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Geocaching Mysteries lösen - Kapitel 6.2 - Polyalphabetische Verschlüsselung - Die Verschlüsselungsmaschine Enigma

Geschrieben von Nina • Montag, 17. Juni 2013 • Kategorie: Mysteries lösen
Geocaching Mysteries lösen

Kapitel 6.2 -Polyalphabetische Verschlüsselung



Die Verschlüsselungsmaschine Enigma


Enigma_Verkehrshaus_Luzern.jpg: cropped by OS Die Enigma (vom griechischen Wort "ainigma" = Rätsel) ist der unangefochtene Star unter den Verschlüsselungsmaschinen des zweiten Weltkrieges. Nicht weil sie die Beste, sondern weil sie die mit Abstand bekanntest ist. Wobei sie wirklich gut und beinahe nicht zu knacken gewesen ist.

Rein technisch ist Enigma eine Rotor-Schlüsselmaschine, bei der jeder Buchstabe des Klartextes mit einem anderen Schlüsselalphabet verschlüsselt wird. Sie beherrscht also die polyalphabetische Substitution, die damit dank der maschineller Unterstützung ab ca. 1920 einfach und – theoretisch - für Jedermann sicher anwendbar war. Relativ sicher zumindest, sofern man bestimmte Regeln beachtete und auch nur, solange es noch keine Maschinen gab, die beim Entschlüsseln helfen.

Arthur Scherbius hat die Enigma erfunden. Etwa zeitgleich mit ihm sind in anderen Ländern ähnliche Geräte patentiert worden. Anfangs war sie für zivile Zwecke konzipiert worden. Da der erste Weltkrieg aber einen deutlichen Mangel an sicheren und dennoch einfach zu bedienenden Verschlüsselungsmethoden deutlich gemacht hatte, zeigte das Militär recht bald Interesse an den Geräten des Herrn Scherbius. Dieser konnte den Siegeszug seiner Erfindung leider gar nicht mehr genießen, er starb 1929 an den Folgen eines Verkehrsunfalls (mit einem Pferdefuhrwerk!). Dafür blieb es ihm auch erspart mitzuerleben, dass sein Baby eben doch nur FAST unknackbar gewesen ist. Letztlich schreiben viele Historiker, dass Enigma kriegsentscheidend gewesen ist. Vor allem des Umstandes wegen, dass in den letzten Kriegsjahren viele deutsche Funksprüche vom Feind mitgelesen werden konnten. Dank dem Geschick der Alliierten, was die Nutzung dieser Informationen anging, blieben die Deutschen bis zum Kriegsende von der Sicherheit ihrer Verschlüsselung überzeugt. Ein in meinen Augen sehr spannendes Stück Zeitgeschichte, was wohl auch den Reiz der Enigma als Rätselinhalt erklären dürfte.

Ein bisschen zur Technik

Es gab im Laufe der Jahre eine Fülle an Enigmas. Die bekanntesten (und beim Geocachen auch am häufigsten benutzten) sind die Enigma I, Enigma M3 und die Enigma M4. Die Zahlen drei und vier beziehen sich hier auch auf die Anzahl der Walzen, die sich mit jedem verschlüsselten Buchstaben um eine Position weiter drehen und jeweils eine neues Verschlüsselungsalphabet erzeugen. Die M4 war somit sicherer als ihre kleine Schwester mit nur drei Walzen und wurde bei der Marine zur Kommunikation mit den U-Booten benutzt.

<a class="serendipity_image_link"  href='/blog/uploads/400px-Enigma_beschriftet_cropped.jpg'><!-- s9ymdb:219 --><img class="serendipity_image_left" width="110" height="82"  src="/blog/uploads/400px-Enigma_beschriftet_cropped.serendipityThumb.jpg"  alt="" /></a> Neben den Walzen (austauschbar, bis zu 8 verschiedene normale plus Beta und Gamma als vierte Walze bei der M4) hatten die hier relevanten Enigmas noch eine Umkehrwalze (UKW-B oder C), außerdem eine Tastatur, ein Lampenfeld, was den ver-/bzw. entschlüsselten Buchstaben darstellte und ein Steckbrett, mit dem die Buchstaben noch einmal paarweise verwürfelt worden sind; wodurch die Sicherheit der Verschlüsselung noch einmal enorm verstärkt worden ist.

