אניגמה

אניגמה (מיוונית: αἴνιγμα - תעלומה, חידה) היא משפחה של מכונות להצפנה ולפענוח של מסרים טקסטואליים, ששימשו את הכוחות הגרמנים והאיטלקים במלחמת העולם השנייה. בזכות התקשורת המוצפנת שאיפשרה האניגמה, הצליח הקריגסמרינה (הצי הגרמני), ובמיוחד צי הצוללות, במהלך המערכה באוקיינוס האטלנטי (1939–1945), להטיל מצור אפקטיבי על בריטניה, מצור שמנע אספקת מזון ואמצעי לחימה לאי הבריטי, בדרך הים.

בעלות הברית הצליחו לפצח את ההצפנה, ובמשך רוב המלחמה פענחו מספר גדול של הודעות מוצפנות. את המודיעין שנצבר מקריאת מסרי האניגמה כינו בשם "אולטרה". יש הטוענים כי אילולא פוצח צופן האניגמה, היה המצור הימי על בריטניה עלול להמיט אסון על תושבי האי. פיצוח הצופן הקנה לצי הבריטי יתרון משמעותי במלחמה מול חיל הים הגרמני, והיכולת, שהייתה יתרון אסטרטגי משמעותי, נשמרה בסוד במשך עשרות שנים.

מכונת האניגמה

פיתוח האניגמה

את האניגמה המציא ארתור שרביוס (Scherbius) ב-1918. שרביוס, שלמד הנדסת חשמל, פיתח למעשה גרסה חשמלית לדיסקית צופן שהייתה בשימוש במשך מאות שנים. בדומה למכשירי הצפנה קודמים, האניגמה התבססה על צופן החלפה עבור כל אחת מאותיות המסר שיש להצפין. פריצת הדרך הייתה בכך שהאניגמה הייתה האמצעי האלקטרו-מכני הראשון ששימש להצפנה, ויתרונה היה שינוי של צופן ההחלפה לאחר כל אות, באמצעות מערכת של דיסקיות מסתובבות (רוטורים). האפשרות לשנות את סדר הדיסקיות, ואת מצבן ההתחלתי, הקשתה עוד יותר על מלאכת פיצוח הצופן.

שרביוס ניסה לעניין גורמים רשמיים ואף לא-רשמיים בגרמניה במכונה החדשה, אך נדחה. הוא פנה לייצור מסחרי של המכונה, בחברת ההנדסה שלו - "שרביוס את ריטר". גרסאות שונות של האניגמה נמכרו לחברות ולבנקים במדינות רבות באירופה, בארצות הברית וביפן. כל אחת מהגרסאות של המכונה פעלה בעזרת שיטת פיענוח שונה במקצת; רמת האבטחה של הגרסה המסחרית הייתה נמוכה למדי. בסוף שנות ה-20 אימצו אותה הצי והצבא הגרמניים. הם ערכו בה מספר שינויים שהקשו על פיצוח הצופן והגבירו את רמת האבטחה. לקראת מלחמת העולם השנייה הייתה האניגמה אמצעי ההצפנה העיקרי של הקריגסמרינה וצי הצוללות שלו, וכן של הורמאכט, הלופטוואפה, המפלגה הנאצית, הגסטפו, משרד החוץ והביון של גרמניה הנאצית.

אופן פעולת המכונה

הערבול שמבצעת מערכת הרוטורים והמשקף

דיאגרמת החיווט של האניגמה: כאשר לוחצים על המקש "A" נדלקת נורה "D". במצב זה, לחיצה על "D" גוררת את הדלקת הנורה "A". לחיצה על "A" לעולם לא תגרור את הדלקת "A"

האניגמה משלבת מערכות חשמליות ומכניות. המנגנון המכני מורכב ממקלדת המכילה את אותיות האלפבית, מאוסף של דיסקות מסתובבות ("רוטורים") המסודרות זו לצד זו על ציר וכן ממנגנון פסיעה שמסובב רוטור אחד או יותר בכל פעם שנלחץ מקש. המנגנון שונה בגרסאות השונות של המכונה, אולם במנגנון השכיח ביותר, פוסע הרוטור הימני פעם אחת לאחר כל הקשת מקש. הדבר גורר לעיתים גם תזוזה של רוטורים סמוכים. התנועה המתמשכת של הרוטורים גוררת התמרה שונה לאחר כל הקשת מקש.

החלקים המכניים יוצרים מעגל חשמלי, ובפועל מבוצע הקידוד של כל אות באופן חשמלי. כאשר נלחץ אחד המקשים, המעגל נסגר; זרם חשמלי זורם דרך רכיבים שונים, ולבסוף מאירה אחת מ-26 הנורות, המורה על אות הפלט. באיור משמאל מומחשת פעולת הערבול של הרוטורים של האניגמה, עבור שתי הקשות עוקבות. הזרם עובר דרך מספר רוטורים, דרך המשקף, ושוב חזרה דרך הרוטורים.

הקווים האפורים מייצגים מעגלים אפשריים אחרים בתוך כל רוטור. המעגלים מחוברים למגעים שנמצאים בצדי כל רוטור. האות A מוצפנת באופן שונה עם כל לחיצה עוקבת של מקש, קודם לאות G (למשל) ואחר כך לאות C. הסיבה לכך היא שהרוטור הימני, שזז פסיעה אחת בכל הקשה, שולח את האות דרך מסלול שונה לחלוטין.

לדוגמה, כאשר מקודדים הודעה המתחילה ב-ANX..., המפעיל לוחץ קודם על מקש A, ואז עשויה הנורה Z להיות מוארת; Z תהיה האות הראשונה של ההודעה המוצפנת. המפעיל ימשיך על מנת להצפין את N באותו אופן, וכך הלאה.

דיאגרמת החיווט שמשמאל מסבירה את אופן פעולת האניגמה. על מנת לפשט את הדוגמה נדון רק בארבע אותיות. במציאות יש 26 נוריות, 26 מפתחות, 26 תקעים ובתוך כל רוטור - 26 חיווטים. הזרם זורם מהמצבר (1) דרך מתג אותיות דו כיווני הנמצא במצב לחוץ (2) אל לוח התקעים (3). לוח התקעים מאפשר חיווט מחדש של החיבורים בין לוח המקשים (2) וגלגל האתחול הקבוע (4). לאחר מכן ממשיך הזרם דרך תקע (3) ואז דרך גלגל האתחול (4), עובר דרך שלושה רוטורים (בגרסת הוורמאכט) או ארבעה (בגרסת הצי) (5) ומשם נכנס למשקף (6). המשקף מחזיר את הזרם בנתיב שונה, חזרה דרך הרוטורים (5) ודרך גלגל האתחול (4). הזרם ממשיך דרך תקע "S" המחובר (בדוגמה זו) באמצעות כבל (8) לתקע "D", ומשם לעוד מתג דו כיווני (9). כתוצאה מכך נדלקת הנורה. בדוגמה זו, צירוף רוטורים מסוימים בעמדות מסוימות הפך את האות "A" ל-"S", וזו הוחלפה ל-"D", שהיא הפלט המוצפן.

סיבוב הרוטורים גורם למגעי הפינים להשתנות עם כל אות חדשה שמוקלדת, וכתוצאה נגרמים שינויים תכופים בנתיבים החשמליים של האות. כך מממשת האניגמה צופן פוליאלפביתי, שיוצר רמת אבטחה גבוהה יחסית לתקופה המדוברת.

פענוח ההודעות המוצפנות התבצע באמצעות הקלדתן במכונה זהה. מכיוון שמסלול הזרם הוא הפיך, הרי אם במערך רוטורים מסוים הקלדת האות A הצפינה אותה ל-G, אזי הקלדת האות G תיתן בחזרה את האות A, וכך לגבי האותיות הבאות. לכן כל שנדרש לפענוח הוא המסר המוצפן ומכונה זהה (אותם הרוטורים והמשקף, ובאותו מצב ראשוני). אם אות מסוימת לא נקלטה נכון, הרי שפענוחה ייתן אות אחת שגויה, אבל שאר האותיות יפוענחו נכון, כי מצב הרוטורים זה ביחס לזה יישמר. איבוד של אות (לדוגמה, קליטה של ABCEFG במקום ABCDEFG) יגרום לכל האותיות החל מהאות שאבדה להיות שגויות, וכך במקרים רבים ניתן יהיה לזהות את העובדה שאות אחת חסרה, להקליד אות כלשהי במקומה, כדי להחזיר את הרוטורים למצבם הנכון, ולפענח את שאר המסר (למעט אות אחת לא ידועה).

