Het kraken van Enigma Hoe computers hebben bijgedragen aan de ontcijfering van met Enigma gecodeerde berichten voor en tijdens de Tweede Wereldoorlog 17-10-2016 Jaël Kortekaas Fioretti College Lisse Begeleider A. Azcarate Onaindia Het kraken van Enigma Jaël Kortekaas Omslagfoto: Parker, M. (2015, Maart 13). TNMOC Blog V - The Turing Welchman Bombe - Matt Parker. 2 Fioretti College Lisse Het kraken van Enigma Jaël Kortekaas INHOUDSOPGAVE Inleiding 10 Onderzoeksvraag 10 Deelvragen 10 Hypothese 12 Literatuurstand 12 Toelichting op de hoofdstukindeling 12 De Enigma machine 14 De Enigma machine met drie wielen 14 Onderdelen 15 Het aantal mogelijke instellingen 17 Extra wielen 17 De Enigma machine van de Italiaanse marine 18 Onderdelen 18 Het aantal mogelijke instellingen 18 De Enigma machine met vier wielen 18 Onderdelen 18 Het aantal mogelijke instellingen 19 Extra wiel en reflector 19 Communicatieprocedures voor het verzenden van met Enigma gecodeerde berichten 20 Lijsten met instellingen 20 Voor 1 mei 1937 20 Duitse marine na 1 mei 1937 21 Offizier 22 Verbeteringen 23 Luchtmacht en landmacht na 15 september 1938 23 Luchtmacht en landmacht begin mei 1940 23 Fioretti College Lisse 3 Het kraken van Enigma Jaël Kortekaas Technieken voor het ontcijferen van met Enigma gecodeerde berichten 24 De karakteristieke methode 24 De cyclometer 24 Het uitwerken van de volgorde van de wielen en de Grondstellung 25 Het uitwerken van de Steckerverbindungen 26 Het uitwerken van de Ringstellungen 26 De geperforeerde vellen 26 De bomby 28 De bombe 29 Het positioneren van cribs 30 Het maken van deducties op basis van aannames 30 Deducties met behulp van de bombe 33 Onderdelen 35 De eins catalogus 37 Banburismus 37 Het kraken van Offizierberichten 42 Vier wiel bombes 45 De Herivel Tip 46 Cillis 46 Rodding 47 Het principe 47 De uitvoering in de praktijk 50 Het direct lezen van berichten met behulp van rodding 51 Het proces van de ontcijfering van met Enigma gecodeerde berichten 58 Een verdacht pakket 58 De eerste pogingen tot het ontcijferen van met Enigma gecodeerde berichten 58 Foto’s 58 Het maken van een replica Enigma machine 59 De formules van Rejewski en het uitwerken van de bedrading van de wielen 59 4 Fioretti College Lisse Het kraken van Enigma Jaël Kortekaas De productie van de replica’s 60 De eerste golf doorbraken 60 Ontcijfering met behulp van de karakteristieke methode 60 Ontcijfering met behulp van de bomby 60 Ontcijfering met behulp van de geperforeerde vellen 61 De eerste golf tegenslagen 61 Niet genoeg middelen voor de productie van de geperforeerde vellen 61 Samenwerking met Groot-Britannië en Frankrijk 61 De eerste ontcijfering van met Enigma gecodeerde berichten van de Britten 61 De tweede golf doorbraken 62 De eerste berichten die werden gelezen met behulp van de geperforeerde vellen 62 Ontwikkeling bombe 62 Ontcijfering met behulp van de bombe 63 De eerste golf doorbraken voor de Marine Enigma code 63 De eerste golf gestolen documenten 63 Het uitwerken van de indicatieprocedure van de Marine 64 De tweede golf tegenslagen 64 Veranderde indicatieprocedure van de luchtmacht en landmacht 64 De derde golf doorbraken 65 Ontcijfering met behulp van de Herivel Tip 65 Ontcijfering met behulp van Cillis 66 De combinatie van Cillis en de Herivel Tip 66 Steckerverbindungen in weerbericht 66 De eerste vondst van cribs 66 De tweede golf doorbraken voor de Marine Enigma