Y G V
Beta        L E Y J V C N I X W P B Q M D R T A K Z G F U H O S
Gamma       F S O K A N U E R H M B T I Y C W L Q P Z X V G J D
UKW B dünn  E N K Q A U Y W J I C O P B L M D X Z V F T H R G S
UKW C dünn  R D O B J N T K V E H M L F C W Z A X G Y I P S U Q

Die Verdrahtung der beiden dünnen Walzen und der Umkehrwalzen war so überlegt, dass die Kombination der Umkehrwalze (UKW) mit der dazu „passenden“ Walze (das heißt UKW B dünn mit Beta beziehungsweise UKW C dünn mit Gamma) genau dieselbe involutorische Zeichenpermutation ergibt wie die Umkehrwalzen B und C (dick) der Enigma I und der Enigma-M3 allein. Dies diente dazu, die geheime Kommunikation zu anderen Wehrmachtteilen zu ermöglichen, die nicht über die M4 verfügten. Voraussetzung dafür war lediglich, dass der Spruchschlüssel von den U-Booten so gewählt wurde, dass er mit „A“ begann. Dann befand sich die linke Walze in genau der Stellung, in der sie zusammen mit der passenden UKW so wirkte wie die entsprechende UKW der anderen Enigma-Modelle.

Bedienung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei geschlossenem Deckel ist die hinter dem linken Walzenfenster befindliche „Griechenwalze“ von außen kaum von den anderen Walzen zu unterscheiden.

Wie erläutert, standen bei der Enigma-M4 acht unterschiedliche Walzen zur Verfügung, die mit römischen Zahlen (I bis VIII) durchnummeriert waren und die an jeder der drei rechten Positionen im Walzensatz eingesetzt werden konnten. Die zwei weiteren etwas dünneren Walzen fanden nur an der Position ganz links im Walzensatz Platz. Diese mit den griechischen Buchstaben „Beta“ und „Gamma“ gekennzeichneten Walzen wurden von den Funkern der U-Boote knapp als die „Griechenwalzen“ bezeichnet. Schließlich gab es die zwei Umkehrwalzen, die sich ebenfalls durch ihre geringere Dicke von den in der Enigma I eingesetzten Umkehrwalzen B und C unterschieden und als Umkehrwalze „B dünn“ und „C dünn“ bezeichnet wurden.

Zur vollständigen Einstellung des Schlüssels unterschied die Marine zwischen „äußeren“ und „inneren“ Schlüsselteilen. Zum inneren Schlüssel zählte die Auswahl der Walzen, die Walzenlage und die Ringstellung. Die inneren Schlüsseleinstellungen durften nur durch einen Offizier vorgenommen werden, der dazu das Gehäuse aufschloss, die Walzen entsprechend auswählte, einrichtete und anordnete. Danach schloss er die Enigma wieder zu und übergab sie dem Funkmaat.

Schlüsselanleitung der Kriegsmarine „Der Schlüssel M“
Die „dünne“ UKW B (ganz links) im Walzenkasten einer M4 zusammen mit einigen Walzen

Aufgabe des Funkers war es, die äußeren Schlüsseleinstellungen vorzunehmen, also die zehn Steckerpaare dem Tagesschlüssel entsprechend in das Steckerbrett an der Frontplatte der M4 einzustecken, die Frontklappe zu schließen und danach die vier Walzen in die richtige Anfangsstellung zu drehen. Während die inneren Einstellungen nur alle zwei Tage verändert wurden, mussten die äußeren jeden Tag gewechselt werden. Der Schlüsselwechsel passierte auch auf hoher See um 12:00 D.G.Z. („Deutsche gesetzliche Zeit“), also beispielsweise bei U-Booten, die gerade vor der amerikanischen Ostküste operierten, am frühen Morgen.

Die befohlenen Schlüssel waren auf damals streng geheimen „Schlüsseltafeln“ verzeichnet. Auch hierbei wurde zwischen inneren und äußeren Einstellungen unterschieden. Die für den Offizier bestimmte Schlüsseltafel hatte etwa folgendes Aussehen:[5]

                     Schlüssel M " T r i t o n "
                     ---------------------------
 Monat: J u n i   1945                          Prüfnummer:  123
 ------                                         ----------------
                        Geheime Kommandosache!
                        ----------------------
                     Schlüsseltafel  M-Allgemein
                     ---------------------------
                          (Schl.T. M Allg.)
                         Innere Einstellung
                         ------------------
                      Wechsel  1200  Uhr  D.G.Z.
                      --------------------------
         ----------------------------------------------
         |Monats- |                                   |
         |  tag   |     Innere Einstellung            |
         ----------------------------------------------
         |  29.   |B  Beta       VII     IV      V    |
         |        |   A          G       N       O    |
         ----------------------------------------------
         |  27.   |B  Beta       II      I       VIII |
         |        |   A          T       Y       F    |
         ----------------------------------------------
         |  25.   |B  Beta       V       VI      I    |
         |        |   A          M       Q       T    |
         ----------------------------------------------

Oben sind beispielhaft nur wenige Monatstage dargestellt, wobei, wie damals üblich, die Tage absteigend sortiert sind. So kann man leicht die „verbrauchten“ Codes der vergangenen Tage abschneiden und vernichten. Ähnlich strukturiert war die andere Schlüsseltafel, die die äußeren Schlüsselteile verzeichnete.