עוצמתה של האניגמה הייתה בכך שאף אם נפלו מכונות בידי האויב, כך שנודע לו חיווט הרוטורים והמשקף, היה קשה מאוד לפענח את ההודעה ללא ידיעת מצבה הראשוני של המכונה, כלומר סידור הרוטורים זה מול זה בתחילת המסר, וסידור לוח התקעים (ראו בהמשך) - ואלה השתנו מדי יום, על פי ספרי צופן שהוכנו מראש.

הרוטורים

ערך מורחב – פרטי הרוטורים של האניגמה

הרוטורים הם הלב של מכונת האניגמה. קוטרם 10 סנטימטרים. כל רוטור הוא דיסקית מגומי קשיח שבצדה האחד 26 פינים מפליז, לחוצים על ידי קפיצים ומסודרים במעגל. בצד השני של הרוטור יש מספר זהה של מגעים חשמליים. השימוש בקפיצים גורם לכך שכל אחד מהפינים לוחץ בכוח על המגע ברוטור הסמוך, וכך מובטח מגע חשמלי תקין. כל סוג של רוטור מהווה טבלת החלפה, כלומר חיווטו הפנימי קובע לאיזה יציאה יגיע האות מכל כניסה. הפינים והמגעים מייצגים את האלפבית, וכל אות שמוקלדת על האניגמה גורמת לכניסת זרם חשמלי באחת הכניסות, וליציאתו באחת היציאות האחרות.

כל אחד מהרוטורים כולל חריץ (ולפעמים חריצים כפולים), המשמשים לבקרת תנועת הפסיעה של הרוטורים. בגרסה הצבאית של האניגמה נמצאים החריצים על טבעת האלפבית.

מרכיביו של רוטור באניגמה			שלושה רוטורים ברצף
	טבעת מחורצת נקודת סימון למגע "A" טבעת אלפבית מגעי הפלטה חיבורי החיווט מגעי הפינים ידית קפיצית להזזת טבעת האלפבית טבור גלגל אצבע גלגל מחגר

הצד הימני של רוטור אניגמה, מראה את הפינים. הספרה הרומית V מזהה את החיווט של הרוטור.

צד שמאל של הרוטור, מראה את המגעים החשמליים. בשוליים השמאליים של הרוטור ניתן לראות זיז יחיד.

מכונות האניגמה של הצבא וחיל האוויר צוידו במספר רוטורים. בהתחלה היו רק שלושה. ב-15 בדצמבר 1938 עלה המספר לחמישה רוטורים. הרוטורים סומנו בספרות רומיות על מנת להבדיל ביניהם: IV ,III ,II ,I ו-V, כולם עם חריץ יחיד בנקודות שונות בטבעת האלפבית. ייתכן שזה נועד להיות אמצעי אבטחה נוסף, אך לבסוף איפשר את התקפות השעון הפולניות והתקפת הבנבוריסמוס האנגלית על צופן האניגמה.

גרסת הוורמאכט למכונה הכילה תמיד יותר רוטורים מיתר השירותים: בתחילה היו שישה, ולבסוף גדל המספר לשמונה. הרוטורים הנוספים מוספרו VII ,VI ו-VIII, כולם עם חיווטים שונים, והיו להם שני חריצים באותיות "N" ו-"A", דבר שאפשר מחזוריות שונה של תזוזת הרוטורים.

גרסת M4 של הצי הכילה רוטור רביעי, בנוסף לשלושת הרוטורים. הרוטור הרביעי היה עשוי להיות משני סוגים - "Beta" או "Gamma". הרוטור הרביעי לא זז לעולם אלא נקבע ידנית באחד מ-26 המיקומים האפשריים.

שלושה רוטורים והציר שעליו הם מונחים כאשר הם בשימוש

הרוטור עצמו מבצע רק הצפנה פשוטה, באמצעות צופן החלפה. למשל, הפין שמקושר לאות E עשוי להיות מחווט למגע של האות T בצד השני. מורכבות האניגמה נובעת מהשימוש במספר רוטורים בטור ומספקת הצפנה חזקה הרבה יותר.

תנועת פסיעה

כדי להימנע מצופן החלפה פשוט, חלק מהרוטורים מסתובבים עם לחיצות עוקבות של מקש. מנגנון זה מבטיח שהתמרת ההצפנה היא שונה בכל מצב, וכך נוצר צופן החלפה פוליאלפביתית קשה לפיצוח. בסידור הנפוץ ביותר משתמשים במנגנון תפס ובגלגל משונן. לכל רוטור מוצמד גלגל משונן בעל 26 שיניים; קבוצה של תפסים מושכת בשיני גלגל השיניים. התפסים נדחפים קדימה בו-זמנית עם כל לחיצת מקש. אם תפס מושך בשיני הגלגל המשונן, הרוטור המתאים מתקדם פסיעה אחת.

תנועת הפסיעה של האניגמה: שלושת תפסי גלגל השיניים (בירוק) דוחפים יחד. ברוטור הראשון (1), גלגל השיניים (אדום) תמיד בפעולה, ופוסע בכל פעם שנלחץ מקש. בשלב זה נכנס לפעולה הרוטור השני (2) משום שהחריץ ברוטור הראשון מיושר עם התפס. הוא יפסע בעת לחיצת הכפתור הבאה. הרוטור השלישי (3) אינו נע במצב זה, משום שהחריץ ברוטור השני אינו במקום המתאים, והתפס יחליק על גבי הטבעת.

באניגמה של הוורמאכט מוצמדת לכל רוטור טבעת מחורצת, ניתנת להתאמה. חמשת הרוטורים הבסיסיים (V - I) הם בעלי חריץ אחד בכל רוטור, בעוד שהרוטורים הנוספים (במכונות של הצי) VII, VI ו-VIII, הם בעלי שני חריצים.

בנקודה מסוימת, חריץ של רוטור יהיה מיושר עם התפס, וכך יוכל התפס לאחוז בגלגל המשונן של הרוטור הבא, לאחר שיהיו לחיצות מקש עוקבות. כאשר תפס אינו מיושר עם חריץ, הוא מחליק מעל משטח הטבעת מבלי לאחוז בגלגל המשונן. במערכת רוטורים בעלי חריץ יחיד, הרוטור השני מתקדם פסיעה אחת כל 26 פסיעות של הרוטור הראשון, והרוטור השלישי מתקדם כל 26 פסיעות של הרוטור השני. כמו כן, ישנו מצב שבו הרוטור השני יכול לפסוע פעמיים לאחר לחיצות מקש עוקבות, מה שמכוּנה "פסיעה כפולה", המביאה לידי קיצור זמן המחזור.

הפסיעה הכפולה מתרחשת באופן המתואר להלן: הרוטור הראשון פוסע ולוקח את הרוטור השני צעד אחד קדימה. אם הרוטור השני זז עד לצעד זה לתוך מיקום החריץ שלו, יכול התפס השלישי להרפות. בצעד הבא דוחף תפס זה את הגלגל המשונן של הרוטור השלישי ומקדם אותו, אבל הוא גם יידחף לתוך החריץ של הרוטור השני ויקדם את הרוטור השני פעם נוספת ברצף.

אם בגלגל הראשון והשני יש חריצים בודדים, הרי מכונה שבה יש שלושה גלגלים היא בעלת מחזור של 26×25×26 = 16,900 (לא 26 × 26 × 26 בגלל הפסיעה הכפולה. ראו את הקישור בקישורים חיצוניים).

גודל ההודעות הוגבל לכמה מאות אותיות, כדי למנוע סכנה של חזרה על מיקום כלשהו בהודעה בודדת.