code 66 De tweede golf gestolen documenten 66 Ontcijfering met behulp van Banburismus 67 De eerste golf tegenslagen voor de Marine Enigma code 68 Eerste golf nieuwe bigramtabellen 68 Fioretti College Lisse 5 Het kraken van Enigma Jaël Kortekaas Tekort aan bombes 68 De doorbraak voor de Italiaanse Marine Enigma code 68 Minder instellingen 68 Ontcijfering met behulp van rodding 68 De derde golf doorbraken voor de Marine Enigma code 69 De derde golf gestolen documenten 69 Gereconstrueerde bigramtabellen 69 De vierde golf gestolen documenten 69 De tweede golf tegenslagen voor de Marine Enigma code 70 De tweede golf nieuwe bigramtabellen 70 De vierde golf doorbraken voor de Marine Enigma code 70 De vijfde golf gestolen documenten 70 Regels voor de volgorde van de wielen 70 De eerste vondst van cribs voor de Marine Enigma code 70 Eerste golf doorbraken voor de Offizierinstellingen 71 De crib van Noskwith 71 Andere cribs voor de Offizierinstellingen 71 De derde golf tegenslagen voor de Marine Enigma code 72 Nieuwe regels voor het kiezen van trigrammen 72 De vijfde golf doorbraken voor de Marine Engima code 72 En nieuwe manier voor het achterhalen van de gebruikte bigramtabellen 72 De vierde golf tegenslagen voor de Marine Enigma code 73 Derde golf nieuwe bigramtabellen 73 De zesde golf doorbraken voor de Marine Enigma code 73 Geen Banburismus meer nodig 73 De zesde golf gestolen documenten 73 Dezelfde instellingen op opeenvolgende dagen 73 De vijfde golf tegenslagen voor de Marine Enigma code 74 Een vierde wiel 74 6 Fioretti College Lisse Het kraken van Enigma Jaël Kortekaas De zevende golf doorbraken voor de Marine Enigma code 74 Het uitwerken van de bedrading van het nieuwe wiel en de nieuwe reflector 74 De zesde golf tegenslagen voor de Marine Enigma code 75 Geen weerbericht cribs meer 75 Samenwerking met Amerika 75 De eerste golf doorbraken voor de vier wiel Marine Enigma code 76 De zevende golf gestolen documenten 76 Drie wiel instellingen voor korte signalen 76 De zevende golf tegenslagen voor de Marine Enigma code 76 De vierde golf nieuwe bigramtabellen 76 De achtste golf doorbraken voor de Marine Enigma code 76 Het afleiden van cribs uit de posities van konvooien 76 Tweede doorbraak voor het ontcijferen van Offizierberichten 77 Ontcijfering met behulp van Yoxallismus 77 De eerste golf doorbraken voor de vier wiel Marine Enigma code 77 Cribs uit hercoderingen 77 De eerste golf tegenslagen voor de vier wiel Marine Enigma code 78 Een nieuw vierde wiel en een nieuwe reflector 78 De tweede golf doorbraken voor de vier wiel Marine Enigma code 78 Het uitwerken van de bedrading van het nieuwe vierde wiel en de nieuwe reflector 78 Maar één keer per maand veranderende volgorde 78 De tweede golf tegenslagen voor de vier wiel Marine Enigma code 79 Technische problemen 79 De derde golf doorbraken voor de vier wiel Marine Enigma code 79 Werkende vier wiel bombes 79 Een belangrijke crib 79 Nieuwe informatie over de volgorde van de wielen 79 De achtste golf gestolen documenten 80 De rest van de oorlog 80 Fioretti College Lisse 7 Het kraken van Enigma Jaël Kortekaas Conclusie 82 Discussie 84 Betrouwbaarheid conclusie 84 Toepasbaarheid resultaten 84 Suggesties voor vervolgonderzoek 85 Literatuurlijst 88 Bijlagen 90 Logboek 90 Onderzoeksplan versie 1 96 Onderzoeksplan versie 2 98 8 Fioretti College Lisse Het kraken van Enigma Jaël Kortekaas Fioretti College Lisse 