                     Schlüssel M " T r i t o n "
                     ---------------------------
 Monat: J u n i   1945                          Prüfnummer:  123
 ------                                         ----------------
                        Geheime Kommandosache!
                        ----------------------
                     Schlüsseltafel  M-Allgemein
                     ---------------------------
                          (Schl.T. M Allg.)
                         Äußere Einstellung
                         ------------------
                      Wechsel  1200  Uhr  D.G.Z.
                      --------------------------
----------------------------------------------------------------------
| Mo-  |                                                    | Grund- |
| nats-|      S t e c k e r v e r b i n d u n g e n         | stel-  |
| tag  |                                                    | lung   |
----------------------------------------------------------------------
|  30. |18/26 17/4 21/6 3/16 19/14 22/7 8/1 12/25 5/9 10/15 |H F K D |
|  29. |20/13 2/3 10/4 21/24 12/1 6/5 16/18 15/8 7/11 23/26 |O M S R |
|  28. |9/14 4/5 18/24 3/16 20/26 23/21 12/19 13/2 22/6 1/8 |E Y D X |
|  27. |16/2 25/21 6/20 9/17 22/1 15/4 18/26 8/23 3/14 5/19 |T C X K |
|  26. |20/13 26/11 3/4 7/24 14/9 16/10 8/17 12/5 2/6 15/23 |Y S R B |
Bei der M4 waren die Steckbuchsen nicht mit Buchstaben, sondern mit Zahlen gekennzeichnet. Das Typenschild zeigt das Fertigungskennzeichen aye für die Olympia Büromaschinenwerke in Erfurt sowie die Jahreszahl 44 (für 1944).

Beispiel für den 27. des Monats: Innere Einstellung "B Beta II I VIII" bedeutet, der Offizier hatte als Umkehrwalze die Walze B (dünn) zu wählen. Die Griechenwalze Beta war links (als nichtrotierende Walze), dann Walze II (als langsamer Rotor) und Walze I und schließlich Walze VIII rechts (als schneller Rotor) einzusetzen. Die Ringe, die außen am Walzenkörper angebracht sind und den Versatz zwischen der internen Verdrahtung der Walzen und dem Buchstaben bestimmen, zu dem der Übertrag auf die nächste Walze erfolgt, waren auf die Buchstaben A, T, Y und F einzustellen. (Die Griechenwalze wurde fast immer mit Ringstellung „A“ betrieben.) Der Offizier übergab die M4 nun an den Funker.

Der Funkmaat musste die an der Frontplatte angebrachten doppelpoligen Steckbuchsen mit entsprechenden doppelpoligen Kabeln beschalten. In der Regel wurden genau zehn Kabel eingesteckt. Sechs Buchstaben blieben „ungesteckert“. Die Steckerverbindungen wurden bei der Marine (im Gegensatz zu den anderen Wehrmachtteilen) numerisch und nicht alphabetisch verzeichnet. In der dazugehörigen geheimen Marine-Dienstvorschrift M.Dv.Nr. 32/1 mit dem Titel „Der Schlüssel M − Verfahren M Allgemein“ (siehe auch: Scan der Originalvorschrift unter Weblinks) war als Hilfe für den Bediener eine Umsetzungstabelle angegeben.[6]

 A  B  C  D  E  F  G  H  I  J  K  L  M  N  O  P  Q  R  S  T  U  V  W  X  Y  Z
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Nun musste der Schlüssler noch die vier Walzen in eine definierte Anfangsstellung drehen, und die Enigma-M4 war zur Verschlüsselung oder auch Entschlüsselung von Funksprüchen bereit.

Schlüsselraum[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die durch die römische Zahl VI gekennzeichnete Walze ist eine der drei Walzen, die exklusiv für die Marine entwickelt wurden.

Die Größe des Schlüsselraums der Enigma-M4 lässt sich aus den vier einzelnen Teilschlüsseln sowie der Anzahl der jeweils möglichen unterschiedlichen Schlüsseleinstellungen berechnen. Der gesamte Schlüsselraum der Enigma-M4 ergibt sich aus den folgenden vier Faktoren:

