Zonder het cryptoanalytisch inzicht van Turing had de Tweede Wereldoorlog miljoenen levens meer opgeëist. De basis voor zijn werk ligt in de oudheid. Toen al werden militaire plannen versleuteld verstuurd, zodat eventuele onderscheppers er niet aan uit zouden kunnen. In De twaalf keizers schreef Suetonius bijvoorbeeld het volgende over Julius Caesar: ’Wanneer hij iets vertrouwelijks te zeggen had, schreef hij het versleuteld, dat wil zeggen, door het verschuiven van de letters van het alfabet, zodat men het woord niet meer kan begrijpen. Als iemand het wil ontcijferen, moet hij de vierde letter van het alfabet vervangen, dat wil zeggen A voor D, en zo verder met de andere letters.’
Die versleutelingsmethode staat nu bekend als de Caesar Cipher. In totaal heb je 26 manieren om de letters van het alfabet te verschuiven. In het voorbeeld verschuif je drie plaatsen: A wordt D, B wordt E, enzovoort. Als je de oorspronkelijke letters wil ontcijferen, schuif je telkens drie plaatsen terug. De Caesar Cipher is niet zo waterdicht: je kan makkelijk met de hand alle 26 mogelijke verschuivingen uitproberen totdat je een boodschap krijgt die steekhoudt.
Wat als je alle letters door een willekeurige letter zou vervangen? Dan heb je ineens 26x25x24...x2x1 of ongeveer 400.000.000.000.000.000.000.000.000 mogelijkheden. Toch is ook dat systeem niet sluitend. Bij lange teksten kan je tellen hoe vaak letters voorkomen en die aantallen vergelijken met hoe vaak letters doorgaans in de taal van het bericht voorkomen. In het Nederlands komt de letter E bijvoorbeeld het vaakst voor, gevolgd door de N en de A.
De Enigma was een elektromechanisch encryptieapparaat dat leek op een typemachine
Tijdens de Eerste Wereldoorlog werkten de Duitsers aan een manier om hun boodschappen zo te versleutelen dat een gegeven letter niet steeds naar hetzelfde versleutelde equivalent zou worden omgezet. Maar het duurde tot 1920 voordat de Enigma tot leven kwam.
Het was een elektromechanisch encryptieapparaat dat nog het meeste weghad van een typemachine. Als je een toets indrukte, zette dat in het apparaat bepaalde rotors in beweging. Ze zetten minimaal 1 en maximaal 26 stappen. Doordat ze continu van positie veranderden, werd elke letter telkens weer anders vercijferd. Bij drie rotors kreeg je 158.962.555.217.826.360.000 mogelijke manieren om te versleutelen.
Met op voorhand verspreide codeboeken die onder meer de positie van de rotors toonden, kon je de Enigma elke dag anders instellen. En als de ontvanger dezelfde instelling gebruikte als de zender kon die eerste gewoon de versleutelde letter intikken, waarna een lampje op het toestel oplichtte bij de originele letter.
Het duurde tot 1929 voordat er barsten verschenen in de veiligheidsgarantie van Enigma. Drie Poolse wiskundigen – Marian Rejewski, Henryk Zygalski en Jerzy Różycki – vonden een zwakheid in het systeem. Ironisch genoeg was het zwakke punt net iets waarvan de Duitsers dachten dat het een sterkte was. De Polen wisten dat Enigma een letter nooit in zichzelf versleutelde. Een A bleef dus nooit een A, een B kon nooit een B worden. De Polen slaagden erin om dat principe uit te buiten bij onderschepte communicatie.
Tegen de Tweede Wereldoorlog hadden de Duitsers de Enigma verbeterd, maar het zwakke punt was nog niet weggewerkt. De Britten bouwden voort op de kennis van de Polen en de Fransen. Ze wisten dat bepaalde woordcombinaties zeker moesten voorkomen in de boodschappen van de U-boten, zoals ‘Heil Hitler’, ‘Keine bewonderen Ereignisse‘ (‘niets te melden’) en WEUB (kort voor ‘Wetterübersicht’ of ‘weerbericht’). Zo konden ze heel wat Enigma-instellingen schrappen waarbij er wel overeenkomende letters zouden zijn.
Om de Enigma-instellingen sneller te ontcijferen, ontwikkelden Alan Turing en zijn team rond 1940 een machine die ze The Bombe noemden. (De naam zou naar verluidt verwijzen naar het tikkende geluid dat het toestel maakte.) In tien minuten tijd zocht The Bombe bij alle mogelijke instellingen van Enigma naar letters die op zichzelf gestuurd werden. De machine stopte wanneer hij geen tegenstrijdigheid vond. Daarna konden de operatoren van de machine met de overeenkomende instelling van Enigma nagaan of de ontcijferde boodschappen steek hielden.
Dankzij het werk van Turing en zijn collega’s werd de oorlog met zo’n twee jaar verkort. Maar hun verdienste werd lang niet erkend. En het duurde tot 2013 voordat Turing – postuum – een pardon kreeg van de Queen voor zijn veroordeling voor homoseksualiteit. Dat Turing in 2021 dan toch wordt geëerd, komt niets te vroeg.
Schrijf je in op onze nieuwsbrief
En blijf op de hoogte van de laatste inzichten in wetenschap en technologie.