Die genaueren technischen Details spare ich mir hier, da es schon mehr als genug wirklich gute Erklärungen, Bau- und Schaltpläne sowie mathematische Betrachtungen zu Schlüsselstärken und Entschlüsselungsalgorithmen im großen, weiten Web gibt.

Ich helfe dafür hoffentlich in ausreichender Kürze dabei, mit den im (Geocaching-) Rätsel vorhandenen Informationen den verschlüsselten Text in Klartext zu übersetzen.

Die Enigma entschlüsseln nur echte Freaks „zu Fuß“, die letzten dürften es vor etwa 60 Jahren getan haben. Weniger tapfere Naturen bedienen sich heutzutage der dafür reichlich vorhandenen Software. Empfehlen kann ich den Download von Dirk Rijmenants hervorragender Enigma-Simulation . Ebenfalls empfehlenswert sind diese online-Varianten der Sternenhimmelsstürmer und Enigmaco. Und vermutlich viele weitere, die ich nicht näher kennengelernt habe.

Und wie geht das nun?

Enigma kann nur Großbuchstaben, keine Ziffern oder Satzzeichen verschlüsseln. Letztere wurden einfach durch ein X ersetzt, Ziffern ausgeschrieben. Eigennamen wurden üblicherweise verdoppelt und mit X umschlossen. Außerdem das „ch“ durch den Buchstaben Q ersetzt. Anschließend wurde der Text in Fünfergruppen dargestellt und nun verschlüsselt.

Dazu benötigte man den Tagesschlüssel, der die Grundstellung der Enigma beinhaltete. Also die Angabe, welche der Walzen benutzt wird (die sogenannte Walzenlage I, II, III, … sowie Gamma und Beta, falls es eine M4 war), welche Umkehrwalze (UKW-B oder -C), die Grundstellung des inneren Rings dieser Walzen (Ringstellung, Walzenstellung, entweder in Buchstabenwerten A=1, B=2,… oder in Buchstaben ausgedrückt), sowie die Buchstabenvertauschungen (Steckerverbindungen) vom Steckbrett.

Zum Entschlüsseln werdet ihr irgendwo diese Informationen finden, die seinerzeit in der Realität und heutzutage, wenn wir damit spielen, gerne auf Monatsblättern, von unten nach oben aufsteigend, dargestellt werden. Von unten nach oben, damit man den Schlüssel vom Vortag abscheiden und wegwerfen kann. Gedruckt wurden diese Blätter häufig auf Löschpapier, damit man sie bei Bedarf einfach vernichten kann.

Beispiel-Tagesschlüssel (Enigma I):



Es gab viele verschiedene Tagesschlüssel, je nach Anwendungsgebiet bzw. Empfängergruppe. Damit der Entschlüsselnde sich sicher sein konnte, dass die Nachricht für ihn bestimmt war und er sie in Klartext umwandeln konnte, gab es häufig beim Tagesschlüssel noch eine (ebenfalls täglich wechselnde) Kenngruppe. Diese wurde dann der verschlüsselten Nachricht unverschlüsselt vorne angestellt.

Das alles wirkt zwar schon ausreichend wirr, reichte als Sicherheit aber noch nicht, da mit dieser Methode eine große Anzahl von Funksprüchen eines Tages auf die gleiche Art verschlüsselt worden wären. Also musste der Verschlüsselnde sich häufig noch die äußere Walzenstellung (den Spruchschlüssel) selber ausdenken und ihn mit einer ebenfalls selbst ausgedachten Buchstabenfolge verschlüsseln.

