Enigma. Tajemnica polsko-alianckiej współpracy

Enigma nie powstała z dnia na dzień. Pierwsze plany pojawiły się w 1917 roku, a 23 lutego 1918 roku Artur Scherbius, niemiecki inżynier, złożył wniosek o przyznanie patentu na wirnikową maszynę szyfrującą. Wkrótce wraz z Richardem Ritterem firmę Scherbius & Ritter, która miała produkować i sprzedawać nowe, elektryczne maszyny szyfrujące. Niestety produktem nie była zainteresowana ani Kaiserliche Marine, ani Ministerstwo Spraw Zagranicznych, które było świeżo po skandalu związanym z szyfrowaniem wiadomości. Po zakończeniu I wojny światowej zainteresowanych maszyną szyfrującą było jeszcze mniej.

W związku z brakiem zainteresowania twórcy Enigmy przekazali prawa patentowe dużej spółce Gewerkschaft Securitas. Nie pozostawili swojego dziecka samopas - zostali członkami zarządu i bezpośrednio odpowiadali za rozwój maszyny kryptograficznej. Do 1927 roku powstały modele A, B, C, która była wykorzystywana dość krótko, i D. Wszystkie były przeznaczone na rynek cywilny. Największą popularność zyskała Enigma D, którą wykorzystywały m.in. urzędy i instytucje państwowe w Stanach Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii, Holandii i Polsce.

Po komercyjnym sukcesie cywilnej Enigmy, zauważyli ją w końcu wojskowi. W 1926 roku do służby w Reichsmarine weszła maszyna Funkschlüssel C. Polski wywiad nie zwrócił na ten fakt uwagi. W 1926 roku trwały porządki i pozbywanie się rządowych oficerów po przewrocie majowym. Ponadto Piłsudski nadal, mimo ciągłego napięcia, nie uważał Niemców za potencjalnego przeciwnika. Dopiero, kiedy w połowie 1928 roku Reichsheer wprowadziło swoją wersję Enigmy, oznaczoną literą G, polski wywiad zaczął interesować się nową metodą szyfrowania niemieckich wiadomości.

Kiedy pojawił się nowy szyfr wojsk lądowych Reichswehry, polski wywiad natychmiast rozpoczął jego analizę. Po kilku miesiącach udało się ustalić, że jest to szyfr maszynowy, którego lingwiści Biura Szyfrów Oddziału II Sztabu Generalnego nie potrafili złamać. Wówczas postanowiło włączyć do prac zawodowych matematyków. W styczniu na Uniwersytecie Poznańskim otwarto kurs dekryptażu, na który zaproszono najzdolniejszych studentów. Wśród kursantów znaleźli się Marian Rejewski, Jerzy Różycki i Henryk Zygalski, późniejsi autorzy złamania niemieckiego szyfru.

Niezwykle pomocne w dalszej pracy okazało się przechwycenie na lotnisku mokotowskim cywilnej wersji niemieckiej Enigmy. Oficerowie wywiadu skrzętnie wykorzystali okazję, by zbadać nowy produkt. Dzięki temu mogli poznać zasadę działania bębnów i sposób działania styków. Przez następne dwa lata prace nad rozszyfrowaniem depesz nie posunęła się o krok.

Udało się jedynie potwierdzić, że wersja wojskowa jest kodowana indywidualnym kluczem i, że posiada inne znaki przestankowe. Zauważyli też, że klucz depeszy jest podwójnie kodowany, co zmusiło do wydłużenia klucza z trzech do sześciu znaków. Ułatwiło to poznanie zasad szyfrowania, zwłaszcza kiedy Francuzi przekazali Polakom zdobyte dokumenty.

Początkiem lata 1931 roku do francuskiego wywiadu zgłosił się Hans-Thilo Schmidt, który był pracownikiem Biura Szyfrów Kwatery Głównej Wehrmachtu. Zaoferował Francuzom plany budowy, kopie instrukcji obsługi, procedury operacyjne i listy nastawów kluczy szyfrowych.

W związku z umową o wzajemnej współpracy francuski wywiad przekazał polskim oficerom zdobyte informacje. Powtarzało się to przez kolejne 38 miesięcy. Francuzi kupowali informacje od Schmidta, który otrzymał kryptonim Asché lub Źródło D, a następnie przekazywali nieodpłatnie Polakom. Co ciekawe, pracownicy Oddziału II SG nie wszystkie informacje przekazywali do Biura Szyfrów, a to nie zawsze dostarczało je matematykom pracującym nad niemieckimi szyframi. Do dziś nie wiadomo, jaki był powód takiego działania.

Prawdopodobnie chodziło o planowany brak wzajemności - Polacy zobowiązali się, że podzielą się z Francuzami wynikami badań, które uzyskają dzięki materiałom wywiadowczym, uzyskanym od Schmidta. Stąd szefostwo Oddziału II liczyło bardziej na to, że pracownicy Biura Szyfrów sami dojdą to rozwiązania zagadki i wynikami badań, nie trzeba będzie się dzielić. Tak się działo aż do 1939 roku, kiedy polski wywiad stanął pod ścianą.

Znając budowę różnych wersji Enigm dzięki egzemplarzowi z Mokotowa i planom dostarczonym przez Francuzów, Polacy rozpoczęli prace nad poznaniem metody pracy wirników maszyny. Założono, że tylko jeden z trzech wirników się obraca i próbowano poznać zmiany ustawień kolejnych dwóch.

Dzięki otrzymanym od Francuzów materiałom, kryptolodzy wiedzieli, jakie są ustawienia łącznicy. Wkrótce obserwując zmiany w szyfrach poznano ustawienia wszystkich wirników. W grudniu 1932 roku Rejewski odszyfrował pierwszą niemiecką depeszę.