כדי להשתמש ברוטורים "Beta" ו-"Gamma" של הצי, שהוכנסו לשימוש ב-1942, שונה המשקף לדגם דק והרוטור הרביעי המיוחד הונח כנגדו. המנגנון עצמו לא עבר תמורות. מאחר שיש רק שלושה תפסים, הרוטור הרביעי לעולם אינו נע במהלך ההצפנה, אבל ניתן לקבוע אותו ידנית לאחד מ-26 המיקומים שלו.

כאשר לוחצים על מקש, הרוטורים זזים לפני שהמעגל החשמלי נסגר.

גלגל האתחול

מנגנון גלגלי השיניים של האניגמה. שלושת גלגלי השיניים הניתנים להזזה נמצאים בין שני גלגלים קבועים: גלגל האתחול והמשקף (שמסומן ב-"B") בצד שמאל.

גלגל האתחול (בגרמנית: "Eintrittswalze") מחבר למרכב הרוטורים את לוח התקעים, אם קיים, או אם לא - את לוח המקשים ולוח הנורות. בעוד שהחיווט המסוים שבו משתמשים אינו בעל חשיבות באבטחת המידע, הוא עדיין היווה מכשול בפני המפענח הפולני מריאן רייבסקי. האניגמה המסחרית מחברת את המקשים לפי סדר הופעתם על גבי לוח המקשים: Q$\rightarrow$A, W$\rightarrow$B, E$\rightarrow$C וכך הלאה. האניגמה הצבאית מחברת אותם באופן אלפביתי רציף: A$\rightarrow$A, B$\rightarrow$B, C$\rightarrow$C וכך הלאה. רייבסקי היה זקוק לניחושים מוצלחים מאוד על מנת להבין את השינוי, ואז יכול היה לפתור את המשוואות.

המשקף

למעט דגמי A ו-B המוקדמים, הרוטור האחרון צמוד ל"משקף", תכונה ייחודית בקרב מכונות מבוססות רוטורים באותה תקופה. המשקף מחבר את המוצאים של הרוטור האחרון בזוגות, ומטה את הזרם חזרה דרך הרוטורים, בנתיב שונה. המשקף גורם לכך שפענוח הצופן מתאפשר באמצעות אותה המכונה בדיוק. תכונה נוספת של השימוש במשקף היא שאות אינה יכולה להיות מקודדת לעצמה, טעות תכנונית שנוצלה מאוחר יותר על ידי מפצחי האניגמה.

במודל C המסחרי של האניגמה, ניתן לקבוע את המשקף באחד מ-26 מיקומים, אך הוא נותר קבוע בזמן הקידוד. באניגמה של האבווהר "פוסע" המשקף בזמן ההצפנה, בדומה לרוטורים.

לוח התקעים

לוח התקעים נמצא בקדמת המכונה, מתחת למקשים. כאשר משתמשים בו, ייתכנו עד 13 חיבורים. בתמונה שני זוגות של אותיות מוחלפות: S-O, J-A.

לוח התקעים (בגרמנית: Steckerbrett) מאפשר חיווט משתנה. הלוח הופיע לראשונה בגרסאות של הצבא הגרמני ב-1930 ואומץ עד מהרה בידי הצי הגרמני. לוח התקעים תורם משמעותית לחוזק ההצפנה, הרבה מעבר לתרומה שהייתה מעניקה תוספת של רוטור יחיד. אניגמה ללא לוח התקעים יכולה להיפרץ באופן פשוט יחסית באמצעות שיטות ידניות; שיטות אלה אינן מועילות כאשר מוסיפים לוח תקעים. במקרים אלה יש צורך במכונות מיוחדות על מנת לפרוץ את הצופן.

כבל שמחובר ללוח מחבר זוגות של אותיות. למשל E ו-Q הוא זוג אפשרי. ההשפעה של החיבור היא החלפת האותיות לפני ואחרי פעולת הרוטור הראשון של יחידת הערבול. למשל, כאשר מפעיל לוחץ על E, האות מוסת ל-Q לפני שהוא נכנס לרוטורים. עד 13 זוגות כבלים כאלה יכולים לשמש בו זמנית.

זרם עובר מלוח המקשים אל לוח התקעים ואז ממשיך לגלגל האתחול. כל אות על לוח התקעים היא בעלת שני שקעים. הכנסת תקע תנתק את השקע העליון (מלוח המקשים) ואת השקע התחתון (מגלגל האתחול) של האות. התקע בקצה השני של הכבל הדו צדדי מוכנס לשקעים של אות אחרת ובכך מצליב את החיבורים של שתי האותיות.

עזרים

ה-"Schreibmax" הייתה מדפסת שניתן היה להצמיד לאניגמה. כך נחסך עמל הפרך הכרוך בקריאה מלוח האורות ובכתיבה אליו.

נספח ה"שעון" של אניגמה

אביזר חשוב שהיה נחלת דגם M4 היה ה-"Schreibmax": מדפסת זעירה שיכלה להדפיס על סרט נייר קטן. המדפסת ייתרה את הצורך במפעיל נוסף, שתפקידו היה לקרוא את הנורות ולכתוב את האותיות. ה-"Schreibmax" מוקם מעל האניגמה וחובר ללוח נורות; על מנת להתקין את המדפסת, היה צורך להסיר את כל הנורות. מלבד הנוחיות שבדבר, עלתה גם רמת האבטחה: קצין האותות לא היה צריך להיחשף להודעה המקורית. המדפסת עשויה הייתה להיות מותקנת בלשכתו של קברניט הצוללת, ותפקידו של קצין האותות היה לקבוע את המפתח ולהקליד את ההודעה המקודדת, מבלי שייראה את הטקסט המפוענח שהתקבל.

עזר נוסף היה לוח נורות מרוחק ששימש כאמצעי אבטחה. מעטפת העץ של אניגמה בעלת לוח נוסף הייתה רחבה יותר על מנת להכיל את הלוח. הלוח המרוחק איפשר לקורא לראות את ההודעה המפוענחת מבלי לאפשר למפעיל לראות את ההודעה.

ב-1944 הכניס הלופטוואפה לראשונה מתג לוח תקעים נוסף שנקרא ה"אוהר" (שעון בגרמנית). השעון היה קופסה קטנה, שכללה מתג בעל 40 מצבים. המתג החליף את לוח התקעים. לאחר חיבור התקעים, לפי דף המפתחות היומיים, יכול היה המפעיל לשים את המתג באחד מ-40 המצבים. כל מצב גרם לצירוף שונה של חיווט תקעים. בשונה משיטת חיבור התקעים המקורית, חיבורים שכאלה לא נעשו בזוגות.

תיאור מתמטי

מבחינה מתמטית, ההתמרה שמבצעת האניגמה עבור כל אות היא מכפלת תמורות שמבצעים החלקים השונים במכונה. בהנחה שהאניגמה היא תלת רוטורית טיפוסית לחיל האוויר/הצבא הגרמני, נסמן באותיות $\ L_{1},L_{2},L_{3}$ את הפעולות על הרוטורים הימני, האמצעי והשמאלי, בהתאמה. באות $\ P$ נסמן את התמרת לוח התקעים וב-$\ U$ את פעולת המשקף (שהיא מכפלת 13 חילופים קבועים). את תמורת ההצפנה $\ E$ אפשר לבטא כ:

$\ E=PL_{3}L_{2}L_{1}UL_{1}^{-1}L_{2}^{-1}L_{3}^{-1}P^{-1}$.

לאחר כל לחיצת מקש, מסתובבים הרוטורים ומשנים את ההתמרה. למשל, אם הרוטור הימני $\ L_{3}$ מסתובב $i$ צעדים, ההתמרה הופכת ל- $\ \rho ^{i}L_{3}\rho ^{-i}$, כאשר $\ \rho$ הוא התמורה הציקלית שממפה את A ל-B, את B ל-C וכך הלאה. באופן דומה, הרוטורים המרכזי והשמאלי ייוצגו על ידי $\ j$ו-$k$ סיבובים של $\ L_{2}$ ו-$\ L_{1}$. במצב כזה תתואר פונקציית הקידוד על ידי:

$\ E=P(\rho ^{i}L_{3}\rho ^{-i})(\rho ^{j}L_{2}\rho ^{-j})(\rho ^{k}L_{1}\rho ^{-k})U(\rho ^{k}L_{1}^{-1}\rho ^{-k})(\rho ^{j}L_{2}^{-1}\rho ^{-j})(\rho ^{i}L_{3}^{-1}\rho ^{-i})P^{-1}$.

