פיצוח האניגמה

עוצמת ההצפנה של האניגמה

אניגמה תוכננה על מנת לאפשר להתגבר על שיטות פיצוח בסיסיות על ידי שינוי אלפבית ההחלפה. בדומה למכונות מבוססות רוטור אחרות, מימשה האניגמה צופן פוליאלפביתי בעל מחזור ארוך. הרוטורים בעלי החריץ הבודד אפשרו מחזור של 16,900. מחזור זה סייע להתגבר על אלפביתים חופפים.
החידוש שהציגה האניגמה היה טמון ברוטורים ובלוח התקעים. לכל רוטור היה מיקום התחלתי משתנה (למשל ABC במקום ACB). דגמים מאוחרים יותר הוסיפו "טבעת אלפבית" משתנה לכל רוטור. רוב מכונות האניגמה הצבאיות הכניסו גם לוח תקעים שהחליף אותיות זו בזו. למרות המורכבות שהציגה המכונה, ניתן היה להעביר בקלות את מפתח הצירופים המורכב למשתמש אחר על ידי חשיפת: הרוטורים בשימוש, סדר הרוטורים, מיקומי הטבעות, מיקומי ההתחלה וחיבורי לוח התקעים.

רמת האבטחה

גרסאות שונות של מכונת האניגמה סיפקו רמות שונות של אבטחה. קיומו של לוח תקעים הגדיל משמעותית את מורכבות האניגמה. באופן כללי, ניתן היה לפצח הודעות שמקורן באניגמה ללא לוח תקעים באמצעות שיטות ידניות בלבד בעוד שפיצוח הודעות ממכונות עם הלוח היה מסורבל יותר ודרש לרוב שימוש במכונות ייעודיות.
למכונת האניגמה היו מספר תכונות שימושיות עבור המפצחים. ראשית, אות לעולם לא הייתה מקודדת לעצמה (למעט בדגמים A ו-B הראשוניים, שבהן לא היה משקף). הדבר היה לעזר רב עבור המפצחים בניסיונם למצוא עריסה - קטעים קצרים מטקסט המקור שעשויים להימצא במיקום מסוים בטקסט המוצפן.
תכונה נוספת של האניגמה הייתה אינוולוציה: תהליך ההצפנה היה זהה לתהליך הפיענוח. תכונה זו הטילה אילוצים על סוג הערבול שהאניגמה יכלה לספק בכל מיקום ולכן נוצלה התכונה במספר שיטות פיצוח.
חולשה של דגמי אניגמה רבים הייתה שהרוטור הימני ביותר הסתובב מספר קבוע של פעמים לפני שהרוטור הבא עשה זאת.
מעבר לתכונות הלא אידיאליות של המכונה, החולשה הגדולה ביותר של המכונה בפועל הייתה האופן שבו הופעלה. טעויות המפעילים היו שכיחות ומספר נוהלי הפעלה רשמיים היו פגומים והיוו נתיבים נוחים לפיצוח. כמה מהאנשים שנטלו חלק בפיצוח שהתבצע בבלצ'לי פארק טענו כי האניגמה הייתה בלתי ניתנת לפיצוח לולא היו מפעיליה טועים, ואילו נוהלי התפעול שלה היו מתוחכמים יותר.

אניגמה ללא תקעים

גרסת האניגמה ללא התקעים הייתה יחסית פשוטה לפיצוח. הבריטים קראו הודעות של מכונות אלו כבר במהלך מלחמת האזרחים בספרד. במהלך מלחמת העולם השנייה עלה בידי הבריטים לקרוא מסרים איטלקיים (ראו ערך "מודיעין אולטרה").

הפתרון הפולני

בראשית שנות ה-30 של המאה ה-20, החל הצבא הגרמני להשתמש באניגמה בעלת לוח תקעים במטרה להגדיל את רמת האבטחה שסיפקה המכונה. בעוד מאמצי הבריטים והצרפתים לפצח את המסרים של המכונה העלו חרס, עלה בידי עמיתיהם הפולנים לפצח את חיווטי הרוטורים ולקרוא את מסרי האניגמה הגרמנית.