a) die Walzenlage
Drei von acht Walzen für die rechten drei Plätze werden ausgewählt. Dazu eine von zwei Griechenwalzen für den linken Platz und eine von zwei Umkehrwalzen ganz links. Das ergibt 2·2·(8·7·6) = 1344 mögliche Walzenlagen (entspricht einer „Schlüssellänge“ von etwa 10 bit).
b) die Ringstellung
Es gibt jeweils 26 verschiedene Ringstellungen für die beiden rechten Walzen. Die Ringe der linken Walzen sind kryptographisch bedeutungslos, da ihre Übertragskerben kein Fortschalten von anderen Walzen bewirken. Insgesamt sind 26² = 676 Ringstellungen (entspricht etwa 9 bit) relevant.
c) die Walzenstellung
Es gibt für jede der vier Walzen 26 unterschiedliche Walzenstellungen. (Die Umkehrwalze kann nicht verstellt werden.) Insgesamt sind somit 264 = 456.976 Walzenstellungen verfügbar (entspricht knapp 19 bit). Setzt man die Ringstellung als bekannt voraus, so sind davon aufgrund einer unwichtigen Anomalie des Fortschaltmechanismus (siehe auch: Anomalie) 26³ = 17.576 Anfangsstellungen als kryptographisch redundant zu eliminieren. Als relevant übrig bleiben dann 26·26·25·26 = 439.400 Walzenstellungen (entspricht ebenfalls etwa 19 bit).
d) die Steckerverbindungen
Es können bis zu maximal 13 Steckerverbindungen zwischen den 26 Buchstaben durchgeführt werden. Ausgehend vom Fall des leeren Steckerbretts (in der unteren Tabelle als Nummer Null berücksichtigt) gibt es für die erste Verbindung 26 Auswahlmöglichkeiten für das eine Steckerende und dann noch 25 für das andere Ende des Kabels. Somit gibt es für das erste Kabel 26·25 unterschiedliche Möglichkeiten es einzustecken. Da es aber keine Rolle spielt, in welcher Reihenfolge die beiden Kabelenden gesteckt werden, entfallen davon die Hälfte der Möglichkeiten. Es bleiben also 26·25/2 = 325 Möglichkeiten für die erste Verbindung. Für die zweite erhält man analog 24·23/2 = 276 Möglichkeiten. Allgemein gibt es (26-2n+2)·(26-2n+1)/2 Möglichkeiten für die n-te Steckerverbindung (siehe auch: Gaußsche Summenformel).
   Nummer der      ---- Möglichkeiten für ----   Möglichkeiten für
Steckverbindung    erste Seite    zweite Seite    Steckverbindung
       0                1               1                1
       1               26              25              325
       2               24              23              276
       3               22              21              231
       4               20              19              190
       5               18              17              153
       6               16              15              120
       7               14              13               91
       8               12              11               66
       9               10               9               45
      10                8               7               28
      11                6               5               15
      12                4               3                6
      13                2               1                1
Die Gesamtzahl der möglichen Steckkombinationen bei Verwendung von mehreren Steckern ergibt sich aus dem Produkt der Möglichkeiten für die einzelnen Steckerverbindungen. Da aber auch hier die Reihenfolge der Durchführung keine Rolle spielt (es ist kryptographisch gleichwertig, wenn beispielsweise zuerst A mit X gesteckert wird und danach B mit Y oder umgekehrt zuerst B mit Y und dann A mit X), dürfen die entsprechenden Fälle nicht als Schlüsselkombinationen berücksichtigt werden. Dies sind bei zwei Steckerverbindungen genau die Hälfte der Fälle. Das vorher ermittelte Produkt ist also durch 2 zu dividieren. Bei drei Steckerverbindungen gibt es 6 mögliche Reihenfolgen für die Durchführung der Steckungen, die alle sechs kryptographisch gleichwertig sind. Das Produkt ist also durch 6 zu dividieren. Im allgemeinen Fall, bei n Steckerverbindungen, ist das Produkt der vorher ermittelten Möglichkeiten durch n! (Fakultät) zu dividieren. Die Anzahl der Möglichkeiten für genau n Steckerverbindungen ergibt sich als
 Stecker   -------------- Möglichkeiten für ----------------
           Steckver-     genau n Steck-      bis zu n Steck–
            bindung       verbindungen         verbindungen
    0          1                     1                    1
    1        325                   325                  326
    2        276                 44850                45176
    3        231               3453450              3498626
    4        190             164038875            167537501
    5        153            5019589575           5187127076
    6        120          100391791500         105578918576
    7         91         1305093289500        1410672208076
    8         66        10767019638375       12177691846451
    9         45        53835098191875       66012790038326
   10         28       150738274937250      216751064975576
   11         15       205552193096250      422303258071826
   12          6       102776096548125      525079354619951
   13          1         7905853580625      532985208200576
Bei der M4 waren genau zehn Steckerverbindungen durchzuführen. Für diese ergeben sich nach der obigen Tabelle 150.738.274.937.250 (mehr als 150 Billionen) Steckmöglichkeiten (entspricht etwa 47 bit).

Der gesamte Schlüsselraum einer Enigma-M4 mit drei aus einem Vorrat von acht ausgewählten Walzen, einer von zwei Griechenwalzen und einer von zwei Umkehrwalzen sowie bei Verwendung von zehn Steckern lässt sich aus dem Produkt der in den obigen Abschnitten a) bis d) ermittelten 1344 Walzenlagen, 676 Ringstellungen, 439.400 Walzenstellungen und 150.738.274.937.250 Steckermöglichkeiten berechnen. Er beträgt:

1344 · 676 · 439.400 · 150.738.274.937.250 = 60.176.864.903.260.346.841.600.000

Das sind mehr als 6·1025 Möglichkeiten und entspricht einer Schlüssellänge von fast 86 bit.

Der Schlüsselraum ist riesig groß. Wie allerdings im Hauptartikel über die Enigma ausführlicher erläutert wird, ist die Größe des Schlüsselraums jedoch nur eine notwendige, aber keine hinreichende Bedingung für die Sicherheit eines kryptographischen Verfahrens. Selbst eine so simple Methode wie eine einfache monoalphabetische Substitution verfügt (bei Verwendung von 26 Buchstaben wie die M4) über einen Schlüsselraum von 26! (Fakultät), das ist grob 4·1026 und entspricht ungefähr 88 bit und ist somit sogar noch etwas größer als bei der Enigma-M4. Dennoch ist eine monoalphabetische Substitution sehr unsicher und kann leicht gebrochen (entziffert) werden.

