‏290.00 ₪

שאלת המחקר

כיצד באה לידי ביטוי התופעה של האניגמה ?

תוכן עניינים

ראש פרק / עמוד מס'

שאלת המחקר. 3

מבוא. 3

פיתוח האניגמה. 3

אופן פעולת המכונה. 4

הרוטורים.. 6

תנועת פסיעה. 7

גלגל האתחול. 8

המשקף. 9

לוח התקעים.. 9

עזרים.. 10

תיאור מתמטי 10

פיצוח הצופן 11

נהלים לשימוש באניגמה. 13

אינדיקטורים.. 14

קיצורים וקווים מנחים.. 16

גלגולים היסטוריים של המכונה. 16

שימוש מסחרי באניגמה. 17

אניגמה צבאית. 17

מכשירי אניגמה ששרדו 19

בתרבות הפופולרית. 20

ביבליוגרפיה. 21

האניגמה מיוונית:תעלומה, חידה, היא משפחה שלמכונות להצפנה ולפענוח של מסרים טקסטואליים, ששימשו את הכוחות הגרמנים והאיטלקים במלחמת העולם השנייה. בזכות התקשורת המוצפנת שאפשרה האניגמה, הצליח הקריגסמרינה הצי הגרמני, ובמיוחד צי הצוללות, להטיל מצור אפקטיבי עלבריטניה, מצור שמנע הובלת מזון ואמצעי לחימה לאי הבריטי.

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 עלול המצור הימי על בריטניה 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.

את האניגמה המציא ארתור שרביוס Scherbius בשנת 1918. שרביוס, שלמד הנדסת חשמל, פיתח למעשה גרסה חשמלית לדיסקיתצופן 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 המכני הראשון ששימש להצפנה, ויתרונה היה שינוי של צופן ההחלפה לאחר כל אות, באמצעות מערכת של דסקיות מסתובבות רוטורים. האפשרות לשנות את סדר הדסקיות ואת מצבן ההתחלתי הקשתה עוד יותר על מלאכת פיצוח הצופן.

שרביוס ניסה לעניין גורמים רשמיים ואף לא רשמיים בגרמניה במכונה החדשה, אבל נדחה. הוא פנה לייצור מסחרי של המכונה, במסגרת חברת 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 ה20 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, הצבא, הלופטוואפה, המפלגה הנאצית, הגסטפו, משרד החוץ והביון של גרמניה הנאצית. 

האניגמה משלבת מערכות חשמליות ומכניות. המנגנון המכני מורכב ממקלדת המכילה אתאותיות האלפבית, מאוסף של דסקות 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 לעתים גם תזוזה של רוטורים סמוכים. התנועה המתמשכת של הרוטורים גוררתהתמרה 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 חשמליזורם דרך רכיבים שונים, ולבסוף מאיר אחת מ26 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 בANX..., 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 לG, 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.

ביבליוגרפיה לדוגמא (בעבודה האקדמית כ-20 מקורות אקדמיים באנגלית ובעברית)

 Louis Kruh and Cipher Deavours, "The Commercial Enigma: Beginnings of Machine Cryptography," Cryptologia, 261, pp. 116,