9 Het kraken van Enigma Jaël Kortekaas INLEIDING “Historians estimate that breaking Enigma shortened the war by more than two years, saving over 14 million lives. It remained a government-held secret for more than 50 years. Turing’s work inspired generations of research into what scientists called “Turing Machines”. Today, we call them computers” Bovenstaand citaat is afkomstig uit de film The imitation game geregisseerd door Morten Tyldum en was de inspiratie voor mijn keuze voor het onderwerp ‘het kraken van Enigma’ voor dit profielwerkstuk. De film, die later naar mijn mening terecht beloond werd met een Oscar, liet een diepe indruk op mij achter. Toen dus het moment daar was om een onderwerp voor mijn profielwerkstuk te kiezen en ik besloten had dat ik mijn profielwerkstuk bij het vak informatica wilde gaan doen, kwam het onderwerp ‘het kraken van Enigma’ direct in mij op. Onderzoeksvraag In eerste instantie was mijn plan om me te verdiepen in de bombe, de computer waarmee in de film de Enigma code gekraakt werd, om vervolgens te kijken of ik die kon nabouwen of simuleren. Dit bleek echter een vrijwel onmogelijke opgave, nadat ik mij meer ging verdiepen in het onderwerp, aangezien er nauwelijks secundaire bronnen te vinden waren met genoeg technische diepgang om het onderzoek op te kunnen baseren. Tevens bleken de primaire bronnen allemaal in bewaring bij de Britse overheid en andere onbereikbare instanties te zijn. Vanwege de strakke deadline leek het mij dus niet verstandig dit te doen. Dit bleek na nog verder onderzoek een erg verstandige beslissing te zijn geweest; een zelfde soort onderzoek bleek al eerder te zijn uitgevoerd en duurde meer dan 15 jaar. Aangezien het focussen van het onderzoek op de bombe dus geen optie was, moest ik op zoek gaan naar een bredere onderzoeksvraag. Omdat ik mijn onderzoek nog steeds bij het vak informatica wilde doen, moest deze onderzoeksvraag dus in zekere mate ook betrekking hebben op dit vak. Door deze twee factoren te combineren heb ik uiteindelijk de volgende onderzoeksvraag geformuleerd: Hoe hebben computers bijgedragen aan de ontcijfering van met Enigma gecodeerde berichten voor en tijdens de Tweede Wereldoorlog? Deelvragen Om deze hoofdvraag te kunnen beantwoorden, leek het mij ten eerste belangrijk om de bron van met Enigma gecodeerde berichten te begrijpen, de Enigma machine. Om deze reden luidt de eerste deelvraag dan ook: Hoe werkte de Enigma machine? 10 Fioretti College Lisse Het kraken van Enigma Jaël Kortekaas Tijdens mijn oriëntatie op het onderwerp kwam ik erachter dat er verschillende versies van de Enigma machine bestonden waarvan de verschillen relevant bleken voor het onderzoek. Om deze reden luidt de tweede deelvraag: Welke verschillende versies van de Enigma machine werden er voor en tijdens de Tweede Wereldoorlog door legereenheden gebruikt? Om de complexiteit van het ontcijferen van met Enigma gecodeerde berichten te begrijpen, leek het mij ook belangrijk te kijken naar het aantal instellingen dat mogelijk was op een Enigma machine. De derde deelvraag luidt dan ook als volgt: Hoe veel mogelijke instellingen waren er op de Enigma machine? Tijdens het doen van het onderzoek bleek dat veel van de technieken die werden gebruikt om met Enigma gecodeerde berichten te ontcijferen, gebaseerd waren op de communicatieprocedures die er waren voor het verzenden van met Enigma gecodeerde berichten.