Entzifferung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Walzensatz eines Nachbaus der Turing-Bombe
Die amerikanische Hochgeschwindigkeits-Version der Turing-Bombe erreichte mit 1725 Umdrehungen pro Minute fast die fünfzehnfache Geschwindigkeit ihres englischen Vorbilds und war speziell gegen die Vierwalzen-Enigma gerichtet
Eine amerikanische Bombe in Aktion, bedient von einer „WAVE
U 110 und HMS Bulldog

Basierend auf den Ergebnissen, die polnische Codeknacker bereits vor dem Zweiten Weltkrieg erzielen konnten, arbeiteten britische Kryptoanalytiker seit Ausbruch des Krieges im etwa 70 km nordwestlich von London gelegenen Bletchley Park (B.P.)[7] an der Entzifferung der Enigma. Das wichtigste Hilfsmittel dabei war eine spezielle elektromechanische Maschine, genannt die Turing-Bombe, die vom englischen Mathematiker Alan Turing ersonnen wurde. Mithilfe der Turing-Bombe gelang es bald nach Beginn des Krieges zunächst die von der Luftwaffe und später auch die vom Heer verschlüsselten Funksprüche zu entziffern.[8]

Die Verschlüsselungsverfahren der Kriegsmarine, von ihr als der „Schlüssel M“ bezeichnet, zeigten sich deutlich hartnäckiger. Schon die Enigma-M3, bei der nur drei (und noch nicht vier) von acht Walzen eingesetzt wurden und die bis Ende Januar 1942 bei allen Marineeinheiten gebraucht wurde, war schwieriger zu brechen als die von Luftwaffe und Heer benutzte Enigma I. Dies lag außer an der Verwendung eines größeren Walzensortiments (acht statt nur fünf zur Auswahl) ganz wesentlich auch an einem besonders ausgeklügelten Verfahren zur Spruchschlüsselvereinbarung, das die Marine benutzte.

Den britischen Codeknackern gelang der Einbruch in den Schlüssel M erst im Mai 1941 nach Kaperung des deutschen U-Boots U 110 mitsamt einer intakten M3-Maschine und sämtlicher Geheimdokumente (Codebücher) inklusive der wichtigen Doppelbuchstabentauschtafeln durch den britischen Zerstörer HMS Bulldog am 9. Mai 1941.[9]

Eine besonders schmerzliche Unterbrechung („Black-out“) für die Engländer gab es dann, als am 1. Februar 1942 die M3 (mit drei Walzen) exklusiv bei den U-Booten durch die M4 abgelöst wurde.[10] Dieses von den Deutschen „Schlüsselnetz Triton“ und von den Engländern „Shark“ (deutsch: „Hai“) genannte Verfahren konnte zehn Monate lang nicht gebrochen werden, eine Zeit, in der die deutsche U-Bootwaffe erneut große Erfolge verbuchen konnte. Der Einbruch in Shark gelang erst im Dezember 1942,[11] nachdem der britische Zerstörer HMS Petard am 30. Oktober 1942 im Mittelmeer das deutsche U-Boot U 559 aufbrachte.[12] Ein Prisenkommando enterte das Boot und erbeutete wichtige geheime Schlüsselunterlagen wie Kurzsignalheft und Wetterkurzschlüssel, mit deren Hilfe es die Codeknacker in Bletchley Park schafften, auch die Enigma-M4 zu überwinden.[13] Nun kamen auch die Amerikaner zu Hilfe, die unter Federführung von Joseph Desch[14] in der National Cash Register Company (NCR) in Dayton, Ohio, ab April 1943 mehr als 120 Stück[15] Hochgeschwindigkeitsvarianten der Turing-Bombe produzierten, die speziell gegen die M4 gerichtet waren. Danach waren die deutschen U-Boote nie mehr sicher (siehe auch: U-Boot-Krieg).

Während des gesamten Krieges wurden in der Baracke 8 (Hut Eight) in B.P. etwa 1.120.000 (mehr als eine Million) Marine-Funksprüche entziffert.[16] Dies umfasst den Zeitraum ab Herbst 1941 bis zur bedingungslosen Kapitulation der Wehrmacht im Mai 1945, wobei, mit Ausnahme des „Blackouts“ zwischen Februar und Dezember 1942, während der gesamten Zeit die wichtige Kontinuität (Unterbrechungsfreiheit) der Entzifferung gewahrt werden konnte.

Kriegsgeschichtliche Bedeutung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

U 505 unter US-Flagge
Von den Amerikanern aus U 505 erbeutetes Kenngruppenheft

Unmittelbare Folge der amerikanischen Entzifferungen war, beginnend mit U 118 am 12. Juni 1943[17], die Versenkung von neun der zwölf deutschen U-Tanker („Milchkühe“) innerhalb weniger Wochen im Sommer 1943.[18] Dies führte zu einer Schwächung aller Atlantik-U-Boote, die nun nicht mehr auf See versorgt werden konnten, sondern dazu die lange und gefährliche Heimreise durch die Biskaya zu den U-Boot-Stützpunkten an der französischen Westküste antreten mussten.

Auch die Kaperung von U 505 am 4. Juni 1944, dem einzigen deutschen U-Boot, das im Zweiten Weltkrieg von US-amerikanischen Schiffen aufgebracht und in einen Hafen abgeschleppt wurde,[19] war von „unschätzbaren Wert“,[20] nicht nur, weil eine Enigma erbeutet wurde, sondern vor allem wichtige Schlüsselunterlagen, wie Kurzsignalheft und Kenngruppenheft. Die Ausbeute an Geheimmaterial kam der von U 110 und U 559 gleich oder übertraf diese sogar noch.[21] Über dieses Ereignis freuten sich die alliierten Oberbefehlshaber allerdings weniger, denn unmittelbar vor dem geplanten „D-Day“, der dann zwei Tage später am 6. Juni stattfand, befürchteten sie, dass ihre Invasionspläne der Operation Overlord gefährdet werden könnten, falls die deutschen Schlüsselprozeduren als Folge des Bekanntwerdens der Kaperung von U 505 geändert worden wären. So hätte der Bruch der Enigma-Schlüssel am Tag der Invasion eventuell verhindert werden können, mit möglicherweise fatalen Konsequenzen für die Invasionstruppen. Tatsächlich wurde der Schlüssel durch den Crib „WETTERVORHERSAGEBISKAYA“, den die britischen Kryptoanalytiker leicht erraten konnten und korrekt vermuteten, in weniger als zwei Stunden nach Mitternacht gebrochen[22] und die Invasion gelang.