פיצוח הצופן

ערך מורחב – פיצוח האניגמה

פיצוח צופן האניגמה מורכב ממספר אירועים שלא היה די בכל אחד מהם בנפרד, אולם שילובם יחד הביא לפיצוח המוצלח של הצופן ולשבירת המצור הימי על בריטניה. בנוסף, יש להבדיל בין פיצוח האניגמה הרגילה, ששימשה את כוחות היבשה וחיל האוויר, פיצוח שהתרחש במועד מוקדם יותר, לבין פיצוח האניגמה של הצי, שהייתה מורכבת יותר וקשה יותר.

התשדורות שהופקו מפעינוח האניגמה כונו "אולטרה"

• תרומת המודיעין הצרפתי: בשנת 1931 הצליח השירות החשאי הצרפתי לגייס משתף פעולה מקרב עובדי מחלקת ההצפנה במיניסטריון ההגנה הגרמני. שם האיש היה האנס תילו שמידט. שמידט העביר לידי הצרפתים מדריך הפעלה חלקי של האניגמה. עותקי מסמך זה הועברו לפולנים ולבריטים, ועזרו לבריטים להגיע ליכולות פיצוח ראשוניות תוך זמן קצר.
• תרומת המודיעין הפולני: באווירת הפיוס ששררה באירופה בשנות ה-30, לא עשתה אף אחת מהמעצמות מאמץ רציני להתמודדות עם הטכנולוגיה החדשה. מי שחשה מאוימת על ידי גרמניה הייתה פולין. מפצחי צפנים פולנים מהביורו שיפרוב, ובראשם הקריפטוגרף מריאן רייבסקי, ניסו לפצח את צופן המכונה. הם עשו זאת בעזרת גרסה מסחרית של המכונה שנתפסה על-ידם כאשר סיכלו משלוח גרמני. הם השתמשו בתורת החבורות, ובפרט בתורת החבורה הסימטרית. ב-1933, אחרי שקיבלו את המסמכים שהעביר שמידט למודיעין הצרפתי, הצליחו הפולנים למצוא פרצה במנגנון ההצפנה של האניגמה ולקרוא שדרים מוצפנים. ידע זה הועבר לבריטניה זמן קצר לפני פרוץ המלחמה. עם הפלישה הגרמנית לפולין (ספטמבר 1939) נמלטו חלק מאנשי צוות הפיצוח של האניגמה מפולין דרך רומניה לצרפת, והעמידו עצמם לרשות המודיעין הצרפתי.
• יחידת הפיצוח בבלצ'לי פארק: עם תחילת המלחמה הוקמה בבריטניה יחידה גדולה לפיצוח צפנים. ביחידה, שמושבה היה בבלצ'לי פארק (Bletchley Park), צפון-מערבית ללונדון, הועסקו מומחים רבים למתמטיקה ולבלשנות. אחד השותפים העיקריים לפיצוח צופן האניגמה היה אלן טיורינג, מחלוצי מדעי המחשב. צוות בלצ'לי פארק עסק במהלך המלחמה בפיצוח צופן האניגמה וצפנים נוספים של גרמניה ויפן. בין השאר הצליחו הבריטים לפצח את האניגמה של הצי, שהייתה מורכבת יותר מפני שנוספה לה דסקית הצפנה נוספת. כמו כן הם התמודדו בהצלחה עם מספר שינויים שעשו הגרמנים במכונות במהלך המלחמה. להאצת תהליך פיצוח הצופן השתמשו מפצחי הצפנים במחשבים אלקטרו-מכניים, מראשוני המחשבים בעולם, שהתבססו על פיתוח של הצוות הפולני. מחשבים אלו כונו "בומב" (פצצות) בשל התקתוקים שהשמיעו בפעולתם. גרסה מאוחרת יותר (ויעילה יותר) של מחשבים אלו נקראה "עכביש". ב-17 בינואר 1940 הצליחו הבריטים לפענח לראשונה תשדורת של אניגמה, אבל רק אחרי אפריל 1940 הגיעו ליכולת לקרוא שדרים תוך 24 שעות ממועד שידורם.
• לכידת מסמכי U-33: ב-12 בפברואר 1940 הצליח הצי הבריטי להטביע את הצוללת U-33. הצוללת הגיעה לחופי סקוטלנד כדי להטמין מוקשים, התגלתה, נפגעה על ידי פצצות עומק, ניטשה וטובעה על ידי צוותה. בכיסיו של אחד המלחים נמצאו גלגלי הצופן של האניגמה, ואלו עזרו לאנשי בלצ'לי פארק לכוון את מכשירי הפיצוח.
• לכידת ה"מינכן": בתחילת מאי לכדו הבריטים ספינת מכמורת גרמנית בשם "מינכן", ובה נמצאו הצפנים של חודש יוני 1941, אשר אפשרו את קריאת כל התשדורות של חודש יוני.
• לכידת מסמכי U-110: ב-9 במאי 1941 הצליח הצי הבריטי ללכוד את הצוללת הגרמנית U-110, כשעל סיפונה מכונת ההצפנה אניגמה והצפנים של חודש מאי. הישג זה, יחד עם המסמכים שנלכדו על ה"מינכן", הביא לכך שבסופו של דבר הצליחה בריטניה לפצח את צופן האניגמה של הצי, דבר שסייע רבות לעמידה של בריטניה בתקופה הקשה של מתקפת הצוללות הגרמניות על שיירות הסיוע מאמריקה, ובעיקר התברר כאחד הגורמים לניצחון בעלות הברית במלחמה. לנאצים לא נודע כי קוד האניגמה פוצח.
• לכידת מסמכי U-559: בפברואר 1942 הוסיפו הגרמנים גלגל נוסף לאניגמה, וכתוצאה מכך, הבריטים איבדו את יכולת הפענוח של השדרים. ב-30 באוקטובר 1942, גילו הבריטים את הצוללת 559 מול חופי ארץ ישראל, אורבת לאניות ששטו בין נמל חיפה לנמל פורט סעיד, חמש משחתות שהגיעו לאזור אילצו את הצוללת לעלות לפני הים, צוות השתלטות נכנס לצוללת והצליח, לפני שקיעתה, לחלץ ממנה מסמכים שסייעו לבנות מפתחות לפיצוח תשדורות.
• יהודים בין המפענחים: יהודים רבים עבדו בבלצ'לי פארק בפיצוח האניגמה. אחת הדמויות הבולטות הייתה ולטר איתן (אטינגהאוזן), שהקים מאוחר יותר את משרד החוץ הישראלי והיה המנכ"ל הראשון שלו. איתן גויס יחד עם אחיו (ארנסט אטינגהאוזן) לעבודה בתור ראש משמרת מתרגמים בביתן של הצי (כיום בניין המזנון). תפקיד הדומה לקצין מודיעין במערכות המודיעין הישראליות, כלומר האחראי על הבנת הידיעה ועל הפצתה לגורמים הרלוונטיים במפקדת הצי.
• לפיצוח הצופן והפקת המידע מתשדורות הזרועות השונות בצבא הגרמני הייתה השפעה משמעותית על מהלכי המלחמה. דוגמאות להמחשה:
  • כל מהלכיו של רומל בצפון אפריקה נשענו על אספקה שוטפת של אמצעים ובעיקר דלק באמצעות ספינות אספקה. פענוחי האניגמה הפיקו מידע על תנועות ספינות אספקה אלו, מסלולן והתזמון שלהם.התוצאה הייתה שהטנקים של רומל נעצרו ללא דלק מצב שהוביל לכניעת כרבע מיליון חיילים של כוחות הציר, כולל קורפוס אפריקה הגרמני.
  • באפריל 1943 פוענח הצופן המשופר של האניגמה בו השתמשו הצוללות באוקיינוס האטלנטי במשימתם למנוע שיירות אספקה מאמריקה לאירופה. בחודש מאי איבדו הגרמנים 33 צוללות מכח זה ודינץ (מפקד הצי הגרמני) פקד על הצוללות לנטוש את משימתם בצפון האוקיינוס האטלנטי.