Wkrótce Niemcy zmienili sposób ustawiania wirników. Zauważyli mianowicie, że szyfranci ułatwiają sobie życie i dość często stosują te same ustawienia, co mogło ułatwić przeciwnikowi poznanie kodów. By i temu przeciwdziałać polscy kryptolodzy w 1934 roku rozpoczęli prace nad katalogiem dla ponad 105 tysięcy ustawień bębnów szyfrujących. Prace nad nim trwały ponad rok.

Niedługo później Niemcy zaczęli wprowadzać kolejne zabezpieczenia. Od 1 lutego 1936 roku zmieniano ustawienia wirników co miesiąc, a od 1 października tego roku, codziennie. Było to związane ze zwiększeniem aktywności wojsk niemieckich i przekształceniu Reichswehry w Wehrmacht. Niedługo później zostały wprowadzone nowe metody szyfrowania i wysyłania depesz. Polski katalog ustawień stał się bezużyteczny. Zaczęto tworzyć kolejne.

Poprzednie metody dekryptażu zwane metodą rusztu i zegarową stały się nieaktualne. Podobnie do niczego nie nadawały się katalogi. Marian Rejewski zaprojektował cyklometr, urządzenie służące do wyliczeń cyklicznych permutacji szyfrogramów. Wkrótce pojawiły się płachty Zygalskiego, które stanowiły nową formę katalogu charakterystyk cyklicznych i dostosowana do pracy z urządzeniami mechanicznymi. Były one odpowiedzią na nowy sposób szyfrowania Enigmy, jaki Niemcy wprowadzili po 15 września 1938 roku.

Od tego dnia dokumenty przekazywane przez Francuzów nieco traciły na aktualności. Wcześniej każdego dnia obowiązywało jedno ustawienie początkowe dla wszystkich szyfrantów, które Schmidt sprzedawał francuskiemu wywiadowi. Od 15 września każdy szyfrant sam wybierał ustawienia początkowe dla każdej depeszy osobno. Potem ustawiał wirniki na odpowiednie ustawienia, wysyłał szyfr depeszy, a później dopiero na innych ustawieniach wysyłał właściwą depeszę określonym kluczem.

Choć, dzięki Francuzom, Polacy wiedzieli jakie będą ustawienia stosowane do sześcioliterowego szyfru depeszy, to nie była znana kolejność ustawienia bębnów i łącznicy. Wszystkie dotychczasowe metody dekryptażu okazały się nieskuteczne. Jednak dość szybko pracownicy Biura Szyfrów zauważyli, że w niemal połowie przypadków w szyfrze depeszy powtarzają się pierwsza i czwarta litera lub druga i piąta lub trzecia i szósta. To był punkt zaczepienia!

Zespół składający się z Mariana Rejewskiego, Jerzego Różyckiego i Henryka Zygalskiego skonstruował w oparciu o przekazane przez Francuzów plany urządzenie mechaniczne składające się z szeregu Enigm, które szukało odpowiednich położeń wirników, w których występowały punkty stałe na pierwszej i czwartej, drugiej i piątej oraz trzeciej i szóstej pozycji jednocześnie. Urządzenie nazwano bombą kryptologiczną.

Bębny w tym urządzeniu obracały się tak długo, aż styki łącznicy spowodowały zapalenie się tych samych lampek na wszystkich Enigmach ustawionych szeregowo. Później wystarczyło znalezione klucze kodowania spisać, odpowiednio ustawić wirniki i uruchomić ją ponownie. Tym razem maszyna odkodowywała wiadomość. Depesza następnie była sprawdzana, poprawiano wszelkie błędy i przekazywano ją dalej. Cały proces trwał od 2,5 do 4 godzin. Mimo zobowiązań, polski wywiad nie przekazał wyników prac sojusznikom...

Bomba działała bez zarzutu do czasu, kiedy 15 grudnia 1938 roku Niemcy wprowadzili kolejną modyfikację maszyny. Od tego dnia szyfranci mogli swobodnie wybierać trzy spośród pięciu wirników. Po przechwyceniu kolejnych wiadomości okazało się, że nowa metoda zwiększa ilość możliwych kombinacji o 60. Oznaczało to, że aby utrzymać tempo dekryptażu potrzebne były 54 nowe bomby kryptologiczne i 60 nowych kompletów płacht Zygalskiego, liczących po 26 płacht każdy.

Biuro Szyfrów nie miało ani takiego budżetu, żeby stworzyć nowe urządzenia, ani zasobów ludzkich do ich wykonania. Po konsultacji z Oddziałem II, postanowiono przekazać Francuzom i Brytyjczykom maszyny deszyfrujące wraz z dokumentacją. Nastąpiło to 25 lipca 1939 roku w Pyrach pod Warszawą, gdzie znajdywało się Biuro Szyfrów.

Niedługo później w brytyjskim ośrodku w Bletchley Park rozpoczęto prace nad modyfikacją polskich urządzeń, dostosowując je do zmieniających się szyfrów i charakterystyk pracy nowych wersji Enigmy. Dzięki pracy polskich kryptologów, którzy budując bombę kryptologiczną i opracowując płachty charakterystyk cyklicznych, alianci mogli poznawać treści niemieckich depesz nawet w kilka godzin po ich wysłaniu. Brytyjski kryptolog, Gordon Welchman pisał o polskim wkładzie: "Ultra nie miałaby sensu, jeśli nie dowiedzielibyśmy się od Polaków, w ostatniej chwili, szczegółów związanych z niemiecką Enigmą i z operacjami wojsk niemieckich." Mimo to w powszechnej świadomości, podpartej kinematografią, sukces Polaków jest często pomijany, albo umniejszany.