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Blau Kleid Grau Damen Violett HLBCBG Violett Kryptographische Schwächen

Zu den kryptographischen Schwächen der Enigma gehört zweifelsohne die Umkehrwalze, die entgegen den ursprünglichen Hoffnungen ihres Erfinders Willi Korn nicht die Sicherheit erhöht, sondern eine entscheidende Schwachstelle zu ihrer späteren Entschlüsselung bildet. Das Prinzip des doppelten Durchlaufens der Rotoren macht die Verschlüsselung im Vergleich zu anderen Rotormaschinen zwar komplexer und bietet den Vorteil, dass mit derselben Maschine verschlüsselt und auch entschlüsselt werden kann, schränkt jedoch den Schlüsselraum wie nachfolgend zu sehen sein wird immens ein.

Durch die Umkehrwalze wird das Verschlüsselungsverfahren der Enigma involutorisch, d.h. dass die Permutationen einer Enigma mit Umkehrwalze die Eigenschaft haben, das jede ihr eigener Kehrwert ist.
Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, es gilt für jede Enigma, dass bei einer bestimmten Stellung der Walzen, beispielsweise ein A zu E und in gleicher Stellung ein E zu A verschlüsselt wird. Weiterhin kann durch die Tatsache, dass der Strom dank der Umkehrwalze in keinem Fall den gleichen Weg zurücknimmt, den er gekommen ist, auch kein Buchstabe in sich selbst verschlüsselt werden, was mathematisch als fixpunktfreie Permutation bezeichnet wird.
Die Relevanz dessen bzw. die sich hieraus ergebende Reduzierung der Anzahl der zur Verfügung stehenden Alphabete, d.h. die unterschiedlichen Anordnungen der Buchstaben zur Verschlüsselung, lässt sich am Beispiel eines Alphabets mit lediglich vier Buchstaben (A,B,C,D) darstellen.
Im Fall des vereinfachten Alphabets ergeben sich 4! = 24 unterschiedliche Permutationen, d.h. 24 unterschiedliche Alphabete zur Verschlüsselung von ABCD wie nachfolgend dargestellt wird:


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ABCD ABDC ACBD ADBC ADCB
BACD BADC BCDA BDAC BDCA
CBAD CBDA CABD CADB CDAB
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Werden aus diesen 24 Alphabeten zunächst alle ausgeschlossen, die nicht fixpunktfrei sind scheiden alle Alphabete aus, in denen ein Buchstabe in sich selbst verschlüsselt wird. Werden weiterhin wie zuvor erläutert auch alle Permutationen ausgeschlossen, die nicht involutorisch sind, bleiben lediglich drei fixpunktfreie und involutorische Permutationen, der ursprünglichen 24 Permutationen, nämlich DCBA, CDAB, BACD übrig. Übertragen auf die 26 Buchstaben der Enigma, wird die Anzahl der Verwürfelungen des Alphabets von einer Zahl mit 27 Dezimalstellen, auf eine Zahl von 13 Stellen reduziert.

Darüber hinaus hat die Besonderheit der Enigma, dass kein Buchstabe in sich selbst verschlüsselt werden kann, noch weitere kryptographische Folgen. Der Umstand der Vermeidung von Fixpunkten ermöglicht eine so genannte negative Mustersuche. Ausgangspunkt ist dabei die Annahme, das der Klartext ein bestimmtes Wort bzw. einen bestimmten Begriff z.B. „OBERKOMMANDOWEHRMACHT“ oder „FUEHRERHAUPTQUARTIER“ enthält. Dieser Anhaltspunkt wurde von den Engländern auch als Crib bezeichnet. Da kein Klartextzeichen mit einem Geheimtextzeichen übereinstimmen darf, gilt es nun nur noch die richtige Position der Übereinstimmung zwischen Klar- und Geheimtext zu ermitteln, bei der kein Buchstabe in sich selbst überführt wird. Hierzu wird das vermutete Wort in verschiedenen Lagen unter ein abgehörtes Geheimtextfragment geschrieben und auf mögliche Kollisionen geprüft. Vereinfacht ausgedrückt werden Klartext und Geheimtext übereinander gelegt und solange gegeneinander verschoben, bis kein Buchstabe mehr in sich selbst verschlüsselt ist.

Zusätzlich zu den funktionsbedingten Schwächen der Enigma kamen die gebrauchsbedingten Schwächen der Enigma, die zu einer weiteren Abschwächung der Sicherheit der Maschine führten. In diesem Zusammenhang ist unter anderem auch der Gebrauch der Schlüsselbücher zu nennen, die die Übermittlung des geheimen Schlüssels zwischen Sender und Empfänger regelten. In feindlichen Händen standen mit dem Schlüsselbuch alle Angaben bzw. die Tagesschlüssel eines Monats wie Grundstellung, Auswahl der Walzen, Walzenlage usw. zur Verfügung, die es ermöglichten, mit einer eigenen Enigma unerlaubt mitzuhören. Auch die im Verlauf zur Erhöhung der Sicherheit eingeführten Veränderungen in der Handhabe und die eingeführten Veränderungen beim Aufstellen von Schlüsseln, wie der auf den Tagesschlüssel aufbauende Spruchschlüssel, Regelungen zur Walzenauswahl und Bestimmungen zum Setzten der Steckverbindungen, waren kontraproduktiv. So musste der Spruchschlüssel beispielsweise zu Beginn immer doppelt chiffriert und übertragen werden, was sich statistisch bemerkbar machte. Darüber hinaus konnte er anfangs ohne jegliche Regelung frei gewählt werden, so dass dabei oftmals nicht besonders vorteilhafte Schlüssel wie „AAA“, „BBB“ oder auch „QWE“ und „BNM“, das sind nebeneinander liegende Tasten der Enigma, auftauchten. Auch die Regelungen zur Walzenkonfiguration ermöglichten eine Analyse der Enigma durch die Geheimdienste, da die Walzen bis 1936 nur vierteljährlich gewechselt wurden. Doch auch die sich daran anschließenden Vorschriften, wonach keine Walzenlage zweimal im Monat benutzt werden durfte und sich keine Walze an zwei aufeinander folgenden Tagen in der selben Position befinden durfte, ließen Rückschlüsse auf die mögliche Walzenkonfiguration zu. Ferner erleichterten auch die Regeln, in welcher Weise die Steckverbindungen des Steckerbretts zu setzen waren, dass kein Buchstabe mit seinem Vor- oder Nachfolger verbunden werden durfte, die Arbeit der Codeknacker, die somit immer mehr Walzenlagen bei ihrer Suche ausschließen konnten.

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