Enigma-Simulation

Simulation einer Verschlüsselungsmaschine

Unter einer Enigma-Simulation versteht man die Simulation der im Zweiten Weltkrieg von der deutschen Wehrmacht zur Verschlüsselung ihres Nachrichtenverkehrs eingesetzten elektromechanischen Rotor-Schlüsselmaschine Enigma.

Die Funktionsgruppen der Schlüsselmaschine Enigma werden durch Computerprogramme simuliert

Hiervon zu unterscheiden sind Enigma-Nachbauten, die während oder kurz nach dem Zweiten Weltkrieg zu kryptographischen oder kryptanalytischen Zwecken gebaut wurden.

ZweckBearbeiten

Zwar ist inzwischen weitgehend geklärt, wie den Alliierten im Zweiten Weltkrieg die Entzifferung der Enigma gelang, dennoch möchte man aber auch heute noch immer einige offene Detailfragen klären. Dass der Bruch der Enigma, beispielsweise der damit verschlüsselten Funktelegramme (FTs) der damals im Atlantik operierenden deutschen U‑Boote, von kriegsgeschichtlicher Bedeutung war und den Verlauf des Krieges beeinflusst hat, wird von kaum jemanden bestritten.

Bis in die 1970er-Jahre galt die Geschichte der erfolgreichen Entzifferung der Enigma als Britain’s best kept secret,[1] deutsch „Britanniens bestgehütetes Geheimnis“. Heute ist es Thema im Mathematik- und Informatikunterricht. Da nur wenige Geräte den Zweiten Weltkrieg überlebt haben (siehe auch Enigma-Exponate), sind Simulationen ein wichtiges Instrument in Forschung und Unterricht. Die Enigma ist Gegenstand zahlreicher Untersuchungen wissenschaftlicher und populärwissenschaftlicher Art. Es gibt Fachbücher, Romane, Theaterstücke und Filme, die sich mit der Maschine und deren Geschichte befassen. Simulatoren helfen, das Thema Enigma und die Geschichte zu verstehen.[2][3][4][5]

Die ersten Simulatoren wurden bereits im Zweiten Weltkrieg unter anderem von Alan Turing in Bletchley Park entwickelt.[6]

SimulationsartenBearbeiten

 
Fertig bestückte Leiterplatte eines elektronischen Enigma-Simulator-Bausatzes

Heute geschieht die Simulation zumeist mithilfe eines Computers, beispielsweise eines Personal Computers (PC), sowie eines dazugehörigen Computerprogramms. Eine Vielzahl geeigneter Enigma-Simulationsprogramme ist kostenlos und völlig frei verfügbar (näheres siehe unten).

Neben reinen Software-Lösungen gibt es auch Nachbau-Projekte, die darüber hinaus anstreben, dem physischen Original in puncto Aussehen, Sound und Haptik möglichst nahe zu kommen, und dieses natürlich ebenso bezüglich Bedienung und Funktion nachbilden. Häufig werden auch hier moderne softwareunterstützte Lösungen bevorzugt, also eine maßgeschneiderte Elektronik, versehen mit einem geeigneten Mikrocontroller, entsprechend programmiert. Es existieren diverse kommerzielle Bausätze, die es dem Anwender erlauben, sich selbst für wenige hundert Euro eine mehr oder weniger authentische elektronische Replik der echten Enigma-Maschine zu erschaffen.

Das Non plus ultra der Enigma-Nachbauten stellen zweifellos vollständig mechanisch ausgeführte Kopien der Original-Maschine dar. Die besten Exemplare sind kaum mehr von einer fabrikneuen echten Enigma zu unterscheiden. Allerdings kommen solch handwerkliche Meisterstücke auch den Preisen recht nahe,[7] für die originale Maschinen gehandelt werden.[8]

KopienBearbeiten

WeingartenBearbeiten

Im Zeitraum 2003 bis 2011 wurde an der Hochschule Ravensburg-Weingarten ein Enigma-Nachbauprojekt durchgeführt.[9] Die Ergebnisse wurden in dem unter Literatur angegebenen Cryptologia-Aufsatz publiziert.