Die Enigma stellte er dann (innen) in die Grundstellung des Tages laut Tagesschlüssel, wählt die drei (oder vier) Buchstaben des selbst ausgedachten Spruchschlüssels an den äußeren Walzenstellungen und tippte seine drei ausgedachten Buchstaben. Die Verschlüsselungsmaschine verschlüsselte diese und lieferte als Antwort drei andere Buchstaben. Dieser so verschlüsselte Spruchschlüssel wird zusammen mit der gewählten Grundstellung der Enigma Nachricht – unverschlüsselt – vorangestellt.

Eine korrekt verschlüsselte Enigma-Nachricht hatte im Kopf die Uhrzeit (als vierstellige Zahl, z.B. 1130 für halb zwölf Uhr), die Zeichenlänge des Funkspruches, die Grundstellung sowie den damit verschlüsselten Spruchschlüssel. Anschließend folgte die verschlüsselte Nachricht in Fünfergruppen, gegebenenfalls mit der vorangestellten dreistelligen Kenngruppe, die um zwei Füllbuchstaben zu einer üblichen Fünfergruppe aufgestockt worden ist.

Ein Beispiel zum Nachspielen und Verstehen

1. Verschlüsseln

Nimmt man als Beispiel den oberen Tag 29 und stellt die Enigma M3 auf folgende Grundstellung innen (der Bereich, der sich nur täglich einmal änderte):
UKW-C
Walzen Nummer I IV III
Ringestellung der Walzen 12 18 22
Steckerverbindungen CY EL FH GS IJ KQ MW PV RZ TU

Außen (der Bereich, den der Verschlüsselnde sich selber jedesmal neu ausdenken musste)
die Grundstellung PLR und tippt nun den ausgedachten Spruchschlüssel: NVD

Die Enigma gibt als Antwort ein WGT zurück.

Der somit als WGT verschlüsselten Spruchschlüssel wird dem Empfänger zusammen mit der zufällig gewählten Grundstellung PLR im Kopf des Nachricht mitgeteilt.

Verschlüsselt wird Text des Funkspruches dann mit dem gewählten Spruchschlüssel, hier also NVD, auf den die Walzen (außen) eingestellt und der Text eingegeben wird. In meinem Beispiel lautet dieser:

Hier wäre ich ohne Geocaching nie hingekommen!


Also in Enigma-Schreibweise:


HIERW AEREI CHOHN EGEOC ACHIN GNIEH INGEK OMMEN X


Verschlüsselt schaut er so aus:

JOPVV QKJZS FNXNJ RUMXT NLQGQ RPEPJ HTLGI SKWLT Z


Das ergäbe nun mit einem korrekten Schlüsselkopf folgenden Funkspruch:

2333 55 PLR WGT
YZUIX JOPVV QKJZS FNXNJ RUMXT NLQGQ RPEPJ HTLGI SKWLT Z


2. Entschlüsseln

Der Empfänger guckt nun zuerst ob er die Kenngruppe (irgendwo in den ersten 5 Buchstaben) in seinem Tagesschlüssel hat. ZUI gibt es dort, also kann er die Nachricht entschlüsseln. Er stellt die Enigma passend ein

C I IV III 12 18 22 CY EL FH GS IJ KQ MW PV RZ TU

und erhält den noch fehlenden Spruchschlüssel, in dem er die Walzen auf PLR stellt und WGT aus dem Kopf der Nachricht tippt. Die Enigma antwortet mit dem unverschlüsselten Spruchschlüssel NVD. Dieser (NVD) wird nun auf der (äußeren) Walzenlage eingestellt und der verschlüsselte Text (ohne die ersten fünf Zeichen mit der Kenngruppe) eingegeben.

