ماشین انیگما
حرکت دنده‌ای

برای جلوگیری از اجرای رمزهای جایگزینی ساده (و به راحتی قابل حل)، هر فشار کلید باعث می‌شد تا قبل از برقراری اتصالات الکتریکی، یک یا چند چرخ‌دنده با یک بیست و ششم حالتها، گام (حرکت دنده‌ای) بردارد. این کار، تعویض مورد استفاده برای رمزگذاری را دگرگون کرد، تا تعویض رمزنگاری در هر موقعیت چرخ‌دنده جدید متفاوت باشد و یک رمزنگاری جایگزینی چند شخصی بسیار عالی ایجاد شد. مکانیسم حرکت پیاپی دنده‌ها کمی مدل به مدل متفاوت است. چرخ‌دنده دست-راست با هر بار فشار کلید، یک گام برداشته و سایر چرخ‌دنده‌ها نیز معمولاً کمتر از آن گام برمی‌دارند.
پیشرفت چرخ‌دنده غیر از دست-چپ توسط انگلیسی‌ها، چرخش نامیده می‌شد. این کار با مکانیسم چرخنده و گیره به دست آمد. هر چرخ‌دنده دارای یک چرخنده با ۲۶ دندانه بود و هر بار که یک کلید فشرده می‌شد، مجموعه‌ای از گیره‌ها که در حال حرکت بودند به صورت یکنواخت می‌چرخیدند و سعی می‌کردند تا با یک گیره درگیر شوند. حلقه الفبا چرخ‌دنده به سمت راست به‌طور معمول از این امر جلوگیری می‌کرد. به محض چرخیدن این حلقه با چرخ‌دنده خود، یک شکاف در نهایت خود را با گیره مطابقت می‌داد و با آن درگیر می‌شد و چرخ‌دنده سمت چپ خود را به جلو می‌راند.
چرخ‌دنده تک‌شکافه، دست-راست، بدون داشتن چرخ‌دنده و حلقه در سمت راست خود، با هر فشردگی دکمه‌ی، چرخ‌دنده خود را می‌گرداند. [۱۳]
برای یک چرخ‌دنده تک-شکافه در وضعیت دست-راست، چرخ‌دنده میانی یک بار برای هر ۲۶ موقعیت از چرخ‌دنده دست-راست یک گام برمی‌دارد. به‌طور مشابه برای چرخ‌دنده‌های دو و سه. برای چرخ‌دنده دو درجه‌ای، چرخ‌دنده سمت-چپ برای هر چرخش دو بار چرخانده می‌شود. پنج چرخ‌دنده اول معرفی شده (I-V) هر کدام یک شکاف داشتند، در حالی که چرخ‌دنده‌های دریایی، VI, VII و VIII هر کدام دارای دو شکاف اضافه بودند. موقعیت شکاف در هر چرخ‌دنده با حلقه حروف تعیین می‌شود که می‌تواند در رابطه با هسته حاوی اتصالات تنظیم شود. نقاط روی حلقه‌هایی که باعث شده چرخ بعدی حرکت کند به شرح زیر است.
| یادآور BP | وضعیت (های) چرخش | چرخ‌دنده |
| --- | --- | --- |
| Royal | R | I |
| Flags | F | II |
| Wave | W | III |
| Kings | K | IV |
| Above | A | V |
|  | A and N | VI, VII and VIII |
این طرح همچنین شامل ویژگی‌هایی است که با نام دو پله‌ای (دو گام) شناخته می‌شود. این اتفاق وقتی که هر گیره با هر دو، چرخ‌دنده خود و حلقه چرخاننده چرخنده چرخ‌دنده همسایه مطابقت داشته باشد. اگر گیره‌ای از طریق تراز وسط قرار گرفتن با شکاف درگیر شود، همان‌طور که به جلو حرکت می‌کند، در مقابل هر دو دسته و شکاف قرار می‌گیرد و هر دو چرخ‌دنده را پیش می‌برد. در دستگاه سه چرخ‌دنده، چرخ‌دنده دو قدم فقط روی دوتا تأثیر می‌گذارد. اگر در حرکت رو به جلو، قفسه چرخ‌دنده سه درگیر شده باشد، چرخ‌دنده دو دوباره روی نوار کلید بعدی حرکت می‌کند و در نتیجه دو مرحله متوالی است. چرخ‌دنده دو همچنین چرخ‌دنده را بعد از ۲۶ مرحله یک بار به جلو سوق می‌دهد، اما از آنجا که چرخ‌دنده با هر فشار به کلید به هر حال حرکت می‌کند، هیچ دو پله‌ایی وجود ندارد. این دو-گام باعث شده‌است که چرخ‌دنده‌ها با حرکت منظم از سبکومتر فاصله بگیرند. این دستگاه با داشتن سه چرخ و تنها شکافهای تک در چرخ‌های اول و دوم، دارای دوره‌ای ۲۶ × ۲۵ = ۲۶ = 16.900 (26 not 26 not ۲۶ (به دلیل پله دو قدم نبود)) بود. از نظر تاریخی، پیام‌ها به چند صد حرف محدود می‌شدند و بنابراین هیچ فرصتی برای تکرار موقعیت چرخ‌دنده ترکیبی در طول یک جلسه وجود ندارد، سرنخ‌های ارزشمند رمزنگاری را انکار می‌کند. برای ایجاد فضا برای چرخ‌دنده چهارم Naval، بازتابنده بسیار نازک‌تر ساخته شد. چرخ‌دنده چهارم که در فضای موجود در دسترس قرار گرفته‌است. هیچ تغییر دیگری نداشته‌است واین باعث تغییر کاربری دستگاه شد. از آنجا که تنها سه گیره وجود داشت، چرخ‌دنده چهارم هرگز گام برنمی‌دارد، اما می‌تواند به صورت دستی در یکی از ۲۶ موقعیت ممکن قرار گیرد. وسیله‌ای که قبل از پایان جنگ طراحی شده بود، اما عملیاتی نشده بود، Lückenfüllerwalze (چرخ پرکننده شکاف) بود که پله‌های نامنظم را اجرا می‌کرد. این امکان پیکربندی، قرارگیری شکافها در هر ۲۶ موقعیت فراهم می‌کند. اگر تعداد شکافها از نوع اولیه نسبیِ ۲۶ و تعداد شکافها برای هر چرخ متفاوت بود، پله‌ها غیرقابل پیش‌بینی‌تر خواهند بود. مانند Umkehrwalze-D، امکان تنظیم سیم کشی داخلی نیز فراهم شد. [۱۵]