nr 47, maj 2023

Niemiecki cud technologii, którym nie jest Passat TDI

Wiem, że pewnie parę osób się zdziwi, ale Passat TDI wcale nie jest największym osiągnięciem w niemieckiej technologii. Dla mnie na ten tytuł zasługuje Enigma, swojego czasu – cud techniki, maszyna szyfrująca, która miała pomóc Niemcon wygrać wojnę i kto wie… może tak nawet by się stało, gdyby nie polscy matematycy.
Zacznijmy od tego, że szyfrowanie wiadomości nie jest czymś, co wymyślono dopiero w XX wieku. Tajemnica informacji była ważna jeszcze dużo wcześniej, a zwłaszcza na wojnach, gdzie przecież liczy się czas. No właśnie, on tutaj jest bardzo ważnym czynnikiem, bo o ile szyfrowanie i deszyfrowanie znano już wcześniej i powszechnie go używano, to cała ta procedura trwała długo jak diabli. W związku z tym już w XV wieku zaczęto tworzyć maszyny szyfrujące, które oczywiście na przestrzeni lat się zmieniały, były unowocześniane, aż wreszcie w 1918 r. pewien Niemiec złożył podanie o przyznanie patentu na wirnikową maszynę szyfrującą. Była duża, ciężka i działała na zasadzie trzech bębenków, plus jeszcze jednego, który obracał się w drugą stronę. Znawcom tematu całkiem się spodobała, ale jakoś nie stała się komercyjnym hitem, Pamiętajmy, że było zaraz po wojnie i prywatne firmy nie miały tyle pieniędzy, żeby kupić sobie taki sprzęt, który jeszcze i tak wymagał kilku usprawnień, a na pewno redukcji masy, bo ważył jakieś 50kg. Ale przyszedł rok 1926.

Wtedy to zainteresowała się nią niemiecka marynarka. Skontaktowała się z jej producentem, oczywiście w tajemnicy, i poprosiła o dokonanie kilku modyfikacji na ich potrzeby. Niemieckie wojsko zrobiło też coś, co na pierwszy rzut oka wielu osobom może się wydawać głupie – mianowicie powiedzieli, żeby broń Boże nie wycofać Enigmy z rynku, nawet w momencie, kiedy kolejne egzemplarze zamówiły dla siebie ich siły lądowe. Ktoś może uznać za głupie, że niemieckie wojsko do kodowania swoich tajnych informacji zaczęło używać sprzętu, który, jak mawia rosyjski klasyk: „można kupić w każdym sklepie”. Ale to nie do końca tak. Po pierwsze, jak już sobie powiedzieliśmy, ich Enigmy były zmodyfikowane, a po drugie, ważniejesze – gdyby nagle zwinięto z rynku wszystkie egzemplarze, bez wyraźnej przyczyny, to każdy wywiad na świecie zorientowałby się, z jakiego sprzętu zaczęli korzystać Niemcy. Zatem sprzedaż Enigmy zaczęto wygaszać stopniowo, na szczęście jeden z egzemplarzy udało się kupić, a jakże, Polakom.

Nie ma co się tutaj rozwodzić na tym, jak dokładnie działało to urządzenie. Wystarczy powiedzieć, że na zwykłej Enigmie – czyli tej nieprzystosowanej na wojskowe potrzeby, liczba kombinacji szyfrowania wynosiła 5 172 165 503 971 832 752 302 775 832 450 732 675 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000. W dużym uproszczeniu Enigma działała tak, że wciskając literę, po odpowiednim ustawieniu wirników podświetlała się litera, która oznaczała tę literę wprowadzoną, tylko że już zakodowaną. Żeby taką wiadomość odczytać, przede wszystkim trzeba było tak samo ustawić wirniki i wtedy wprowadzona z klawiatury zaszyfrowana litera, podświetlała się jako litera odszyfrowana. Niby proste, ale z drugiej strony ilość kombinacji sprawiała, że było to niesamowicie skuteczne. Co oczywiście nie znaczy, że Enigma nie miała swoich minusów.

Przede wszystkim do jej obsługi potrzeba było dwóch osób, bo nie miała wbudowanej maszyny do pisania. Nadanie zakodowanej wiadomości polegało więc na tym, że jedna osoba wprowadzała ją do Enigmy, a druga z czytywała podświetlone literki i taki szyfr nadawała drogą radiową. Odebranie wiadomości i jej rozkodowanie, to też była robota dla dwóch osób – jedna wprowadzała szyfr do Enigmy, a druga z czytywała podświetlone, czyli już rozkodowane wtedy literki i przekazywała wiadomość dalej. Na inne opcje ówczesna technologia po prostu nie pozwalała.

