Enigma makinesi

Logo

Enigma; II. Dünya Savaşı sırasında Nazi Almanyası tarafından gizli mesajların şifrelenmesi ve tekrar çözülmesi amacı ile kullanılan bir şifre makinesidir. Daha açık bir ifade ile Rotor makineleri ailesi ile ilişkili bir Elektro-Mekanik aygıttı ve birçok değişik türü vardı.

Enigma makinesi, ticari olarak 1920 li yılların başında kullanılmaya başlandı. Birçok ülkede Ordu ve Devlet kurumları için özel modeller üretildi. Bunların en ünlüleri II. Dünya Savaşı öncesinde ve savaş sırasında Nazi Almanyası'nda kullanılan modellerdi. Alman ordu modeli olan Wehrmacht Enigma, en çok konuşulan modeldi.

Bu makine kötü bir üne sahip oldu çünkü Müttefik şifreciler (Polonya şifre bürosu, Birleşik Krallık - Bletchley Park vb.) tarafından geniş mesajları çözümlendi. Şifre çözücülerin Müttefiklerin savaşı kazanmalarına büyük yardımları olmuştu. Bazı tarihçiler, Alman Enigma kod sisteminin deşifre olması sayesinde Avrupa'da savaşın iki yıl daha önce bittiğini ileri sürmektedirler.

Enigma şifresinin bazı zayıf yanları olmakla birlikte, aslında diğer faktörler olan operatör hataları, prosedür açıkları ve nadir olarak ele geçen kod kitapları sayesinde çözümlenebildi.

II. Dünya Savaşında Bletchley Park - Birleşik Krallık'ta üslenen Amerikalı ve İngiliz şifre çözücüler, o zamanın en yetenekli ve en değerli bilim insanı, matematikçi ve mühendis lerinden oluşmaktaydı.Bunlardan bazıları, daha sonra Bilgisayar biliminin kurucularından sayılacak Alan Mathison Turing ve dünyanın ilk dijital ve programlanabilir bilgisayarı olan Colossus'u yapan Thomas Harold Flowers'dır. Birçok Colossus bilgisayarı, II. Dünya Savaşı sırasında Alman Lorenz SZ40/42 şifre sisteminin çözülmesi işleminde olasılık hesaplayıcı olarak kullanılmıştır.

II. Dünya Savaşı ve stratejik planların aktarılmasında kullanılan şifre sistemleri ve bunların çözülmesinde kullanılan algoritmalar, buluşlar, şifre çözücü makineler bir anlamda bilgisayar biliminin doğmasına neden olmuştur diyebiliriz.

İkinci Dünya Savaşı'nda Kullanımı ve Deşifre Süreci

Enigma'nın Teknik Güvenlik Katmanları

Enigma'nın güvenliği, sadece rotorların dönmesine değil, aynı zamanda karmaşık bir kombinasyon ağına dayanıyordu. Bir mühendislik harikası olan bu cihazda üç temel katman bulunmaktaydı:

**Rotor Sistemi:** Genellikle üç veya dört adet hareketli rotordan oluşan bu sistem, her tuşa basıldığında elektrik devresini değiştirerek her harf için farklı bir yol oluştururdu.
**Fiş Panosu (Steckerbrett):** Cihazın ön kısmında bulunan bu pano, harf çiftlerini birbirine bağlayarak olasılık sayısını devasa bir seviyeye çıkarırdı. Sadece bu pano sayesinde elde edilen teorik kombinasyon sayısı $1.5 × 10 14 {\displaystyle 1.5\times 10^{14}}$ üzerindeydi.
**Yansıtıcı (Reflector):** Elektrik sinyalini geri gönderen bu parça, şifreleme ve deşifre işleminin aynı ayarlar ile yapılmasını sağlıyordu. Ancak bu durum, bir harfin asla kendisiyle şifrelenememesi gibi kritik bir mantıksal zayıflığa yol açmıştır.