JOPVV QKJZS FNXNJ RUMXT NLQGQ RPEPJ HTLGI SKWLT Z


Und schwuppdiwupp (*hüstel*) erhält man die unverschlüsselte Variante zurück:

HIERW AEREI CHOHN EGEOC ACHIN GNIEH INGEK OMMEN X


Und wer bis hier erstmal etwas verwirrt ist, kann sich beruhigt zurücklehnen: das geht wohl den meisten so. Am besten spielt man dies Szenario tatsächlich einfach einmal nach und tröstet sich anschließend mit dem Gedanken, dass viele Enigma-Caches gar nicht die komplizierte Variante mit einem verschlüsselten und im Kopf der Nachricht mitgesendeten Spruchschlüssel arbeiten, sondern sie verschlüsseln plump ihren Text und geben dann die ganzen Daten inklusive Grundstellung heraus. Da muss man dann nur die Enigma dementsprechend einstellen, den verschlüsselten Text hineinwerfen und erhält die entschlüsselte Nachricht zurück.

Ebenfalls einwerfen muss ich aber noch den Hinweis, dass sich im Laufe der (Kriegs-)Jahre der Umgang mit der Enigma, den Verschlüsselungen und ihren Regeln, gern auch abhängig von den jeweiligen Nutzergruppen und Enigmaversionen, geändert hat. Somit ist das hier dargestellte noch nicht ganz die einzige Wahrheit, aber, wenn man das Grundprinzip erstmal verstanden hat, ist der größte Schritt in Richtung Entschlüsselung sicher schon getan!

Nochmal, nochmal?

Wer jetzt noch etwas üben möchte, dem hab ich etwas vorbereitet ;) :

Tagesschlüssel Kriegsmarine, M4 vom 17.6.2013

UKW B
Walzenlage: Gamma, VIII, V, VI
Ringstellung: 15, 5, 16, 12
KENNGRUPPEN: liu aer vpu

AN BO DQ FS GT HU IV LY ER

Funkspruch

1141 183 ASDFJHGF
XAER QRHG REYX BXWB MTBY VDWF BGOB XWVW TPEX EKTZ ZLTC OFWS BQEJ UNLQ ZTMT ELIO FSHM HXHU WSZP EXHQ XMHN ZDJA ERZD WJBD DCJD UFLH WCQR EIXA PHPR QLAH OUAK VDEE FUCF YHGD PKPC GBRJ URXJ TIV

Viel Erfolg! :)

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28 Kommentare

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  1. mz stecker weg lassen dann stimmts
  2. *ups* Wie peinlich. Danke für die Korrektur!
  3. Hallo Zusammen,

    Es geht um einen Enigma-Cache - soweit weiss ich das. Dieser hier: GC3FH4N
    Jetzt suche ich die "Maschine" dazu. Das ist der Beginn des Codes:

    192 GSE

    xxasy qdmiv otrxy

    Ausserdem sehe ich in einem Bild noch einen Buchstaben "Beta", Teile eines Zifferblattes mit "III II I" und eine eingekreiste 179 auf einem Stadtplan.

    Beim stöbern bin ich auf etliche Simulationen gestossen sowie Beschreibungen zu Enigma und Chiffre.
    Jetzt bräuchte ich Hilfe, um die Infos aus dem Cache mit diesen Infos zusammen zu bringen.

    - Der Spruch hat 192 Zeichen
    - GSE ist der Spruchschlüssel
    - asy ist der Tagesschlüssel
    - ich muss drei Walzen in Reihenfolge III-II-I einsetzen
    - es ist eine Maschine ohne Steckbrett

    stimmt das soweit?
  4. mion Claus,

    ohne mir den Cache genauer angeschaut zu haben (bin grad etwas im Urlaubsstreß - hab aber in 2 Wochen wohl wieder etwas mehr Zeit für sowas), sieht das doch scohn stimmig aus. Fehlt noch die Grundeinstellung der Walzen, vielleicht 179?