KopaczBearbeiten

Originalgetreu gestaltete Nachbildungen der Enigma werden durch Klaus Kopacz, Director of European Operations des amerikanischen EnigmaMuseums[10] und Funkamateur, in Handarbeit hergestellt (siehe auch: „Foto“ und „Exakte Nachbildung“ unter Weblinks).[11][12]

Dazu benötigt er über dreitausend präzise gefertigte Einzelteile. Nach fünf Jahren Arbeit erhielt er als Ergebnis eine erste fertige Replik im Mai 2013. Danach folgten weitere, von denen bisher sechs für jeweils rund 50.000 Euro verkauft worden sind.[13]

ENIGMA R.D.E.Bearbeiten

Seit 2019 läuft an der Hochschule der Medien (HdM) in Stuttgart das Projekt „ENIGMA R.D.E.“, wobei die etwas kryptische Abkürzung, lautmalerisch als „ready“ (deutsch fertig) gelesen, für „Runterladen – Drucken – Einschalten“ steht. Ziel des Projekts ist die Erstellung einer vollständigen 3D-Druckvorlage, um anschließend die benötigten Einzelteile mithilfe eines 3D-Druckers kostengünstig (Ziel ist weniger als 300 Euro) drucken zu können. Zusammengesetzt ergibt sich die funktionsfähige Maschine.[14]

BausätzeBearbeiten

Enigma-EBearbeiten

 
Eine Enigma-E im Museum von Bletchley Park

Bei der Enigma-E handelt es sich um einen modernen elektronischen Nachbau der Enigma, der als DIY kit verfügbar ist.[15] Der Bausatz enthält außer der unbestückten Leiterplatte (PCB) alle zum Zusammenbau benötigten Komponenten – mit Ausnahme eines Gehäuses. Ergänzt wird er durch ein etwa sechzigseitiges Handbuch, das einen Stromlaufplan, die Erläuterung des Zusammenbaus und die Bedienung der Enigma-E sowie historische Hintergrundinformationen und einige echte Enigma-Funksprüche enthält.

Diese elektronische Enigma ist deutlich kleiner (etwa 230 mm × 195 mm × 55 mm)[16] als das mechanische Original (340 mm × 280 mm × 150 mm)[17] und enthält Leuchtdiodenanzeigen statt der originalen Glühlampen. Auch wird der mechanisch drehbare Walzensatz durch integrierte Schaltkreise (ICs) ersetzt und die Schreibmaschinentastatur durch moderne Tastschalter. Funktional entspricht sie jedoch sehr genau dem Vorbild. Sie ist in der Lage, sowohl die von Heer und Luftwaffe der Wehrmacht genutzte Enigma-I als auch die beiden Modelle der Kriegsmarine, Enigma-M3 und Enigma-M4, zu emulieren.

Als Ergänzung zur Enigma-E ist die Enigma-Uhr als separater Bausatz verfügbar, hier genannt UhrBox-E. Auch dieses Kit enthält außer der unbestückten Leiterplatte (PCB) alle zum Zusammenbau benötigten Komponenten – wieder mit Ausnahme eines Gehäuses.[18]

meinEnigmaBearbeiten

 
Der echten Enigma-Maschine versucht meinEnigma möglichst nahe zu kommen

Ein anderer elektronischer Bausatz zur Nachbildung der Enigma heißt meinEnigma. Auch hier ist das Ziel, eine funktionelle Replik der echten Maschine zu erschaffen. Ferner wird hier Wert darauf gelegt, neben der Funktion auch das „Look and Feel“, also Aussehen und Bedienung des Originals möglichst nachzubilden. Wie bei der Enigma-E, enthält der Bausatz eine unbestückte Leiterplatte mitsamt dazugehörigen elektronischen Komponenten, wie Widerständen, Spulen, Kondensatoren, Tasten, Leuchtdioden (als Ersatz der originalen Glühlämpchen) und Sieben-Segment-Anzeigen (anstelle der echten Walzenfenster) sowie drei spezieller SMD-Komponenten (Surface-mounted device), die den zur Emulation der Enigma notwendigen Programmcode enthalten.[19] Auch hier gehört zum Bausatz kein Gehäuse. Man ist also wieder darauf angewiesen, sich beispielsweise aus Sperrholz oder Metallblech selbst ein passendes herzustellen.

Im Gegensatz zur Enigma-E allerdings, entsprechen die Abmessungen von meinEnigma ungefähr denen der wirklichen Maschine. Auch die Positionen von Anzeige- und Bedienelementen, wie Tasten, Lampen und Steckbuchsen, stimmen hier gut mit denen des Originals überein. Darüber hinaus werden die Tasten- und Walzengeräusche der echten Enigma mithilfe von Klangdateien und eines kleinen Lautsprechers originalgetreu nachgebildet.[20]

Auch mit meinEnigma lassen sich unterschiedliche Enigma-Modelle emulieren. Dazu gehören auch hier die Enigma I, Enigma-M3 und Enigma-M4.[21]

SimulationsprogrammeBearbeiten

Für viele unterschiedliche Plattformen, nicht nur für Windows, wurden inzwischen entsprechende Computersimulationsprogramme geschrieben, die Aussehen, Bedienung und Funktion der authentischen Enigma-Maschine eindrucksvoll und realitätsnah nachbilden. Zumeist kann die Software frei heruntergeladen werden und erlaubt so auf der eigenen Computer-Hardware die Simulation der originalen Enigma I und auch anderer Enigma-Modelle.