Nie minęło wiele czasu i obce wywiady zorientowały się, że chyba Niemcy mają jakiś nowy sprzęt do szyfrowania informacji. Anglicy ochoczo zabrali się za próbę złamania kodu, ale wyszło im to bardziej topornie niż próba wskrzeszenia Top Geara. Czemu? Bo nie wiedzieli, że szyfrowanie odbywa się na zasadzie mechanicznej. Oni szukali w przechwyconej korespondencji powtórzeń i na ich podstawie chcieli odtworzyć język kodowania. Francuzi też próbowali złamać szyfr, ale z podobnym skutkiem. Zgadnijcie, komu dopiero się udało? Tak jest, Polakom. Przy czym trzeba przyznać, że na początku mieliśmy gigantycznego farta.

Pewnego dnia 1929 r. urząd celny w Warszawie alormowo wysłał wiadomośc do Biura Szyfrów Wojska Polskiego, że pojawiła się u nich jakaś dziwna paczka, ale co jest ciekawsze, pojawił się po nią jakiś podejrzany koleżka. Był strasznie spięty, natarczywy, pojawił się w ogóle znikąd i powoływał się na wtyki w konsulacie. Kategorycznie żądał odesłania tej paczki do Niemiec, bo to podobno omyłkowo przesłana aparatura radiowa.

Polacy pomyśleli, że coś tu jest mocno nie tak, a pech pana Niemca polegał też na tym, że była sobota po południu, więc nasi celnicy powiedzieli, że oni to już kończą pracę i niech pan Niemiec wróci w poniedziałek. A w międzyczasie nasi celnicy delikatnie otworzyli paczkę i ich oczom ukazała się maszyna szyfrująca, a nie aparatura radiowa. Chłopaki porobili zdjęcia, przerysowali okablowanie, pomierzyli ją i spokojnie, jak gdyby nigdy nic, skrzyneczkę zamknęli. Od tej pory już wiedzieliśmy, jakiego sprzętu Niemcy używają do szyfrowania wiadomości, ale co ważniejsze, na jakiej zasadzie to szyfrowanie się odbywa. A Niemcy nie wiedzieli, że my wiemy, że oni nie wiedzą, że my wiemy…

„Zupełnie przypadkiem”, w tym samym mniej więcej czasie w Poznaniu, odbył się kurs kryptologii dla 20 najlepszych studentów matematyki z tamtejszego uniwersytetu. Czemu akurat w Poznaniu? To akurat dość proste. Bo tamtejsi studenci w większości doskonale znali niemiecki, no bo przecież zanim przyszli na studia, to chodzili do szkół zaborcy, prawda? Cel tego szkolenia był bardzo prosty – wybrać najlepszych do pracy, a jakże, w wywiadze. Tam właśnie poznała się trójka absolutnych arcymistrzów matematyki: Henryk Zygalski, Jerzy Różycki i Marian Rejewski. Po kursie trafili do Biura Szyfrów, gdzie dostali bardzo proste, aczkolwiek diabelnie ciężkie zadanie – jak najszybciej złamać kog Enigmy.

(od lewej) Marian Rejewski, Henryk Zygalski, Jerzy Różycki

Tutaj, o dziwo, sporo zawdzięczamy Francuzom, choć pewnie gdyby wiedzieli, że tak nam pomogą, raczej nie poszłoby tak łatwo. W każdym razie ich wywiad dotarł do instrukcji Enigmy, ale po kijowych próbach złamania szyfru stwierdzili, że są bezużyteczne i oddali je Polakom, razem z tablicą szyfrów do Enigmy, na 2 miesiące. Tyle naszym wystarczyło. Używając matematycznych wzorów, dotarli do tego, jak Enigma łączy bębenki. Ale był jeszcze jeden problem.
Największą zagadką było złamanie klucza dziennego depeszy. To był taki ciąg znaków, który wymuszał ustawienie niektórych bębenków i teoretycznie można było stworzyć 17,5 tys. takich kombinacji. Ale nasi postanowili użyć pewnej metody, która może nie była supermatematyczna, za to okazała się skuteczna – metody „na chama”.

Klucze składały się z trzech liter powtarzanych 2 razy, czyli np. ABC ABC, żeby była pewność, że osoba, która otrzyma wiadomość, na pewno do rozkodowania użyje tego samego klucza. I nasi stwierdzili, że w zasadzie nie jest głupią opcją spróbowanie z takimi banałami, czyli właśnie AAA, ABC, XYZ, ówczesnymi odpowiednikami haseł typu „admin1”, bo wyszli z założenia, zresztą jak się okazało słusznego, że skoro klucz jest zmieniany raz dziennie, to Niemcom w pewnym momencie przejdzie ochota na bycie kreatywnym i będą wpisywać właśnie takie głupoty. Oczywiście, poza tą słuszną dedukcją, użyli naprawdę skomplikowanej matmy przy innych czynnościach związanych z łamaniem szyfru i już w grudniu 1932 r. cieszyli się z pierwszej, rozkodowanej, niemieckiej depeszy.