Der britische Premierminister Winston Churchill sagte: „Das einzige, wovor ich im Krieg wirklich Angst hatte, war die U-Boot-Gefahr.“

Viele deutsche U-Bootfahrer, allen voran der ehemalige Chef des B-Dienstes der Kriegsmarine (Beobachtungsdienst), waren sich noch lange nach dem Krieg sehr sicher, dass „ihre“ Vierwalzen-Schlüsselmaschine „unknackbar“ gewesen ist.[23] Als dann Anfang der 1970er-Jahre britische Informationen bekannt wurden, die klar belegten, dass das Gegenteil der Fall war, löste dies bei den Überlebenden des U-Boot-Kriegs einen regelrechten Schock aus, denn von den rund 40.000 deutschen U-Bootfahrern waren etwa 30.000 vom Einsatz nicht heimgekehrt – die höchste Verlustrate aller deutschen Waffengattungen. Die besondere kriegsgeschichtliche Bedeutung der Enigma-M4 und ihrer Entzifferung wird durch eine Aussage des ehemaligen britischen Premierministers Winston Churchill unterstrichen: „The only thing that really frightened me during the war was the U-boat peril.“[24] (deutsch: „Das einzige, wovor ich im Krieg wirklich Angst hatte, war die U-Boot-Gefahr.“)

Eigene Untersuchungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Aufgrund verschiedener verdächtiger Ereignisse wurden auf deutscher Seite mehrfach Untersuchungen zur Sicherheit der eigenen Maschine angestellt. Ein bezeichnendes Beispiel für die deutschen Überlegungen, Vorgehensweisen, Schlussfolgerungen und daraus abgeleiteten Maßnahmen kann einem englischsprachigen, damals als TOP SECRET „ULTRA“ eingestuften, hochgeheimen Verhörprotokoll entnommen werden, das unmittelbar nach dem Krieg, am 21. Juni 1945, vom alliierten (britisch-amerikanischen) TICOM (Target Intelligence Committee) in der Marinenachrichtenschule Flensburg-Mürwick erstellt worden ist.[25] Es protokolliert die Aussagen des deutschen Marineoffiziers, Lt.z.S Hans-Joachim Frowein, der von Juli bis Dezember 1944 die Aufgabe erhalten hatte, im OKM/4 SKL II (Abteilung II der Seekriegsleitung) die Sicherheit der M4 zu untersuchen. Der in diesem Zusammenhang ebenfalls verhörte führende deutsche Kryptoanalytiker Wilhelm Tranow erklärte als Grund dafür, die extrem hohe Verlustrate, unter der die deutsche U-Bootwaffe insbesondere 1943 und im ersten Halbjahr 1944 zu leiden hatte. Die deutsche Marineleitung konnte sich dies nicht erklären, speziell nicht, warum U-Boote an ganz bestimmten Positionen versenkt wurden, und stellte sich erneut die Frage: „Ist die Maschine sicher?“

Zur Klärung dieser Frage wurde Frowein ab Juli 1944 für ein halbes Jahr von SKL III an SKL II abgestellt mit dem Befehl, eine gründliche Untersuchung der Sicherheit der Vierwalzen-Enigma durchzuführen. Dazu wurden ihm zwei weitere Offiziere sowie zehn Mann zugeteilt. Sie begannen ihre Untersuchungen mit der Annahme, der Feind kenne die Maschine, inklusive aller Walzen, und ihm läge ein vermuteter Klartext (Crib) von 25 Buchstaben Länge vor. Grund für die Wahl dieser relativ geringen Crib-Länge war ihr Wissen, dass U-Boot-Funksprüche häufig nur sehr kurz waren. Das Ergebnis ihrer Untersuchung war: Dies reicht aus, um Walzenlage und Stecker zu erschließen.

Frowein war in der Lage, den britischen Verhöroffizieren seine damaligen Überlegungen und Vorgehensweisen bei der Aufklärung der eigenen Maschine detailliert zu erläutern. Obwohl weder er noch einer seiner Mitarbeiter zuvor Erfahrungen in der Kryptanalyse von Schlüsselmaschinen gesammelt hatten, beispielsweise der kommerziellen Enigma, war ihnen innerhalb eines halben Jahres, zumindest in der Theorie, der Bruch der M4 gelungen. Die entwickelten Methodiken hatten verblüffende Ähnlichkeit mit den von den Briten in B.P. tatsächlich angewandten Verfahren, was aber Frowein natürlich nicht wusste. Wie er weiter ausführte, hatte er darüber hinaus erkannt, dass seine Einbruchsmethode allerdings empfindlich gestört wurde, falls es zu einem Fortschalten der linken oder mittleren Walze innerhalb des Cribs kam. Dann wären bei der Kryptanalyse Fallunterscheidungen nötig geworden, die den Arbeitsaufwand um den Faktor 26 erhöht hätten, was als praktisch untragbar hoch für einen möglichen Angreifer erachtet wurde.