    Gruß - Nina
  5. hi,

    keine ahnung...
    habs aber mit crypttool 2 geschafft, den code zu knacken.
    gibt noch drei andere enigma-caches in der serie - da üb ich das dann mal

    claus
  6. Hallo,

    bin Neuling zum Thema Myteries :-)
    Wie kann ich z.B. 10101010 10101010 10101010 11100011 00110011 11100010 10100010 10001000 10000000 10001111 11100011 00100011 00001111 00000100 10011011 10010110 00100101 10001001 00011000 10000111 10100010 00100111 11001001 11100011 10101101 11010010 00110100 01101111 10111001 01100101 11101110 11010110 11001011 00111101 11000011 10001001 01010111 10101100 01100011 11111001 11001001 01000110 10001011 01110110 11111101 11100111 11100111 10101111 11111111 11111111
    oder
    YEAOW OEHPD XZKGB XLALC UDOLJ TABTC ULMCE YJKPN WKOGZ MKFJL OKHIB KAKGA HRTPX OYBTB GWOCM XCLBP HRIAJ TABTC ULOLR JLOCN BWFXA KLYGY AASRX IAF
    sowas entschlüsseln ?
    LG Tanja
  7. Moin Tanja,

    deine Nullen und Einsen würde ich mal hier lesen: http://justchaos.de/blog/archives/858-Kapitel-3-Binaer-,-Oktal-und-Hexadezimalzahlen-2.html

    und zu der Frage mit dem Köhler-Nähmaschinencache, also der zweite Code, steht ja der Hinweis zur Lösung schon im Listing: Kryptografiespielplatz. Da hier (zumindest auf den ersten Blick) nichts weiter präzisiert ist, würde ich mal lustig herumraten: RotX, Vigenere oder Playfair wären die häufigsten Kandidaten.

    Viel Erfolg - Nina
  8. e438z7he345rßhr(ZIG)

    wo nach muss ich hier suchen??? Die letzten 3 Zeichen in Klammern gelten als gelöst. Wobei ich denke es dient nur zur Verwirrung.

    So sieht es komplett aus.

    53° 39.e438z7he345rßhr(ZIG)
    11° 57.h7oof8347he62qh(ZIG)

    Danke Harry
  9. Hallo Nina!

    Ich versuche mich an meinem ersten Enigma-Raetsel und wuerd Dich gerne was fragen:

    Wie kommst Du, wenn du das hier liest:
    2333 55 PLR WGT
    YZUIX JOPVV QKJZS FNXNJ RUMXT NLQGQ RPEPJ HTLGI SKWLT Z

    darauf, dass das diese Einstellung ergeben soll:
    C I IV III 12 18 22 CY EL FH GS IJ KQ MW PV RZ TU

    Ich habe zwar eine Dechiffriermaschine gefunden, komm aber nicht darauf mit was ich sie fuettern soll... :-)

    Danke schon mal!
  10. Hallo Michaela,

    die Einstellungen der Enigma müssen irgendwo vorgegeben sein. "Drauf kommen" kann man nicht.

    Gruß - Nina
  11. 1110 – 1812 – BND - CRT

    XYVAZ WLMPZ GNXXW VQLWQ QNWJK HDGRE NZQMA MZMCM YOYLV AYSRE XCGWJ REEBG

    Das ist die Ueberschrift und die erste Zeile. Wie stele ich jetzt in welcher Enigma was ein?

    Danke!
  12. Hallo Michaela,

    das, was da offensichlich im Listing steht, reicht nicht aus. Das ist ja nur der übermittelte, verschlüsselte Funkspruch. Irgendwo sind noch die benötigte Enigma, die Schlüssel und Einstellungen vergraben.

    Wenn ich den Hint richtig deute, könnte Dir 007 - Liebesgrüße aus Moskau weiterhelfen.

    Gruß - Nina

    edit: oder der Trackable Enigma 007? Bzw. einer der Enigma Trackables? Ich denke, der Aufdruck einer Enigma-TB-Serie sollte sich nicht verändern. Probier es mal damit...
  13. Ok, ich dachte aus der Ueberschrift koennte man die Einstellung ableiten.
    Ja, auf die Liebesgruesse aus Moskau bin ich auch schon gestossen.
    In dem Film gehts auch um eine entwendete Enigma.
    Laut Owner kommen ich auch darueber an den Schluessel.
    Schon mal danke. Ich grab mal weiter. :-)
  14. Hallo Nina!
    VIELEN DANK! DIESEN Teil des Raetsals habe ich geloest.
    Nun folgt der zweite Teil!

