119 - Enigma

Historia Polski dla dzieci

Dzisiaj będziemy mówić o szyfrach, kodach i tajnych językach. Będziemy też oczywiście mówić także o łamaniu takich szyfrów. Jak pewnie się domyślacie z tytułu tego odcinka, najwięcej czasu poświęcimy Enigmie. Zacznijmy jednak od tego co to jest szyfrowanie?
Od najdawniejszych czasów ludzie wysyłali do siebie wiadomości w postaci listów. Jednak po drodze ktoś mógł taki list przeczytać. Dzisiaj ludzie wysyłają emaile, czyli listy elektroniczne. Te listy też mogą zostać przeczytane przez obce osoby. Jak się przed tym zabezpieczyć? Można zaszyfrować taki list lub email. Wtedy nawet jak ktoś go zobaczy to nie będzie wiedział co tam jest napisane.
Swój szyfr miał np. Juliusz Cezar. Mówiliśmy o nim w odcinku 111, być może pamiętacie o kalendarzu juliańskim. Tamten kalendarz nazywał się juliański, bo wprowadził go właśnie Juliusz Cezar. Prowadził on wiele wojen i musiał wysyłać listy do swoich oddziałów, które były daleko. Jego wrogowie mogli jednak przechwycić takie listy i poznać sekrety Cezara. Aby się przed tym zabezpieczyć miał on swój szyfr, który nazywa się szyfrem Cezara. Na czym on polegał?
Alfabet przesuwano wtedy o 3 litery i np. litery ABC zamieniały się w litery DEF. Np. słówo KOT - K zmieniało się w N, O zmieniało się w R, a T zmieniało się w W. Tak więc Cezar zamiast pisać KOT, pisał NRW. Czy jednak to jedyny sposób szyfrowania? Aby zrozumieć jak jeszcze można zaszyfrować wiadomość pomoże nam pewien kamień znaleziony w Egipcie w Afryce oraz pewne plemię Indian z Ameryki Północnej.
Zacznijmy od kamienia z Rosetty. W starożytnym Egipcie ludzie zapisywali wszystko przy pomocy hieroglifów czyli takich malutkich rysuneczków (ptaszek, fale, oko, krowa). Nikt nie potrafił odczytać tych hieroglifów, tylko ci ludzie, którzy znali to pismo. Niestety wszyscy ci ludzie już dawno umarli. Jak odczytać hieroglify? Zauważcie, że dla nas jest to jak szyfr. Jak odczytano hieroglify?
Na tym kamieniu trzy razy zapisano to samo. Najpierw przy pomocy hieroglifów czyli takich malutkich rysuneczków, potem przy pomocy pisma egipskiego, a na koniec literami greckimi. Ale dlaczego w Egipcie był kamień, na którym pisano hieroglifami oraz po grecku? Ostatnia królowa Egiptu, która była żoną Juliusza Cezara była z pochodzenia Greczynką, ale rządziła w Egipcie. Właśnie królowie z tej dynastii kazali zrobić ten kamień z napisami egipskimi oraz greckimi.
Ludzie, którzy znaleźli ten kamień znali język grecki i potrafili go przeczytać. Dzięki temu umieli złamać ten szyfr jakim były hieroglify. Ale czy dzisiaj ludzie wykorzystują inne języki jako szyfr? Przykładem jest język Indian z Ameryki Północnej.
Indianie Nawaho mieszkają tylko na terytorium USA. Tak więc tylko te wojska miały ludzi, którzy znali ten język. Podczas II wojny światowej ci Indianie pracowali przy przekazywaniu wiadomości przez radio. Po prostu rozmawiali sobie w swoim języku. Wróg też słuchał tych wiadomości, ale nic nie rozumiał, bo nie miał Indian, którzy przetłumaczyli by te wiadomości. Tylko Amerykanie mieli członków tego plemienia i tylko oni potrafili przetłumaczyć te wiadomości.
Dzisiaj szczególnie zajmiemy się maszyną szyfrującą, która się nazywała Enigma. Co o niej wiemy? Enigmę zbudowali Niemcy. Później zaczęło jej używać wojsko niemieckie. A co znaczy jej nazwa? Co znaczy słowo “Enigma”? Enigma to po grecku “zagadka” i rzeczywiście szyfr enigmy był bardzo trudna zagadką do odgadnięcia.