Ale byłoby zbyt pięknie, gdyby raz złamany szyfr już zawsze taki pozostał. Niestety cały czas kombinowali z Enigmą i zmieniali klucze. Na szczęście Rejewski stworzył specjalne urządzenie – cyklometr, któy ustalał położenie wirników i w ten sposób sprawdzał się przez kolejnych 6 lat! Niestety w 1938 Niemcy postanowili zmieniać klucz przed każdą nową depeszą i trochę się popierniczyło. Ale tutaj do akcji wkroczył Henryk Zygalski.

Stworzył tzw. „płachty Zygalskiego”, czyli arkusze perforowane dla każdej z 26 możliwych pozycji jednego wirnika. Takie płachty nakładano na siebie i stopniowo robiło się coraz mniej otworów, aż w końcu zostawał tylko jeden, który był rozwiązaniem zagadki i wskazywał odpowiednie ułożenie wirników. A poza tym nasi kryptolodzy stworzyli też bombę.
Nie chodzi jednak o taką klasyczną bombę, tylko o superurządzenie, stworzone do szybszego łamania szyfrów. Nasi matematycy połączyli kilka Enigm w jedno superurządzenie, które było w stanie sprawdzić kilkanaście tysięcy opcji w mniej niż 2 godziny. Nasi rodacy zrobili coś naprawdę niesamowitego.

Niestety, im bliżej wojny, tym Niemcy starali się bardziej i z czasem dodali kolejne wirniki, co zwiększyło ilość kombinacji i wydłużyło czas rozszyfrowywania. Ale nie tylko o czas chodzi, bo żeby złamać nowe kody, to Polacy potrzebowali duuuużo większego budżetu na maszyny, którego po prostu nie mieli. I wtedy zadecydowano, że czas nasze odkrycie przekazać na zachód.

24 lipca 1939 r., czyli miesiąc i kilka dni prze Niemiecką agresją, odbyła się pod Warszawą konferencja kryptologów z Polski, Francji i Anglii. Nasi partnerzy byli naprawdę zdziwieni, jak zaawansowane były nasze prace nad złamaniem kodu Enigmy. Ale jeszcze bardziej, zwłaszcza Anglikom, opadły kopary, kiedy dowiedzieli się, że nie dość, że mamy kilkanaście zrekonstuowanych Enigm i urządzenia do łamania szyfru, to jeszcze każda z tych ekip dostanie swoją Enigmę i kompletne instrukcje, jak stworzyć bombę kryptologiczną. W sierpniu dwie Enigmy płynęły już na zachód z gdyńskiego portu.

Niestety, w wyniku wrześniowej wizyty Niemców, Polskiego Biuro Szyfrów działało tylko przez kilka dni, a później trzeba było ewakuować ludzi i nasza wspaniała trójka – Rejewski, Różycki i Zygalski, trafiła przez Rumunię do Francji. Tam też pracowali w Biurze Szyfrów nad złamaniem Enigmy, ale mieli gorsze warunki, bo Francuzi mieli tylko dwie takie maszyny, trzecią rozebrali na części, żeby skopiować technologię i stworzyć kolejne Enigmy. Trochę jak swojego czasu Chińczycy.

Po poddaniu się Francji, nasi matematycy jeszcze chwilę w niej zostali. Niestety podczas tego pobytu zginął Różycki. Pozostali dwaj panowie, nie bez przygód zresztą, bo na chwilę aresztowano ich w Hiszpanii, trafili do Anglii, gdzie spotkali się z typowo brytyjską niewdzięcznością. Bo ojcowie sukcesu, architekci systemu złamania Enigmy, zostani przez Anglików olani, bo w międzyczasie stworzyli sobie oni swój włąsny system deszyfrujący, oczywiście na podstawie badań naszych chłopaków, i mieli już na bieżąco Niemców pod kontrolą, a naszych matematyków odesłali do polskiego batalionu łączności.

Przez lata w Wielkiej Brytanii milczano o tym, że Polacy jako pierwsi złamali kod Enigmy. To nasi matematycy poznali zasady działania urządzenia, którego w niemieckim wojsku było jakieś 30tys sztuk! A co więcej – przekazali tę wiedzę dalej. Historycy dziś uważają, że gdyby nie wkład Polaków, to wojna mogłaby trwać nawet o 3 lata dłużej, albo w ogóle może jej wynik byłby inny. Na szczerość trzeba było czekać, naprawdę długo – do 1999 r., kiedy, przy okazji naszego wejścia do NATO, Brytyjczycy wreszcie przyznali, że to Polacy złamali kod Enigmy jako pierwsi.

Bibliografia:

https://p7.naszdziennik.pl/z/450,253,d315c35a729854f6a0c2e69491bc2f838bdf22b2.jpg

https://warhist.pl/wp-content/uploads/2022/08/maszyna_enigma.jpg