שכפולים של האניגמה

המודיעין הפולני קרא קריפטוגרמות גרמניות מדצמבר 1932. עדכונים שהוכנסו במכונה ובשיטות הפעלתה יצרו מדי פעם ערפל מודיעיני, שהעלה את הצורך בקרב הפולנים (ואחרי יולי 1939 גם בקרב הבריטים) למצוא שיטות חדשות לפיצוח הצופן. באפריל ומאי 1939 כרתה פולין בריתות צבאיות עם בריטניה וצרפת. הפולנים, שהחלו להבין את הכיוון שאליו נושבת הרוח בזירה הפוליטית האירופית, החליטו באמצע 1939 לשתף אחרים בידע שצברו. ב-26 ביולי 1939, בעת כנס בוורשה, התחייבו הפולנים לתת לכל אחת מהמדינות בריטניה וצרפת מכונת אניגמה ששוכפלה בפולין, ובנוסף פרטים בנוגע לשיטות פיצוח צופן האניגמה כדוגמת ניירות זיגלסקי והבומבה.
שני ההעתקים של האניגמה נשלחו לפריז וגוסטב ברטראנד הביא העתק אחד ללונדון עבור הבריטים. עד אותה תקופה התייאשו הבריטים והצרפתים מלנסות לפענח את מסרי האניגמה הצבאית של הגרמנים. הם התעמתו עם האפשרות הקשה שהתקשורת הגרמנית תיוותר לוטה בערפל עבורם למשך המלחמה.

בין שני ענקים

במהלך המערכה בפולין בספטמבר 1939 פונו אנשי מפתח בביורו שיפרוב דרום מזרחה. לאחר שהסובייטים פלשו למזרח פולין ב-17 בספטמבר הם פונו לרומניה. בדרך הם השמידו את ציוד הפיענוח ואת התיעוד הנלווה. לבסוף, לאחר חציית יוגוסלביה ואיטליה (שהייתה נייטרלית באותה תקופה) הם הגיעו אל צרפת. שם, באתר בשם "פיסי ברונו" מחוץ לפריז, הם חידשו את עבודת פיצוח הצפנים הגרמניים עד לקרב על צרפת.
מספר חודשים לפני הפלישה הגרמנית לצרפת, בינואר 1940, הגיע המתמטיקאי הבריטי אלן טיורינג ל"ברונו" לביקור בן מספר ימים על מנת להיוועץ עם עמיתיו, המתמטיקאים הפולנים.
לאחר שהושגה הפסקת אש, המשיכה לשכת הצפנים הפולנית את פעילותה ב"אזור החופשי" שבדרום צרפת ובאלג'יריה הצרפתית, תוך סיכון להיחשף ולהיכלא. כאשר השתלטה גרמניה גם על דרום צרפת בנובמבר 1942, היו צריכים הפולנים לברוח שוב. ראשי הביורו שיפרוב, אלוף-משנה גווידו לאנגר, רב-סרן מקסימיליאן צסקי וחלק מהצוותים הטכניים נשבו על ידי הגרמנים אולם למרות חקירות קשות, לא חשפו את סוד פיענוח האניגמה. המתמטיקאים רייבסקי והנריק זיגלסקי, הגיעו לבריטניה לאחר מסע ייסורים שבו עברו דרך צרפת, דרך השבי הספרדי, דרך פורטוגל וגיברלטר. ג'רזי רוזיסקי, מתמטיקאי שלישי, מת בטביעת אוניית נוסעים בעת החזרה בשנת 1942 לדרום צרפת משירות באלג'יריה.
בבריטניה עמלו רייבסקי וזיגלסקי לפצח את צפני ה-SS וה-SD במתקן פענוח פולני שהוקם בבוקסמור. הם לא הוזמנו לעבוד בבלצ'לי פארק.