בתום המלחמה המשיכו הבריטים לשמור על סוד הפיצוח וכל המתקנים בבלצ'לי פרק הושמדו. בריטניה המליצה למושבותיה לשעבר להשתמש באניגמה בטענה כי צופן המכונה "אינו בר פיצוח". הסוד נחשף רק בשנות השבעים.

שמירת סודיות הפיצוח

ברור כי נקודת מפתח לניצול יכולת הפיצוח היא שמירתה בסוד. אם הגרמנים היו יודעים שהצופן שלהם מפוצח, היו יכולים לנקוט אמצעי נגד, למשל, על ידי הוספת גלגל, או על ידי מעבר לתשדורות בקו פיזי, כך שלא ניתן לקלוט את השידורים המוצפנים. ואמנם, היו שלבים במלחמה שהגרמנים חשדו שהצופן שלהם נפרץ ועברו לשידורים קוויים בלבד, ככל שהדבר היה אפשרי.

הספר The Ultra Secret מאת F. W. Winterbotham מוקדש לתיאור המהלכים שננקטו לשמירת סודיות הפיצוח. זה היה כנראה הספר הראשון שיצא לאור בנושא האניגמה (1975). המחבר היה קצין בצוות שמשימתו הייתה שמירת הסודיות של הפיצוח. לצורך זה הוקמו צוותים סודיים ביותר במפקדות הדיוויזיות והגייסות, שאליהם הועברו (בצופן, כמובן) ידיעות רלוונטיות אליהם שהושגו מהפיצוח והם מסרו אותן באופן אישי למפקדי הכוחות.

יותר מכך, לעיתים הוקרבו כוחות קורבן על מנת להסתיר את הסוד. כך, מספר המחבר, בהשמדת שיירות אספקה בים התיכון שנועדו להגיע לכוחותיו של רומל בצפון אפריקה, היו מחייבים את מטוסי התצפית ש"גילו" את הספינות, להנמיך מתחת לעננים, ובכך לסכן את עצמם. זאת, כדי שהגרמנים ישערו שהשיירה נתגלתה על ידי מטוסי תצפית ולא על ידי שבירת הצופן.

באחד הסרטים מתואר כיצד צ'רצ'יל מורה שלא לנצל את הידיעה על התכנית של חיל האוויר הגרמני להפציץ עיר באנגליה (ברייטון?) כדי לשמור על הסוד היקר.

מקרה איזוטרי היה פילדמרשל מונטגומרי, שבמערכה מול רומל בקרבות אל עלמיין, טען שאינו רוצה להשתמש בידיעות שקיבל הודות לפריצה, והוא רוצה לנצח "fair fight". האם אמת הדבר? האם הוא היה מוכן להקריב חיי מאות ואלפי חיילים וציוד כדי לשמור על עיקרון מימי האבירים? אולי האמת היא שהוא רצה להיזכר כמי שניצח את רומל רב התהילה בזכות גאונותו כאסטרטג צבאי. אין לדעת.

נהלים לשימוש באניגמה

בעת שהייתה האניגמה בשימוש, היה צורך ברשימה של מפתחות יומיים וכן במספר מסמכי עזר. ההליכים עבור האניגמה של הצי הגרמני היו מורכבים ומאובטחים יותר מההליכים שהיו נהוגים בחילות ובשירותים אחרים. ספרי הצופן של הצי הודפסו באדום, ובדיו נמס במים על גבי נייר ורוד, כך שהיו בני השמדה אם הייתה סכנה שייתפסו. ספר הצופן שבתמונה נלקח מ-"U-505", צוללת שנפלה בשבי.

התקשורת הצבאית הגרמנית פוצלה למספר רשתות שונות. כל רשת התאפיינה באתחול שונה של מכונות האניגמה. רשתות התקשורת הללו כונו בבלצ'לי פארק "מפתחות", וניתנו להם כינויים כגון "אדום" ו"כריש". כל יחידה שפעלה ברשת הייתה אמונה על רשימה של אפשרויות אתחול עבור האניגמה לפרק זמן עתידי נתון.

כדי שהודעה תוצפן ותפוענח כשורה, נדרשו השולח והמקבל לאתחל את האניגמה שברשותם באופן זהה. בחירת הרוטורים וסדרם, נקודת ההתחלה וחיבורי לוח התקעים חייבים היו להיות זהים.

למצב ההתחלתי של מכונת האניגמה יש מספר היבטים:

• תצורת התקעים; החיבורים של התקעים בלוח התקעים.
• סדר הגלגלים, בחירת הרוטורים וסדר השימוש בהם.
• תצורת הטבעת; המיקום של טבעת האלפבית ביחס לחיווט החוטים.
• המיקום ההתחלתי של הרוטורים; נקבע על ידי המפעיל, שונה לכל הודעה.

האניגמה תוכננה להיות בטוחה אפילו אם החיווט היה ידוע למאזין, הגם שבפועל נשמר החיווט בסוד. חיווט סודי אפשר למספר התצורות האפשריות להיות בערך 10¹¹⁴. אם נחשפים תצורת החיווט ופרמטרים אחרים, קטן מספר האפשריות לכ-10²³.

משתמשי האניגמה היו בטוחים שהאבטחה שסיפקה האניגמה היא חסרת פשרות, בשל המספר הרב של האפשרויות. מבחינת הגרמנים, היה זה בלתי מתקבל על הדעת שאויב יוכל לנסות כל אפשרות בהתקפת כוח גס. גם אילו אויב היה מצליח לפענח הודעה בשיטה זו, הרי שהזמן שהצריך הדבר היה הופך הודעה זו למיושנת ובעלת תועלת מועטה.

אינדיקטורים

כאשר המכסה הפנימי מונח במקומו, האניגמה מוכנה לשימוש. גלגלי האצבע של הרוטורים מבצבצים מהמכסה ומאפשרים למפעיל לקבוע ידנית את מצב הרוטורים. המצב שנבחר כאן הוא RDKP. המפעיל רואה את התצורה דרך החלונות.

בדרך כלל נותרו רוב המפתחות קבועים למשך יממה, אולם עבור כל הודעה נבחר מיקום רוטורים התחלתי שונה. הסיבה לכך טמונה בעובדה ששליחת מקבץ הודעות מוצפנות באותו מפתח מאפשרת למפענח להשתמש בשיטת ניתוח תדירות. המיקום ההתחלתי שודר יחד עם הטקסט המוצפן. שם השיטה היה "נוהל האינדיקטור". מאחר שחלק מהאינדיקטורים היו חלשים, הצליחו בעלות הברית למצוא פרצה באניגמה.

אחד מנוהלי האינדיקטור המוקדמים נוצל על ידי מפענחים פולניים כדי לפצח לראשונה את צופן האניגמה. הנוהל הורה למפעיל לאתחל את המערכת בתיאום עם רשימת התצורות שברשותו. הרשימה כללה מיקום התחלתי של הרוטורים (בגרמנית: "Grundstellung" - תצורה התחלתית). תצורה אפשרית הייתה למשל AOH. המפעיל היה מסובב את הרוטורים עד אשר היה מבחין דרך אשנב הרוטורים בצירוף AOH. בנקודה זו היה המפעיל בוחר צירוף התחלתי שרירותי עבור ההודעה המסוימת. למשל, המפעיל עשוי היה לבחור EIN. צירוף זה היה הופך ל"תצורת ההודעה". המפעיל היה מקליד אז EIN פעמיים, כדי לאפשר זיהוי של שגיאות שידור. התוצאות היו אינדיקטור מוצפן שכן לאחר הקלדת EIN פעמיים היה עשוי להתקבל XHTLOA, צירוף שהיה משודר יחד עם ההודעה. לבסוף היה המפעיל מסובב את הרוטורים כך שיתאימו לתצורת ההודעה שלו. במקרה שלעיל היה מסובבם לקבלת הצירוף EIN. לבסוף היה יכול להתחיל להקליד את תוכן ההודעה עצמה.