Nach Vorlage der Ergebnisse kam die SKL zu dem Schluss, dass zwar die M3 und selbst die M4 theoretisch angreifbar seien, aber dies dann nicht mehr der Fall sei, wenn man dafür sorgte, dass die Walzenfortschaltung (der mittleren Walze) ausreichend häufig passierte. Im Dezember 1944 wurde daher befohlen, dass ab sofort nur noch Walzen mit zwei Übertragskerben, also eine der Walzen VI, VII oder VIII, als rechte Walze eingesetzt werden durfte. Durch diese Maßnahme wurde zwar die Anzahl der möglichen Walzenlagen halbiert (von 8·7·6 = 336 auf 8·7·3 = 168), was eine Schwächung der kombinatorischen Komplexität bedeutete, gleichzeitig allerdings die Maschine gegen die erkannte Schwäche gestärkt.

Die Enigma II (1929) benutzte acht nebeneinanderliegende (nicht austauschbare) Walzen

Wie seine britischen Verhöroffiziere schon damals wussten, waren Froweins Untersuchungsergebnisse und Schlussfolgerungen durchaus zutreffend und auch die daraus abgeleiteten Maßnahmen der SKL zur kryptographischen Stärkung der M4 grundsätzlich richtig. Dennoch unterschätzten die Deutschen das bis dahin bereits erfolgte vollständige Eindringen der Alliierten in die Enigma. Wären statt nur zwei Kerben beispielsweise mindestens fünf verwendet worden (wie bei der britischen TypeX), um das Fortschalten der Walzen wesentlich häufiger zu gestalten, und wären alle acht Walzen (statt nur drei) so ausgestattet gewesen, hätte es vermutlich geholfen. Allerdings hätten auch solche Maßnahmen einen Einbruch nicht sicher verhindern können. Viel besser wäre es gewesen, die Walzen, ähnlich wie bei der ab 1944 vereinzelt bei der Luftwaffe eingesetzten Umkehrwalze Dora, frei verdrahtbar zu gestalten, und die Anzahl der in der Enigma befindlichen Walzen nicht auf nur drei oder vier zu beschränken, sondern, ähnlich wie bei der Enigma II (aus dem Jahr 1929), acht Walzen nebeneinander in der Maschine zu verwenden. Das entscheidende kryptographische Element des Schlüssels, für das es keine kryptanalytische Abkürzung gibt, nämlich die Anzahl der Walzenlagen, hätte bei acht austauschbaren Walzen dann 8! oder 40.320 betragen statt der tatsächlich realisierten vergleichsweise winzigen 336 oder nur 168.

Vor allem aber kam jegliche noch im Dezember 1944 umgesetzte Stärkung um mindestens fünf Jahre zu spät, um die bis dahin erreichten alliierten Erfolge noch zu gefährden oder gar zu verhindern. Die Kriegsmarine ließ die Untersuchungsergebnisse auch den anderen Wehrmachtteilen zukommen, die weiterhin nur die im Vergleich zur M4 kryptographisch schwächere Enigma I mit ihren lediglich drei Walzen und den daraus resultierenden nur 60 Walzenlagen verwendete. Laut Froweins Aussage im TICOM-Bericht zeigte sich die Heeresführung „erstaunt über die Ansicht der Marine, die auf dieser Untersuchung fußte“ (…the Army were astonished at the Navy's view based on this investigation).[26]

Chronologie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Folgenden sind einige wichtige Zeitpunkte zur Geschichte der Enigma-M4 aufgelistet:

23 Feb. 1918 Erstes Patent zur Enigma
26. Jul. 1939 Zweitägiges alliiertes Geheimtreffen bei Pyry (Übergabe der Walzen I bis V)[27]
12. Feb. 1940 Erbeutung der Walzen VI und VII von U 33[28]
Aug. 1940 Erbeutung der Walze VIII[29]
Mai 1941 Bletchley Park erhält ein von U 110 erbeutetes Exemplar des Wetterkurzschlüssels
5. Okt 1941 Einführung der Schlüsselnetzes „Triton“ zunächst noch mit der M3
1. Feb. 1942 Indienststellung der M4 (zunächst nur Griechenwalze β)
30. Okt. 1942 HMS Petard erbeutet zweite Ausgabe des Wetterkurzschlüssels von U 559
10. März 1943 Dritte Ausgabe des Wetterkurzschlüssels
1. Juli 1943 Einführung der Griechenwalze γ[30]

Diagramm: Der Bruch des Schlüssels M (nach Ralph Erskine[31])

Jahr J F M A M J J A S O N D
1939                 o o o o
1940 o o o o o o o o o o o o
1941 o o o o # # # # # o # #
1942 # o o o o o o o o o o #
1943 # # o # # # # # # # # #
1944 # # # # # # # # # # # #
1945 # # # # #
o Keine Entzifferung möglich
# Entzifferung gelingt

Auffällig sind die drei Lücken (o) in der Entzifferungsfähigkeit der Alliierten. Die Gründe dafür sind: Im Oktober 1941 wurde ein eigenes Schlüsselnetz nur für die U-Boote (zunächst noch mit der M3) gebildet. Im Februar 1942 wurde die M4 eingeführt, die erst zehn Monate später im Dezember überwunden werden konnte. Im März 1943 gab es eine neue Ausgabe des Wetterkurzschlüssels. Ab September 1943 wurden die M4-Funksprüche in der Regel innerhalb von 24 Stunden gebrochen.