    DANKE! :-)
  15. Hallo Zusammen,
    ich habe mal eine Frage zu folgendem Cache GC29GZ6.
    Seit fast einem halben Jahr versuche ich dieses Rätsel zu lösen, erfolglos. Ich finde einfach nicht heraus wie diese Punkteschrift heißt und wie man sie lösen kann. Braille-Schrift ist es ja definitiv nicht...könnt ihr mir einen Tipp geben ?
    Vielen Dank schonmal im Voraus
    Kleene
  16. moinmoin kleene,

    5-Bit Punkte? Sieht auf den ersten Blick arg nach einer Baudot-Variante aus.
    http://justchaos.de/blog/archives/861-Kapitel-3-Zahlen,-Zahlen,-Zahlen-3-Binaercodes.html

    Gruß - Nina
  17. Mhh...dieser Murraycode sieht gut aus,aber. ..wie bekomme ich denn dann koordinaten da raus ? Der Konverter sagte bei Murray i3 /-74. T. 5/76-5 und bei baudot pénycaqiogckap nccka qoti e ...das soll man 8n der schule gelernt haben :-(...ich werde daraus nicht schlau. ..

    LG Kleene
  18. Guck mal hier:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Baudot_code

    Und probier ITA2 manuell - ich hab es damit hinbekommen.


    11111 Buchstabe folgt
    00110 n
    11011 Zahl folgt
    00001 5
    01101 0
    00100 Leerzeichen

    u.s.w.

    NIna
  19. Aah......jetzt ist auch bei mir der Groschen gefallen. .vielen vielen Dank, vllt wird es jetzt auch bei den anderen mysteries einfacher :-)
  20. hallihallo, ich komme bei einem cache nicht weiter. hab alles mögliche versucht. jetzt denk ich, dass es mit enigma zu verschlüsseln ist. jedoch finde ich keinen hinweis zur einstellung? kann mir hier jemand weiterhelfen. mein kopf raucht. GC533jv
    lg nicole
  21. Hay ich hab ein kleinnes Problem : GC262GQ
    Die Walzen und denn Schlüssel hab ich weiss nur nix damit anzufanngen Ringstellung und Steckverbindung hab ich auch auf demm Zetel weiter weiß ich nicht .
    Bitte um Hielfe.
    danke im Voraus
    Bold1
  22. Hallo Bold1,

    wenn du die Walzen aus den anderen Caches geholt hast, dann lade dir den Simulator z.B. hier http://users.telenet.be/d.rijmenants/en/enigmasim.htm
    herunter und stelle ihn passend ein.

    Bisschen Fummelei ist es - nicht nur beim ersten Mal. Wie genau steht eigentlich schon oben im Text.

    Gruß - Nina
  23. Hay Danke für die Info leider sind die Walzen und die UKW anders. Gruß Bold1
  24. Crfs Kinzvraa sdlwa lu luvi taji,
    bn ntg tkxwbwkicfr yoomi dua fggyr.
    pu sbpns Qüßgz ogehij Dhami,
    rcn´h wnunndkloz? Uötnat yiggcrl wngn

    Weiß jemand was darüber
  25. Hallo, was ich an deinem Beispiel nicht verstehe: Wenn die 2. Zahl die Länge des Funkspruchs angeben soll, wie kommst du dann auf 55? Der codierte Text hat doch nur 46 Zeichen, und wenn du den Kopf dazu nimmst, sind es 58
  26. Hallo
    Ich habe ein problem: GC5FDBT !!!
    In dem Text kommen weit und breit keine steckverbindungen ringestellung oder wälzen Nummer dran. Ich bin schon daran verzweifeln,
    Bitte um Hilfe!
    Danke schonmal.
    Gruß Lasse
  27. Probier halt alle Einstellungen durch .... sind ja nur 31
  28. Wenn mein Kommentar nur verwirrt, mail mir mal

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