בצד המקבל היה צורך בהיפוך הפעולה. על המפעיל בצד המקבל היה לאתחל את המכונה לתצורה ההתחלתית ולהדפיס את שש האותיות הראשונות בהודעה (במקרה זה - XHTLOA). בדוגמה שלעיל היה מתקבל EINEIN. אז היה המפעיל בצד המקבל יודע שעליו להזיז את הרוטורים למצב EIN. לאחר שעשה כן היה מדפיס את הכתב המוצפן הנותר, ומפענח את ההודעה.

חולשת השיטה נבעה משני גורמים:

• השימוש בתצורת התחלה גלובלית - הדבר שונה מאוחר יותר כך שהמפעיל בחר את המיקום ההתחלתי להצפין את האינדיקטור ושלח את המיקום ההתחלתי.
• החזרה על האינדיקטור היוותה כשל אבטחה. מפתח ההודעה קודד פעמיים. כשל זה יצר יחס מיוחד בין צמדי האותיות: הראשונה והרביעית, השנייה והחמישית, והשלישית והשישית. כשל זה איפשר ללשכת הצפנים הפולנית לפענח את הודעות האניגמה מתקופת טרום המלחמה. אולם החל מ-1940 שינו הגרמנים את הנהלים, כדי להגביר את רמת האבטחה.

במהלך המלחמה שימשו ספרי הצופן על מנת לאתחל את תצורת הרוטורים והטבעת. לכל הודעה בחר המפעיל מיקום התחלה אקראי, למשל WZA, ומפתח הודעה אקראי, למשל SXT. הוא הזיז את הרוטורים לתצורה WZA וקודד את מפתח ההודעה SXT. נניח שהתוצאה הייתה UHL. בשלב זה אתחל המפעיל את מפתח ההודעה SXT כמיקום ההתחלה וקודד את ההודעה. לאחר מכן, שידר את מיקום ההתחלה WZA, את מפתח ההודעה המקודד UHL ורק לבסוף את ההודעה. המקבל אתחל את מיקום ההתחלה בהתאם לשלשה הראשונה WZA ופיענח את השלשה השנייה, UHL, כדי להשיג את מפתח ההודעה SXT. מפתח ההודעה SXT שימש אז כמיקום התחלה כדי לפענח את ההודעה. כך הייתה כל תצורה התחלתית שונה, וההליך החדש אכן היה חסין מפרצת האבטחה שהייתה מנת חלקה של שיטת המפתחות המקודדים הכפולים.

ההליך שימש את הוורמאכט והלופטוואפה בלבד. לקריגסמרינה היו הליכים מורכבים ומקיפים בהרבה בנושא האניגמה. הקריגסמרינה קבע שלפני הצפנה באניגמה, הייתה ההודעה מקודדת באמצעות ספר צפנים בשם Kurzsignalheft. הספר הכיל טבלאות שהמירו משפטים לקבוצות בנות ארבע אותיות. כל סוגי הביטויים בנושאים מגוונים נרשמו, למשל נושאים לוגיסטיים כמו תדלוק ומפגש עם אוניות אספקה, מיקומים ורשימות קואורדינטות, שמות נמלים, מדינות, כלי נשק, תנאי מזג אוויר, מיקומי אויב ואניות וכן טבלאות זמנים ותאריכים.

קיצורים וקווים מנחים

באניגמה הצבאית היו רק 26 אותיות. תווים אחרים הוחלפו בצירופים נדירים של אותיות. תו הרווח הורד כליל או הוחלף על ידי X. ה-X שימש במקור כסימן לעצירה או כסימן הנקודה. ביחידות הצבא השונות היה שוני בין תווים מסוימים.

הוורמאכט החליף פסיק בצירוף ZZ, וסימן שאלה - במילה FRAGE (בגרמנית: שאלה) או FRAQ. הקריגסמרינה, בשונה מהוורמאכט, החליף פסיק ב-Y וסימן שאלה ב-UD. הצירוף CH, הקיים למשל במילה Acht (בגרמנית: שמונה) או במילה Richtung (בגרמנית: כיוון) הוחלף ב-Q (ולכן נכתב AQT וכן RIQTUNG). שניים, שלושה או ארבעה אפסים הוחלפו ב-CENTA, MILLE או MYRIA בהתאמה.

הוורמאכט והלופטוואפה שידרו הודעות בסדרות של חמישה תווים. הקריגסמרינה שידר סדרות של ארבע אותיות תוך שימוש בארבעת הרוטורים שבמכונה. שמות או מילים שהופיעו תדיר בהודעות שונו ככל האפשר. מילים כמו Minensuchboot (בגרמנית: שולת מוקשים) עשויות היו להיכתב כ-MINENSUCHBOOT ,MINBOOT ,MMMBOOT או MMM354. כדי להקשות על ניסיון פיצוח אפשרי, נאסר לשלוח הודעה שבה יותר מ-250 תווים. הודעות ארוכות פוצלו למספר חלקים, שלכל אחד היה מפתח משלו.

גלגולים היסטוריים של המכונה

האניגמה רשומה כפטנט על שם שרביוס - פטנט מספר 1,657,411 משנת 1928

במהלך השנים פותחו דגמים רבים וגרסאות שונות למשפחת האניגמה. מכונות האניגמה המוקדמות ביותר היו דגמים מסחריים המתוארכים לשנת 1920. החל מאמצע שנות ה-20 החלו ענפים שונים בצבא הגרמני להשתמש באניגמה תוך ביצוע מספר שינויים ששיפרו את האבטחה. מספר מדינות אחרות אימצו או סיגלו את תכנון האניגמה במכונות ההצפנה שלהן.

שימוש מסחרי באניגמה

סמל האניגמה

אניגמה בעלת שמונה רוטורים

ב-23 בפברואר 1918 הגיש המהנדס הגרמני ארתור שרביוס פטנט עבור מכונת הצפנה מבוססת על רוטורים, והקים יחד עם ריצ'רד ריטר את חברת "Scherbius & Ritter". השניים פנו לצי הגרמני ולמשרד החוץ עם הדגם שלהם, אולם אף גוף לא גילה בו עניין מיוחד. לאחר מכן הם הקנו זכויות על הפטנט לחברת "Gewerkschaft Securitas", שייסדה את חברת "Chiffriermaschinen Aktien-Gesellschaft". ריטר ושרביוס היו חלק מחברי הדירקטוריון שלה.

החברה החלה לפרסם מכונות רוטורים בשם אניגמה דגם A, שהוצגה בכנס של איגוד הדואר העולמי ב-1923 וב-1924. המכונה הייתה מגושמת וכבדה, ושילבה מכונת כתיבה. מידות המכונה היו 65×45×35 סנטימטר והיא שקלה בערך 50 קילוגרם. דגם B הוצג, והיה בעל מבנה דומה. על אף שעל שני הדגמים A ו-B התנוסס השם "אניגמה", היו שני דגמים אלה שונים למדי מגרסאות מאוחרות יותר, הן מבחינה פיזית (מידותיהם ומשקלם) והן מבחינת ההצפנה - בשניהם לא היה משקף. את רעיון המשקף, תכונת מפתח במכונות אניגמה, הגה וילי קורן, עמיתו של שרביוס, והוא נכלל לראשונה באניגמה C, דגם מ-1926.

מודל C היה קטן ונייד יותר מקודמיו. חסרה בו מדפסת - במקומה הסתמכו על מפעיל שקרא נורות, דבר שזיכה את המכונה בכינוי "אניגמה זרחנית", כדי להבדילה מדגמים A ו-B. אניגמה C הפכה במהרה למיושנת, כאשר דגם אניגמה D תפס את מקומה ב-1927. בגרסה זו נעשה שימוש רחב יותר. עותקי דגם זה הגיעו לשוודיה, להולנד, לאנגליה, ליפן, לאיטליה, לספרד, לארצות הברית ולפולין.