Authentischer Funkspruch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei diesem Foto vom März 1941, also knapp ein Jahr vor Indienststellung der M4 am 1. Februar 1942, ist noch eine M3 im Funkschapp von U 124 zu sehen.
Diese aus dem deutschen U-Boot U 505 erbeutete M4 ist mit dem „Schreibmax“ versehen, wodurch das mühsame Ablesen der Buchstabenlampen entfiel.
Aus U 534 geborgene M4, zu sehen 2016 bei der U-Boat Story Exhibition in Birkenhead.

Als Beispiel dient eine Mitteilung von Kapitänleutnant Hartwig Looks, Kommandant des deutschen U-Boots U 264, die am 19. November 1942 mit einer Enigma-M4 verschlüsselt wurde.[32] Vor der Verschlüsselung übertrug der Funker den Text in eine Kurzfassung, die er dann Buchstabe für Buchstabe mit der M4 verschlüsselte und schließlich den Geheimtext im Morsecode sendete. Da die Enigma nur Großbuchstaben verschlüsseln kann, wurden Zahlen ziffernweise ausgeschrieben, Satzzeichen durch „Y“ für Komma und „X“ für Punkt ersetzt, Eigennamen in „J“ eingeschlossen sowie wichtige Begriffe oder Buchstaben als Schutz vor Missverständnissen durch Übertragungsfehler verdoppelt oder verdreifacht. Außerdem war es bei der Marine üblich, den Text in Vierergruppen anzuordnen, während Heer und Luftwaffe Fünfergruppen benutzten. Kurze Funksprüche sowie die in der Praxis nahezu unvermeidlichen Schreib- und Übertragungsfehler erschweren dabei Entzifferungen, die sich auf statistische Analysen stützen.

Ausführlicher Klartext:

Von U 264 Hartwig Looks – Funktelegramm 1132/19 – Inhalt:
Bei einem Angriff durch Wasserbomben wurden wir unter Wasser gedrückt. Der letzte von uns erfasste Standort des Gegners war um 08.30 Uhr Marine-Quadrat AJ 9863, Kurs 220 Grad, Geschwindigkeit 8 Seemeilen. Wir stoßen nach. Wetterdaten: Luftdruck 1014 Millibar fallend. Wind aus Nord-Nord-Ost, Stärke 4. Sichtweite 10 Seemeilen.

Verkürzter Klartext:

Von Looks – FT 1132/19 – Inhalt:
Bei Angriff unter Wasser gedrückt, Wabos.
Letzter Gegnerstand 0830 Uhr
Mar.-Qu. AJ 9863, 220 Grad, 8 sm. Stosse nach.
14 mb, fällt. NNO 4. Sicht 10.

Transkribierter Klartext in Vierergruppen:

vonv onjl ooks jfff ttte inse insd reiz woyy eins
neun inha ltxx beia ngri ffun terw asse rged ruec
ktyw abos xlet zter gegn erst andn ulac htdr einu
luhr marq uant onjo tane unac htse chsd reiy zwoz
wonu lgra dyac htsm ysto ssen achx eins vier mbfa
ellt ynnn nnno oovi erys icht eins null

Geheimtext (mit Schreib- und Übertragungsfehlern):

NCZW VUSX PNYM INHZ XMQX SFWX WLKJ AHSH NMCO CCAK
UQPM KCSM HKSE INJU SBLK IOSX CKUB HMLL XCSJ USRR
DVKO HULX WCCB GVLI YXEO AHXR HKKF VDRE WEZL XOBA
FGYU JQUK GRTV UKAM EURB VEKS UHHV OYHA BCJW MAKL
FKLM YFVN RIZR VVRT KOFD ANJM OLBG FFLE OPRG TFLV
RHOW OPBE KVWM UQFM PWPA RMFH AGKX IIBG

Der Geheimtext konnte am 2. Februar 2006 mit den folgenden Schlüsseleinstellungen entziffert werden (Quelle siehe „Moderne Entzifferung der M4“):

Schlüssel:

UKW: B, Walzenlage: „Beta“ 2 4 1
Ringstellung: AAAV
Stecker: AT BL DF GJ HM NW OP QY RZ VX
Spruchschlüssel: VJNA

Entzifferter Text (mit Schreib- und Übertragungsfehlern):

„von von j looks j hff ttt eins eins drei zwo yy qnns neun inhalt xx bei angriff unter wasser gedrueckt y wabos x letzter gegnerstand nul acht drei nul uhr mar qu anton jota neun acht seyhs drei y zwo zwo nul grad y acht sm y stosse nach x ekns vier mb faellt y nnn nnn ooo vier y sicht eins null“

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ausführliches Literaturverzeichnis siehe Übersichtsartikel zur Enigma