Bletchley Park ve Kriptoanaliz Çalışmaları

İkinci Dünya Savaşı sırasında Enigma şifrelemesinin çözülmesi, modern bilgisayar biliminin temellerinin atıldığı en kritik süreçlerden biridir. Bu başarı, Polonyalı kriptolog Marian Rejewski'nin 1932'deki matematiksel modellemelerine ve Alan Turing'in Bletchley Park'taki elektromekanik geliştirmelerine dayanmaktadır.

Teknik Çözüm: "Bombe" Cihazı

Enigma'nın sunduğu devasa olasılık kombinasyonlarını (yaklaşık $1.5 × 10 20 {\displaystyle 1.5\times 10^{20}}$ olasılık) manuel yöntemlerle çözmek imkansız olduğundan, Alan Turing ve Gordon Welchman tarafından Bombe adı verilen cihaz geliştirilmiştir.

**Çalışma Prensibi:** Bombe cihazı, "Crib" adı verilen ve şifreli metin içerisinde geçtiği tahmin edilen açık metin parçalarını (örneğin: "Wettervorhersage" - Hava durumu tahmini) kullanarak rotor dizilimlerini hızlıca elerdi.
**Hesaplama Gücü:** Bu cihaz, insan gücüyle haftalar sürecek kombinasyon denemelerini birkaç saate indirgeyerek Alman Donanması'nın şifre akışını deşifre edilebilir hale getirmiştir.

Teknolojik Miras

Kriptoanaliz sürecindeki bu başarıların savaşı yaklaşık 2 yıl kısalttığı tahmin edilmektedir. Ayrıca bu süreçte kullanılan teknolojiler ve özellikle Colossus gibi sistemler, bugünkü programlanabilir bilgisayarların atası kabul edilir. Bu durum, teorik bilgisayar biliminin (Turing Makinesi kavramı) pratik dünyadaki ilk büyük ölçekli uygulamasıdır.

Çalışma sistemi

Diğer Rotor makineleri gibi Enigma da Elektro-Mekanik bir sistemdir. Temel olarak, rotor mekanizması sayesinde olasılık üreten bir mekanizmadır. Daktilo klavyesine benzer her bir klavye tuşuna basıldığında, rotorlar döner. Belirgin olarak tüm Enigma sistemlerinde öncelikle en sağdaki rotor döner, daha sonra ona komşu olan rotorlar bir veya daha fazla adım atabilir. Rotorun dişli mekanizması her algoritma programlanmadan önce sökülür ve farklı bir konumda takılırdı. Ayrıca her mesaj çekiminden önce operatör tarafından alt bölümdeki elektrik soketlerini farklı şekilde dizerek şifrenin çözümünü daha da zorlaştırırdı. Mekanik sisteme bağlı elektrik sistemi, operatöre gösterge bölümünde hangi harfin basıldığını ışıklı olarak gösterirdi.

Enigma rotorunun açılımı		Mandallı çark mekanizması
	Çentikli halka "A" kontağının yerini ayarlamak için nokta Alfabe tekerliği veya Alfabe halkası Elektrik plaka kontakları Kablo bağlantıları Zemberek yüklü iğne kontakları Zemberek yüklü halka ayarlama kaldıracı Rotor göbeği Parmak tekerlek Kilit mekanizması	Enigma'nın ilerleme mekanizması. Her üç mandal (yeşil) beraberce ilerler. İlk rotorda (1), çark (kırmızı) hep mandal tarafından kavramıştır ve her düğmeye basılışta çark bir adım ilerler. Resimdeki ikinci rotor (2) da mandal tarafından kavranmıştır, çünkü ilk rotorun kenarındaki çentik mandalla hizalanmıştır; gelecek düğme basılışında o da bir adım ilerleyecektir. Üçüncü rotor (3) kavranmamıştır, çünkü ikinci rotorun kenarındaki çentik, mandalla hizalı değildir; mandal çarkın dişleri ile temas etmeden kenardaki halka üzerinde kayacaktır.