Jak działało szyfrowanie przy pomocy Enigmy? Jak pamiętacie szyfr Cezara zawsze przesuwał litery o trzy. Tak więc w szyfrze Cezara A zawsze zmieniało się w D. Tak więc gdy ktoś napisał AAA (3 “A”) to wyszło DDD (3 “D”). Niestety Enigma po każdym naciśnięciu zmieniała to o ile się przesuwał alfabet. Tak więc gdy pierwszy raz nacisnęło się A mogło się zmienić w J, a gdy drugi raz nacisnęło się A to zmieniało się w literę M. Właśnie to sprawiało, że tak trudno było złamać kod Engimy.
Kto złamał ten szyfr? Na uniwersytecie w Poznaniu wybrano trzech najlepszych studentów aby ich uczyć kryptologii. Nazywali się oni: Marian Rejewski, Henryk Zygalski i Jerzy Różycki. Ale dlaczego wybrano studentów z Poznania? Aby złamać niemiecki szyfr trzeba było być dobrym z matematyki, ale trzeba było także dobrze znać język niemiecki. Wszyscy trzej studenci pochodzili z miast, które przed odzyskaniem przez Polskę niepodległości znajdowały się w zaborze pruskim czyli w Niemczech. Np. Marian Rejewski urodził się w Bydgoszczy, a Henryk Zygalski w Poznaniu. Wszyscy oni studiowali matematykę na Uniwersytecie w Poznaniu. Matematyki uczył ich profesor Krygowski. Wybrał on tych trzech najzdolniejszych studentów. Prace nad złamaniem Enigmy rozpoczęto około 1930 roku. Szyfr był bardzo trudny i złamano go dopiero w 1932 roku czyli gdzieś po dwóch latach. Ale czy to już był koniec pracy kryptologów?
Niemcy każdego dnia zmieniali ustawianie kółek. Tak więc kryptolodzy rozpoczynali dzień od złamania ustawień. Zabierało to na początku około 10-15 minut. Niemcy zaczęli jednak dokładać kolejne kółka do swojej maszyny szyfrującej i złamanie kodu każdego dnia było coraz trudniejsze.
25 lipca 1939 roku, czyli dwa miesiące przed wybuchem II wojny światowej, Polacy zaprosili na spotkanie Francuzów i Anglików. W jakim celu?
Polscy kryptolodzy przekazali jedną maszynę deszyfrującą Francuzom, a drugą Anglikom. Wydarzyło się to 25 lipca 1939 roku w Pyrach pod Warszawą. Niestety dwa miesiące później Niemcy zaatakowali Polskę. Rok później w 1940 roku zaatakowali też Francję. Tak więc tylko Anglia mogła odczytywać szyfry Enigmy. Jak oni to robili?
Jak pewnie pamiętacie aby odczytać dzienne ustawienie Engimy kryptolodzy potrzebowali najpierw 10 minut, ale potem już wielu godzin. Potrzeba było dużo liczenia, a kto liczy szybciej niż ludzie? Komputery. Tak więc Anglicy zbudowali komputer, który nazwali Colossus. Oznacza to, że był on bardzo wielki. Wiele osób uważa, że był to pierwszy komputer na świecie.
Poznaliście już trzech polskich matematyków, czyli Rejewskiego, Zygalskiego i Różyckiego. Ale kto zajmował się rozszyfrowywaniem kodu Enigmy w Anglii?
Alan Turning to brytyjski matematyk, który zajmował się kryptografią, ale także informatyką, czyli tworzeniem i programowaniem komputerów. Najpierw nauczył się łamania kodu Enigmy od polskich matematyków, a potem wykorzystał to do zbudowania maszyny, która potrafiła szybciej niż ludzie łamać kody. Ale gdzie Anglicy łamali te szyfry i gdzie stał Kolosus?
Anglicy wykorzystali taki dworek wraz z parkiem, który nazywa się Blechley Park. W tamtych czasach nie było tam w okolicy żadnego dużego miasta. Dzisiaj jednak jest tam nowe miasto zbudowane już po wojnie, które nazywa się Milton Keynes. Tak więc dzisiaj Blechley Park znajduje się w mieście Milton Keynes, ale podczas wojny tam jeszcze nie było tego miasta.
Wracając do Enigmy. Być może sądzicie, że historia Enigmy to łamanie niemieckich szyfrów i odczytywanie niemieckich wiadomości podczas II wojny światowej. To jest jednak dłuższa historia.
To, że Polacy złamali szyfr enigmy utrzymywano w tajemnicy podczas wojny, aby Niemcy dalej używali tych maszyn. Myśleli oni, że mogą wysyłać wiadomości i nikt tego nie odczyta. Po wojnie wiele innych krajów dalej używało Enigmy, bo nikt nie wiedział, że ten szyfr złamano już przed wojną. Dzięki temu Anglicy mogli odczytywać wiadomości tych krajów, które po wojnie dalej korzystały z Enigmy. Ale to już inna historia.