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Enigma – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: enigma – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Friedrich L. Bauer: Entzifferte Geheimnisse. Methoden und Maximen der Kryptologie. 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Springer, Berlin u. a. 2000, S. 115.
  2. Ralph Erskine, Frode Weierud: Naval Enigma – M4 and its Rotors. Cryptologia, 11:4, 1987, S. 237, doi:10.1080/0161-118791862063.
  3. Friedrich L. Bauer: Entzifferte Geheimnisse. Methoden und Maximen der Kryptologie. 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Springer, Berlin u. a. 2000, S. 119.
  4. Oberkommando der Kriegsmarine: Der Schlüssel M – Verfahren M Allgemein. Berlin 1940. Abgerufen: 15. April 2008, S. 23. PDF; 0,7 MB
  5. Authentische Schlüsseltafel Schlüssel M Triton. Abgerufen: 16. Februar 2016. PDF; 0,5 MB
  6. Oberkommando der Kriegsmarine: Der Schlüssel M – Verfahren M Allgemein. Berlin 1940. Abgerufen: 15. April 2008, S. 26. PDF; 0,7 MB
  7. Gordon Welchman: The Hut Six Story – Breaking the Enigma Codes. Allen Lane, London 1982; Cleobury Mortimer M&M, Baldwin Shropshire 2000, S. 11. ISBN 0-947712-34-8
  8. Gordon Welchman: The Hut Six Story - Breaking the Enigma Codes. Allen Lane, London 1982; Cleobury Mortimer M&M, Baldwin Shropshire 2000, ISBN 0-947712-34-8, S. 230.
  9. Hugh Sebag-Montefiore: Enigma – The battle for the code. Cassell Military Paperbacks, London 2004, ISBN 0-304-36662-5, S. 149 ff.
  10. Hugh Sebag-Montefiore: Enigma – The battle for the code. Cassell Military Paperbacks, London 2004, ISBN 0-304-36662-5, S. 225.
  11. Rudolf Kippenhahn: Verschlüsselte Botschaften, Geheimschrift, Enigma und Chipkarte. Rowohlt, Reinbek bei Hamburg 1999, ISBN 3-499-60807-3, S. 247.
  12. Stephen Harper: Kampf um Enigma – Die Jagd auf U-559. Mittler, Hamburg 2001, ISBN 3-8132-0737-4, S. 50 ff.
  13. Stephen Harper: Kampf um Enigma – Die Jagd auf U-559. Mittler, Hamburg 2001, ISBN 3-8132-0737-4, S. 66 ff.
  14. Hugh Sebag-Montefiore: Enigma – The battle for the code. Cassell Military Paperbacks, London 2004, ISBN 0-304-36662-5, S. 311.
  15. Jennifer Wilcox: Solving the Enigma – History of the Cryptanalytic Bombe. Center for Cryptologic History, NSA, Fort Meade (USA) 2001, S. 52. Abgerufen: 26. März 2008. PDF; 0,6 MB (Memento vom 19. Juli 2004 im Internet Archive)
  16. The History of Hut Eight 1939 – 1945 by A. P. Mahon (englisch), S. 115. Abgerufen: 17. Juni 2016.
  17. Hans Herlin: Verdammter Atlantik - Schicksale deutscher U-Boot-Fahrer. Heyne, München 1985, ISBN 3-453-00173-7, S. 282.
  18. Laut Blair: U-Bootkrieg Bd. 2 S. 578f spielten nur bei zwei von neun Versenkungen die Entzifferungen eine Rolle.
  19. Bereits am 28. August 1941 hatten die Briten U 570 erbeutet, nach Island abgeschleppt und am 19. September 1941 als HMS Graph in den Dienst der Royal Navy gestellt.
  20. Clay Blair: U-Bootkrieg Bd. 2 S. 795
  21. Clay Blair: U-Bootkrieg Bd. 2 S. 798
  22. Francis Harry Hinsley, Alan Stripp: Codebreakers – The inside story of Bletchley Park. Oxford University Press, Reading, Berkshire 1993, ISBN 0-19-280132-5, S. 121.
  23. Friedrich L. Bauer: Entzifferte Geheimnisse. Methoden und Maximen der Kryptologie. 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Springer, Berlin u. a. 2000, S. 221.
  24. Winston Churchill: The Second World War. 1948 bis 1954, Sechs Bände. (deutsch: Der Zweite Weltkrieg. Scherz-Verlag, Bern/ München/ Wien 1985, ISBN 3-502-16131-3), ausgezeichnet mit dem Nobelpreis für Literatur.
  25. TICOM I-38: Report on Interrogation of Lt. Frowein of OKM/4 SKL III, on his Work on the Security on the German Naval Four-Wheel Enigma. Marinenachrichtenschule, Flensburg-Mürwick, Juni 1945. (englisch).
  26. TICOM I-38: Report on Interrogation of Lt. Frowein of OKM/4 SKL III, on his Work on the Security on the German Naval Four-Wheel Enigma. Marinenachrichtenschule, Flensburg-Mürwick, Juni 1945, S. 5. (englisch).
  27. Ralph Erskine: The Poles Reveal their Secrets – Alastair Dennistons's Account of the July 1939 Meeting at Pyry. Cryptologia. Rose-Hulman Institute of Technology. Taylor & Francis, Philadelphia PA 30.2006,4, S. 294
  28. David Kahn: An Enigma Chronology. Cryptologia. Rose-Hulman Institute of Technology. Taylor & Francis, Philadelphia PA 17.1993,3 , S. 240, ISSN 0161-1194.
  29. David Kahn: An Enigma Chronology. Cryptologia. Rose-Hulman Institute of Technology. Taylor & Francis, Philadelphia PA 17.1993,3 , S. 239, ISSN 0161-1194.
  30. Friedrich L. Bauer: Entzifferte Geheimnisse. Methoden und Maximen der Kryptologie. 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Springer, Berlin u. a. 2000, S. 220.
  31. Allied breaking of Naval Enigma. Abgerufen: 17. April 2008.
  32. Authentischer Funkspruch von U 264. Abgerufen: 17. April 2008.