אניגמה צבאית

הצי הגרמני היה הזרוע הראשונה של צבא גרמניה שאימצה את האניגמה. הגרסה של הצי כונתה צופן רדיו C (בגרמנית: Funkschlüssel C). ייצור הגרסה החל בשנת 1925, והיא הוכנסה לשימוש פעיל בשנת 1926. לוח המקשים ולוח המנורות הכילו 29 אותיות: Ö ,Ä ,A-Z ו-Ü. האותיות סודרו בסדר אלפביתי בניגוד לסידור "QWERTZU"‏. הרוטורים במכונה הכילו 28 מגעים. האות X חווטה כך שתעקוף את הרוטורים, כלומר היא לא הוצפנה. שלושה רוטורים נבחרו מתוך אוסף של חמישה ואז הוכנס המשקף לתוך אחד מארבעה מיקומים אפשריים, שסומנו γ ,β ,α ו-δ. המכונה שונתה מעט ביולי 1933.

אניגמה מודל T (טירפיץ) - אניגמה מסחרית מדגם K, שבוצעו בה שינויים עבור היפנים.

גרסת ארבעה הגלגלים השווייצרית אניגמה K, יוצרה בגרמניה והכילה רוטורים בעלי חיווט חדש.

עד 15 ביולי 1928‏ הכניס הצבא הגרמני (ה"רייכסווהר") לשימוש את הגרסה שלו לאניגמה. הייתה זו אניגמה G אשר שונתה ל אניגמה I עד יוני 1930.

אניגמה I נודעה כ"אניגמה של הוורמאכט" והייתה בשימוש תדיר בצבא הגרמני ובארגונים ממשלתיים, לפני המלחמה ובמהלכה. השינוי המרכזי בין אניגמה I לבין מודלים מסחריים היה הוספת לוח התקעים להחלפת זוגות של אותיות. כך הוגדל כוח ההצפנה של המכונה. שינויים אחרים היו השימוש במשקף קבוע, ומיקום מחדש של חריצי הפסיעה מגוף הרוטור לטבעות האותיות הניידות. המכונה הייתה במידות 28×34×15 סנטימטר ושקלה כ-12 קילוגרם.

עד 1930 המליץ הצבא כי הצי יאמץ את המכונה שלהם, מתוך תפיסה שהיא בטוחה יותר (בשל לוח התקעים) וכן מספקת תקשורת בין-חילית פשוטה יותר. הצי הסכים לבסוף, וב-1934‏ הוכנסה לשימוש הצי גרסה של האניגמה הצבאית שסומנה צופן רדיו M (בגרמנית: Funkschlüssel M) או M3. בעוד שהצבא השתמש רק בשלושה רוטורים, החליט הצי להוסיף שני רוטורים ולאפשר בחירת שלושה מתוך חמישה בעת השימוש.

ב-1938 הוסיפו הצבא והצי שני רוטורים. ב-1939 הכניס הצי רוטור נוסף על מנת לאפשר בחירה של שלושה רוטורים מתוך שמונה. באוגוסט הכניס חיל האוויר לשימוש את האניגמה של הוורמאכט לצורכי תקשורת. אניגמה בעלת ארבעה רוטורים הוכנסה על ידי הצי ב-1 בפברואר 1942 לתקשורת עם צוללות. היא כונתה M4. (רשת התקשורת בין הצוללות הייתה ידועה כ"טריטון", או "כריש" לבעלות הברית). הרוטור הנוסף (הרביעי) הוכנס על ידי פיצול המשקף לצירוף של משקף דק ורוטור רביעי דק.

דגם אחר היה בעל שמונה רוטורים ויכולת הדפסה - האניגמה II. במהלך 1933 זיהו הפולנים מכשיר זה בשימוש דרגי המפתח בצבא הגרמני. המכשיר הוצא משימוש עד מהרה בשל חוסר מהימנותו ונטייתו להיתקע תדיר.

האבווהר השתמש באניגמה G. גרסה זו הייתה בעלת ארבעה גלגלים וחריצים כפולים על גבי הרוטורים. דגם זה צויד במונה שספר כל לחיצה על מקש. מסיבה זו כונה דגם זה גם מכונת מנייה.

גם מדינות אחרות השתמשו במכונות אניגמה. הצי האיטלקי אימץ את האניגמה המסחרית כ"צופן הצי D", והספרדים השתמשו באניגמה המסחרית במהלך מלחמת האזרחים בספרד. הבריטים הצליחו לפצח את צופן המכונות שלא הכילו לוח תקעים. השווייצרים השתמשו באניגמה שכונתה מודל K לצרכים דיפלומטיים וצבאיים. גרסה זו הייתה דומה מאוד לאניגמה D המסחרית. צופן המכונה נשבר פעמים רבות על ידי פולין, צרפת, בריטניה וארצות הברית. אניגמה T (שכונה טירפיץ) הייתה בשימוש היפנים.

לפי הערכות יוצרו כ-100,000 מכונות אניגמה. לאחר סיום המלחמה מכרו בעלות הברית מכונות אניגמה למספר מדינות מתפתחות. גם צה"ל רכש מכונות כאלה, והתאים אותן לשימוש בעברית. פרץ רוזנברג, ששירת במודיעין של הצבא הבריטי במלחמת העולם השנייה, סייע להתאים את המכונות לעברית. הן היו אמורות לשמש בזמן מבצע קדש ב-1956, אך ברגע האחרון הוחלט לא להכניס אותן לשירות.

מכשירי אניגמה ששרדו

מכונת אניגמה מוצגת בוורשה.

אניגמה G, שימשה את האבווהר, והייתה בעלת ארבעה רוטורים, ללא לוח תקעים ובעלת חריצים מרובים על הרוטורים.

הניסיון לפצח את האניגמה לא נחשף עד לשנות ה-70. מאז גדל משמעותית העניין במכונת האניגמה ומספר מכונות אף מוצגות לציבור במוזיאונים בארצות-הברית ובאירופה. במוזיאון המדע של מינכן מוצגות מכונות גרמניות צבאיות בנות שלושה וארבעה גלגלים. בנוסף מציג המוזיאון גרסאות אזרחיות ישנות של המכונה. מכונה עובדת מוצגת במוזיאון ההצפנה הלאומי של ה-NSA בפורט מיד, שם יכולים מבקרים לנסות להצפין ולפענח הודעות. בנוסף יש דוגמאות המוצגות במוזיאון ההיסטוריה של המחשבים בארצות הברית, בבלצ'לי פארק באנגליה, באנדרטת המלחמה של אוסטרליה בקנברה ובמוזיאון הריגול הגרמני ברלין, בארצות הברית, באנגליה ובאירופה. מספר מכונות נמצאות בבעלות פרטית ונמכרות לעיתים במכירות פומביות; המחיר עשוי לעלות על 20,000 דולר.

עותקים של המכונה מצויים במגוון צורות כולל עותק מדויק של מודל M4 הימי, תוכנת מחשב וסימולטורים.

בשנת 2000 נגנבה ממוזיאון בלצ'לי פארק מכונה נדירה, מדגם G312. בספטמבר שלח אדם שכינה עצמו "המאסטר" פתק ובו איים להשמיד את המכונה אם לא ישולם לו כופר של כ-25,000 לירות שטרלינג. בלצ'לי פארק הכריז שישלם את הכופר, אך מועד התשלום חלף והגנב נעלם. לאחר מכן נשלחה המכונה באנונימיות לג'רמי פקסמן, כתב של ה-BBC, אבל שלושה רוטורים היו חסרים. בנובמבר נעצר סוחר עתיקות בשם דניס ייטס, לאחר שטלפן למערכת הסאנדיי טיימס במטרה להסדיר את החזרת החלקים החסרים. מכונת האניגמה הוחזרה לבלצ'לי פארק לאחר התקרית. באוקטובר 2001 נשפט ייטס לעשרה חודשים בכלא לאחר שהודה בסחיטת פארק בלצ'לי, אך הוא טען שהוא פעל כמתווך עבור צד שלישי. לאחר כשלושה חודשים שוחרר מהמאסר.

בידי יחידת מצו"ב של צה"ל נמצאת מכונת אניגמה בגרסתה העברית.