מלחמת העולם השנייה

מפצחים בריטיים אימצו את שיטות הפיצוח הפולניות, אך נאלצו לבצע בהן התאמות בשל התקדמויות קריפטוגרפיות בצד הגרמני. הצבא הגרמני שינה את נהליו (יותר רוטורים, מערכת אינדיקטורים בטוחה יותר ועוד). הצי הגרמני תמיד נקט בשיטות הפעלה בטוחות יותר.
טיפ הריבל שהציע ג'ון הריבל היה קשור בכך שהמפעילים כשלו בניסיון לבחור מיקומי רוטורים אקראיים עבור האינדיקטורים שלהם, לאחר שינוי תצורות טבעת הרוטורים. בכך הם חשפו את תצורת הטבעת.
מפעילי אניגמה של הצבא וחיל האוויר הגרמניים עזרו למפצחים מבלי דעת, פעמים רבות. במקרה אחד התבקש מפעיל לשלוח הודעת בדיקה, ואז פשוט לחץ על האות "T" מספר פעמים ושלח את האותיות המתקבלות. מפענח בריטי קיבל מתחנות היירוט הודעה ארוכה שבה לא הופיעה האות "T" אפילו פעם אחת. המפענח הבין מיד מה קרה. במקרים אחרים, מפעילי אניגמה השתמשו תדיר באותם תצורות כמפתחות ההודעה. פעמים רבות עשו המפעילים שימוש בראשי התיבות של שמם או של חברותיהם. המפענחים ניסו למצוא הודעות כאלו בים היירוטים הגדול שבו טיפלו כל יום. הודעות כאלו אפשרו לבלצ'לי פארק להשתמש בשיטות הפולניות על מנת למצוא את התצורות ההתחלתיות לאותו יום.

האניגמה של הצי הגרמני

הליכי הקריגסמרינה היו בטוחים בהרבה. באניגמה של הצי הגרמני היו שמונה רוטורים שמהם נבחרו שלושה. המשמעות הקומבינטורית הייתה קיומם של 336 צירופי רוטורים. בבלצ'לי פארק ניסו לשווא לפצח את האניגמה של הקריגסמרינה עד אמצע 1940, אז נלכדה סירת מכמורת בשם "פולרס". על הסירה נמצא חומר הצפנה שלם בכמות כזו שעד יולי 1940 ידע צריף 8 לפחות איזה סוג של תוכן בוודאי יופיע בהודעת קריגסמרינה טיפוסית. בנוסף ידעו גם מהם פרטי ההליכים שננקטו על ידי הגרמנים להצפנה ולפענוח. ברם, קיום 336 הצירופים האפשריים, בנוסף לעובדה שלא היו עריסות, ניוונו את שיטות הפיצוח הרגילות.
צריף 8 פיתח את שיטת הבנבוריסמוס, שהסתמכה על רשת בייסיאנית על מנת להשיג תפריט עבור הבומב מתוך "תצורות ההודעה" ולא מתוך ההודעה עצמה. כך, ניתן היה לזהות את הרוטור הימני ביותר שהיה בשימוש באותו יום. אם המזל שיחק לצריף 8, הם הצליחו לזהות את הרוטורים הימני והאמצעי וכך הותירו רק 6 סידורים שהיה צורך להריץ במכונות הבומב.
מאוחר יותר במלחמה למדו המפצחים הבריטיים לנצל באופן מלא כשל אבטחה קריטי בדיווחי מזג האוויר של הגרמנים. הדיווחים שודרו מספינות בים אל גרמניה בצפנים פשוטים קלים לפענוח ואז שודרו מחדש לצוללות בלב ים באמצעות האניגמה. כך סופקו לבלצ'לי פארק תדיר העריסות שלהן הם נזקקו. הדבר היה חיוני בשיטת ההתקפה על האניגמה של הצוללות שהייתה בעלת ארבעה רוטורים והוכנסה לשימוש בשנת 1942.
חומר הצפנה נלכד בים. הלכידה הראשונה של חומר אניגמה התרחשה בפברואר 1940, אז נתפסו רוטורים VI ו-VII מהצוות של U-33. ב-7 במאי 1941 לכד הצי המלכותי ספינה גרמנית ועליה ציוד הצפנה וקודים. הם ביצעו זאת שוב זמן קצר לאחר מכן. יומיים אחר כך נלכדה צוללת U-110, ועליה מכונת אניגמה, ספר קודים, חוברת הפעלה ומידע נוסף. כך, החל מסוף יוני, הייתה האניגמה של הצי הגרמני קריאה ואחר כך אפשרה שיטת הבנבוריסמוס פיצוח רציף יותר, עד שבאמצע שנת 1943 הוכנסו לשימוש מכונות בומב חדשות ומהירות יותר שהפכו כל פרוצדורת פיצוח אחרת למיותרת.
בנוסף, נלכדו מכונות אניגמה או ספרי תצורה מכשבע צוללות וכשמונה ספינות גרמניות. בין כלי השיט היו: U-505 (1944) ,U-559, שתי סירות מכמורת לדיווח מזג האוויר וכן כלי שיט קטן שנלכד במהלך פשיטה על איי לופוטן שליד נורווגיה. היו מספר הצעות דמיוניות כיצד ללכוד ספינות, ביניהן הצעתו של איאן פלמינג לרסק מפציצים גרמניים לכודים לים ליד ספינות גרמניות ולקוות שצוותי המטוסים יחולצו על ידי צוותי הספינות אשר יילקחו בשבי יחד עם חומרי הצופן שעל גבי הספינות על ידי אנשי קומנדו שיסתתרו בתוך המטוסים.
על מנת לפצח את האניגמה של הצי יצרו בריטניה וארצות הברית מכונות בומבס בעלות ארבעה רוטורים שהיו מסוגלות לבחון במהירות אלפי מפתחות אפשריים. את המאמצים האמריקניים הוביל ג'וזף דש, מהנדס שעבד עבור חברת NCR במעבדת המחשוב של צי ארצות הברית.