Die folgende Tabelle gibt eine (unvollständige) Übersicht über die Fülle der Computersimulationen, die inzwischen für die Enigma-Maschine mitsamt ihren Ergänzungen wie Enigma-Uhr und Umkehrwalze D (UKWD) geschrieben wurden. Besonders empfehlenswert für Windows-PCs ist die Simulation von Dirk Rijmenants.

Name Plattform Modelle Uhr UKWD
Franklin Heath Enigma Simulator[22] Android K, Reichsbahn, M3, M4 Nein Nein
EnigmAndroid[23] Android M3, M4, Abwehr G31, G312, G260, D, K, K, KD, R, T Nein Nein
Andy Carlson Enigma Applet (Standalone Version)[24] Java Kriegsmarine M3, M4 Nein Nein
Minarke (Minarke ist keine echte
Kriegsmarine Enigma)[25]
C/Posix/CLI
(MacOS, Linux,
UNIX, …)
M3, M4 Nein Nein
Russell Schwager Enigma Simulator[26] Java M3 Nein Nein
PA3DBJ G-312 Enigma Simulator[27] JavaScript G312 Abwehr Nein Nein
Daniel Palloks Universal Enigma[28] JavaScript I, M3, M4, D, K, KD, Norenigma, Reichsbahn,
Sondermaschine, T, A-865 Zählwerk, G-111,
G-260, G-312. Sprachen: Deutsch, Englisch
Ja Ja
Universal Enigma Machine Simulator[29] JavaScript D, Norenigma, M3, M4, Zählwerk, G, G-111,
G-260, G-312, K, KD, Reichsbahn, T
Ja Ja
„Enigma machine“ Baustein[30] JavaScript I, M3, M4, D, K, Norenigma, Reichsbahn,
Sondermaschine, T, A-865 Zählwerk, G-111,
G-260, G-312. Sprache: Englisch
Ja Nein
Virtual Enigma 3D[31] JavaScript Wehrmacht, Kriegsmarine M4 Nein Nein
Terry Long Enigma Simulator[32] MacOS M3 Nein Nein
Paul Reuvers Enigma Simulator for RISC OS[33] RISC OS M3, M4, G-312 Abwehr Nein Nein
Dirk Rijmenants Enigma Simulator v7.0[34] Windows M3, M4 Nein Nein
Frode Weierud Enigma Simulators[35] Windows Abwehr, M3, M4, Reichsbahn Nein Nein
Alexander Pukall Enigma Simulator[36] Windows - Nein Nein
CrypTool 2 -- Enigma-Verschlüsselung und
Enigma-Kryptoanalyse[37]
Windows A, B, D, K, M3, M4, Abwehr, Reichsbahn.
GUI in Deutsch und Englisch
Nein Nein