בתרבות הפופולרית

• הסרט של וולפגנג פיטרסן, הצוללת, מ-1981 מציג מכונת אניגמה של הצי הגרמני בת 4 רוטורים. בסרט מוצג האופן שבו השתמשו באניגמה ביום-יום בתוך צוללת.
• הסרט "אניגמה" מ-1982 מספר על עריק מזרח גרמני, שנשלח בחזרה לברלין על ידי ה-CIA, כדי לחלץ מכונת אניגמה. זהו מותחן ריגול בהפקה בריטית-צרפתית בכיכובם של מרטין שין, סם ניל, דרק ג'קובי, מייקל לונסדייל, פרנק פינלי, וורן קלארק וברידג'יט פוסי. הסרט מבוסס על ספרו מ-1978 של מיכאל בר זוהר, סופר היסטוריון ופוליטיקאי ישראלי.
• הסופר רוברט האריס כתב ב-1996 את הרומן "אניגמה". הרקע הוא בלצ'לי פארק בתקופת מלחמת העולם השנייה והמפענחים אשר עמלים על מנת לפענח את ההודעות של האניגמה. הספר הפך גם לסרט שיצא בשנת 2001 בכיכובה של קייט וינסלט ודוגריי סקוט. הסרט ספג ביקורת עקב אי דיוק היסטורי.
• הסרט צוללת U-571 של ג'ונתן מוסטו משנת 2000 מתאר מסע בדוי של אנשי צוללת אמריקאיים שיוצאים ללב ים במטרה להשתלט על צוללת גרמנית כדי להשיג מכונת אניגמה. המכונה המוצגת בסרט אותנטית והושגה מאספן. במציאות, השיג הצי המלכותי הבריטי מכונת אניגמה הרבה לפני הצטרפות האמריקאים למלחמה.
• בשנת 2007 הוציאה לאור הסופרת אורה מורג את הספר "אניגמה - סוד הצופן הגורלי", המספר את סיפורו של רמי, ילד יהודי שחי בתקופת מלחמת העולם השנייה, ואיך הוא מצליח לעצור את השמדת היהודים באירופה בזכות האניגמה.
• בשנת 2014 יצא הסרט "משחק החיקוי" המבוסס באופן חופשי על חייו של אלן טיורינג. הסרט היה מועמד לשמונה פרסי אוסקר, וזכה בפרס אוסקר לתסריט המעובד הטוב ביותר.
• הסופרת אורה מורג חיברה את ספר הנוער בשם האניגמה ב"מבצע קציצה". זהו ספר עלילתי המבוסס על האמת ההיסטורית בהתאמה לקהל קוראים ישראלי בגיל הנעורים.
• סדרת הטלויזיה חוג בלצ'לי משנת 2012 מספרת את סיפורן של הנשים ששימשו כמפענחות צפנים בצוות בלצ'לי פארק בצוותו של אלן טיורינג.

מקורות

• David H. Hamer, Geoff Sullivan and Frode Weierud, "Enigma Variations: an Extended Family of Machines," Cryptologia 22(3), July 1998. Online version (PDF).
• David Kahn, "Seizing the Enigma: The Race to Break the German U-Boats Codes, 1939-1943" (1991). ISBN 0-395-42739-8
• Louis Kruh and Cipher Deavours, "The Commercial Enigma: Beginnings of Machine Cryptography," Cryptologia, 26(1), pp. 1–16, 2002. Online version (PDF).
• Christine Large, Hijacking Enigma, 2003, ISBN 0-470-86347-1.
• Philip Marks and Frode Weierud, Recovering the Wiring of Enigma's Umkehrwalze A, Cryptologia 24(1), January 2000, pp55–66.
• Philip Marks, "Umkehrwalze D: Enigma's Rewirable Reflector – Part I", Cryptologia 25(2), April 2001, pp. 101–141.
• Philip Marks, "Umkehrwalze D: Enigma's Rewirable Reflector – Part II", Cryptologia 25(3), July 2001, pp. 177–212.
• Philip Marks, "Umkehrwalze D: Enigma's Rewirable Reflector – Part III", Cryptologia 25(4), October 2001, pp. 296–310.
• Tom Perera, The Story of the ENIGMA: History, Technology and Deciphering, 2nd Edition, CD-ROM, 2004, Artifax Books, ISBN 1-890024-06-6 [1].
• Arturo Quirantes, "Model Z: A Numbers-Only Enigma Version", Cryptologia 28(2), April 2004.
• Alan Stripp, "The Enigma Machine: Its Mechanism and Use", in Hinsley and Stripp (eds.) Codebreakers: The Inside Story of Bletchley Park, 1993, pp. 83–88.
• Heinz Ulbricht, Enigma Uhr, Cryptologia, 23(3), April 1999, pp. 194–205
• Heinz Ulbricht, Die Chiffriermaschine Enigma — Trügerische Sicherheit: Ein Beitrag zur Geschichte der Nachrichtendienste, PhD Thesis, 2005 (in German). Online version (PDF).

לקריאה נוספת

• מיכאל בר-זהר, אניגמה, הוצאת מגל, 2009 (הוצאה מחודשת)
• אורה מורג, אניגמה - סוד הצופן הגורלי, הוצאת ידיעות אחרונות - ספרי חמד, 2007
• אורה מורג, האניגמה ב"מבצע קציצה", הוצאת ידיעות אחרונות, ספרי חמד, 2014
• יו סבאג מונטיפיורי, אניגמה - סיפור הקרב על הצופן, הוצאת יבנה, 2003
• ניל סטפנסון, קריפטונומיקון
• סיימון סינג, סודות ההצפנה, הוצאת ידיעות אחרונות, 2003, עמ' 191–207 - בעמודים אלו של הספר יש תיאור מפורט כיצד פוצחה האניגמה על ידי המתמטיקאי הפולני מריאן רייבסקי.
• רוברט האריס, אניגמה, 1996

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא אניגמה בוויקישיתוף

• תמונות של האניגמה
• תמונות מפורטות של האניגמה וחלקיה
• תמונות האניגמה של הצי (אורכב 24.07.2011 בארכיון Wayback Machine)
• כרמית ספיר-ויץ, צופן בר-זהר, באתר nrg‏, 31 באוגוסט 2009 - על ספרו של פרופ' מיכאל בר-זהר, אשר תורגם ל-14 שפות וזכה גם לגרסה קולנועית
• מכונת האניגמה, מאת טוני סייל
• סיפורה הידוע של האניגמה מאת מרטין אוברזלק
• מקורות האניגמה/האולטרה
• אניגמה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)

סימולטורים ועותקים

• פרויקט לייצור עותק מדויק של האניגמה ממודל M-4
• Enigma-E ערכה אלקטרונית של DIY המבצעת סימולציה למכונת אניגמה
• סימולטור האניגמה (מקרומדיה פלאש)
• סימולטור האניגמה של הוורמאכט, הלופטוואפה ושל מודלים M3 ו-M4 של הקריגסמרינה (תוכנת חלונות)
• סימולטור אניגמה (Java applet)
• סימולטור אניגמה (Java applet)
• סימולטור אניגמה (Paper cut-out)
• "סימולטור האניגמה"(קובץ zip)
• חיווט הרוטורים של האניגמה: [2], [3]

שונות

• דפי האניגמה של דייוויד האמר – רשימה של מכונות ששרדו ומחיריהן
• ארכיון כל חוברות ההדרכה של הצבא הנאצי – also for secret manuals of Enigma and Cryptography
• אתגר צופן האניגמה – תחרות פיצוח 10 הודעות
• יירוטים ופיצוחים של הודעות אניגמה
• הסבר על אופן פעולת האנימה וחלקיה הצגת חישוב קומבינטורי של כלל הקונפיגורציות ההתחלתיות האפשריות, סרטון באתר יוטיוב, 10 בינואר 2013 (באנגלית)
• הסבר אודות החולשה של האניגמה שסייעה בהליך הפיצוח שלה ועל האופן בו ניצלו את החולשה, סרטון באתר יוטיוב, 14 בינואר 2013 (באנגלית)
• איך עבדה מכונת האניגמה?, סרטון באתר יוטיוב, 11 בדצמבר 2021 (באנגלית)