חשדות הגרמנים

עד שנת 1945, רוב התעבורה של האניגמה הגרמנית (כולל תעבורת הוורמאכט, הקריגסמרינה, הלופטוופה, האבווהר והאס דה) הייתה מפוענחת תוך יממה או שתיים. הגרמנים נותרו בטוחים ברמת הבטיחות של התקשורת שלהם, וביטחונם היה כה רב עד כי הם דנו בצורה פתוחה וחופשית בתוכניותיהם ובתזוזות צבאם, ובכך סיפקו לבעלות הברית כמויות אדירות של מידע שלא כולו נוצל כהלכה. לדוגמה, גם פעולותיו של רומל בקרב מעבר קסרין וגם ההכנות של הגרמנים לקרב על הבליטה היו ידועות מתוך חומר מפוענח של האניגמה אולם בשני המקרים לא נעשה שימוש במידע.
לאחר המלחמה, צוותים מפרויקט TICOM עצרו מספר רב של אנשי צופן גרמניים. מחקירתם עלה כי הם הבינו היטב שהודעות האניגמה עשויות להיות מפוצחות. הם הבינו כי האניגמה אינה בלתי ניתנת לפיצוח, אולם סברו כי איש לא יהיה מוכן ללכת את כברת הדרך המייגעת הדרושה על מנת לפענח את ההודעות. אנשי הצופן הגרמניים לא הופתעו כלל כאשר נודע להם כי האניגמה פוצחה. הם הופתעו מכך שהיו משאבים כה רבים על מנת לבצע זאת.

מאז מלחמת העולם השנייה

מחשבים מודרניים מסוגלים לפצח את האניגמה תוך שימוש במגוון שיטות. נעשים מאמצים לפענח במסגרת פרויקט חדשני חלק מההודעות שלא פוצחו עד היום , באמצעות מחשוב מבוזר.