LiteraturBearbeiten

WeblinksBearbeiten

Commons: Enigma-E – Sammlung von Bildern

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Ted Enever: Britain’s Best Kept Secret – Ultra’s Base at Bletchley Park. Sutton Publishing Ltd, Januar 1994, ISBN 0-7509-2355-5.
  2. BBC: Class Clips: History KS2: Codebreaking during World War Two. In: bbc.co.uk, abgerufen am 1. Oktober 2021.
  3. Dominik Landwehr: Mythos Enigma. Transcript-Verlag, Bielefeld 2008, ISBN 978-3-89942-893-3.
  4. Das „Eenigma-Projekt“. In: forschung.rwu.de, RWU, Institut für künstliche Intelligenz, abgerufen am 1. Oktober 2021.
  5. Experten entwerfen 3D-Abbild der Enigma-Maschine. In: Frankfurter Allgemeine Zeitung. 2. Dezember 2018, abgerufen am 1. Oktober 2021.
  6. Jürgen Bischoff: Operation Enigma – der stille Kampf der Codebrecher. In: GEO Epoche Kollektion. Nr. 14: Der Zweite Weltkrieg in Europa. (geo.de [abgerufen am 1. Oktober 2021]).
  7. Klaus Schmeh: Interview mit Klaus Kopacz – Eigentlich müsste ich 85.000 Euro verlangen. In: scienceblogs.de. 26. Juni 2015, abgerufen am 25. Oktober 2020.
  8. 3-ROTOR ENIGMA SN A600 (Memento vom 12. Juli 2017 im Internet Archive). Special note about prices. In: Enigma Museum, abgerufen am 25. Oktober 2020 (englisch).
  9. Enigma-Nachbauprojekt der Hochschule Ravensburg-Weingarten, abgerufen am 25. Oktober 2020.
  10. EnigmaMuseum – About us. In: enigmamuseum.com, abgerufen am 12. November 2020 (englisch).
  11. Renate Schneider: ENIGMA-Vortrag – Klaus Kopacz „Wie baut man eine ENIGMA?“ Vortrag am Mathematikum in Gießen am 19. Januar 2017, abgerufen am 25. Oktober 2020.
  12. secunet Security Networks AG (Hrsg.): Enigma Model, Built 2018. Nr. 2, 2018, ZDB-ID 2600151-2, S. 30–33 (englisch, secunet.com (Memento vom 28. Oktober 2020 im Internet Archive) [PDF; 5,3 MB; abgerufen am 25. Oktober 2020]).
  13. Stefan Schaal: Fünf Jahre gerätselt und gebastelt. In: Gießener Allgemeine. 19. Januar 2017, abgerufen am 25. Oktober 2020.
  14. Enigma R.D.E. Eine funktionsfähige ENIGMA zum Selberbauen – für unter 300 EUR. In: hdm-stuttgart.de, Hochschule der Medien Stuttgart, abgerufen am 25. Oktober 2020.
  15. Enigma-E. Build your own Enigma. In: cryptomuseum.com, Crypto Museum, 15. Oktober 2017, abgerufen am 25. Oktober 2020 (englisch).
  16. Gehäusezeichnung. (PDF; 123 kB) In: cryptomuseum.com, 8. Dezember 2003, abgerufen: 25. Oktober 2020 (englisch).
  17. Francis Harry Hinsley, Alan Stripp: Codebreakers – The inside story of Bletchley Park. Oxford University Press, Reading, Berkshire 1993, S. 83, ISBN 0-19-280132-5.
  18. UhrBox-E. Enigma-E expansion kit. In: cryptomuseum.com, Crypto Museum, abgerufen am 25. Oktober 2020 (englisch).
  19. meinEnigma hybrid kit. In: tindie.com, abgerufen am 25. Oktober 2020 (englisch).
  20. meinEnigma – A electronic enigma replica. In: hackaday.io, abgerufen am 25. Oktober 2020 (englisch).
  21. meinEnigma – electronic enigma replica. In: meinenigma.com, abgerufen am 25. Oktober 2020 (englisch).
  22. Franklin Heath Ltd: Enigma Simulator – Android Apps on Google Play. In: google.com. Abgerufen am 1. Oktober 2021.
  23. F-Droid. In: f-droid.org. Abgerufen am 1. Oktober 2021.
  24. Andy Carlson, Enigma Applet (Standalone Version).
  25. John Gilbert: Minarke – Ein konsolenfreundlicher Enigma-Emulator. In: sourceforge.net, abgerufen am 2. Oktober 2021.
  26. Russell Schwager: Enigma Simulator Russell Schwager Enigma Simulator. In: russells.freeshell.org, 2005, abgerufen am 2. Oktober 2021.
  27. PA3DBJ G-312: Enigma Simulator. In: caiway.nl, 2004, abgerufen am 2. Oktober 2021.
  28. Daniel Palloks: Universal Enigma. In: physik.hu-berlin.de, 24. Juni 2021, abgerufen am 2. Oktober 2021.
  29. Summerside Makerspace: Universal Enigma Machine Simulator. In: summersidemakerspace.ca, abgerufen am 2. Oktober 2021.
  30. Enigma machine In: cryptii.com, abgerufen am 5. November 2021.
  31. Virtual Enigma 3D. In: virtualcolossus.co.uk, abgerufen am 2. Oktober 2021.
  32. Terry Long: Enigma Simulator (Memento vom 27. April 2021 im Internet Archive). In: terrylong.org, 31. August 2011, abgerufen am 2. Oktober 2021.
  33. Paul Reuvers: Enigma Simulator for RISC OS. Version 1.70 – 3 November 2016. In: cryptomuseum.com, abgerufen am 2. Oktober 2021.
  34. Dirk Rijmenants: Enigma Simulator v7.0. In: telenet.be, 23. April 2021, abgerufen am 2. Oktober 2021.
  35. Frode Weierud: Enigma Simulators. In: cryptocellar.org, Frode’s CryptoCellar, 2000, abgerufen am 2. Oktober 2021 (Software: Geoff Sullivan).
  36. Alexander Pukall: Enigma Simulator (Memento vom 19. Juli 2018 im Internet Archive). In: pc1cipher.esy.es, abgerufen am 2. Oktober 2021.
  37. CrypTool 2 Team: CrypTool 2-Webseite (Memento vom 13. Juni 2020 im Internet Archive). In: pc1cipher.esy.es, abgerufen am 2. Oktober 2021.