Enigma

Après la fin de la première Guerre Mondiale, l’ingénieur Hollandais Arthur Scherbius, résidant en Allemagne, conçoit une machine à des fins commerciales permettant de sécuriser des communications : Enigma.

Histoire :

Cette machine fut utilisée par le gouvernement allemand pour chiffrer une bonne partie des communications militaires de la Seconde Guerre mondiale.

Le décryptage d’Enigma devint ainsi une priorité des gouvernements pour lutter contre l’Allemagne nazie. Cet objectif atteint, ces messages décryptés ont permis de prendre les décisions finales pour résoudre le conflit. Le décryptage d’Enigma a été opéré par les services secrets polonais et britanniques. Un des héros de ce décryptage est Alan Turing considéré comme le père de l’informatique moderne qui, pour casser le code Enigma, a créé le premier prototype d’ordinateur de l’histoire.

La machine Enigma était un engin électromécanique ressemblant à une machine à écrire. Elle était constituée  :

  • d’un clavier et d’un tableau lumineux de 26 lettres
  • de trois rotors montés sur des axes avec 26 positions possibles
  • d’un pupitre de connexion installé entre le clavier et le premier rotor, dont le rôle était de réaliser un premier échange de lettres en fonction de la manière dont on positionnait les connexions
  • d’un réflecteur qui permettait de rendre la cryptographie et la cryptanalyse possibles sur la même machine.

Cette machine a comme particularité que, même si elle tombe entre les mains ennemies, sa sécurité n’est pas compromise. En effet, la machine possède un nombre très important de réglages qui font sa force. Les Allemands changeaient ces réglages chaque jour à minuit, ce qui rendait la tâche de décryptage quasi impossible aux Alliés.

Chiffrement avec la machine Enigma standard :

La configuration de la machine était consignée dans un livre de clés maintenu secret :

La préparation de la machine est la première chose à faire, elle consiste en 3 étapes :

  1. Placer les 6 fils dans le tableau de connexion. Ceux-ci permettent d’intervertir jusqu’à 6 paires de lettres avant la connexion aux rotors. Par exemple, sur la photographie ci-dessous, le « A » est interverti avec le « J » et le « S » est interverti avec le « O ». Ces interversions permettent donc d’apporter 100 391 791 500 possibilités (26!/(12! × 14!) × (12!/6!)/26).
  2. Choisir l’ordre des 3 rotors disponibles. Cet ordre apporte 3! = 6 combinaisons supplémentaires
  3. De plus, les rotors peuvent être positionnés avec 26 rotations différentes ce qui apporte 263 = 17 576 combinaisons supplémentaires

En tout il y a donc 6 × 17 586 × 100 391 791 500 = 10 586 916 764 424 000 possibilités.

Cette animation peut représenter le chiffrement de la lettre « A » avec les paramètres suivants.

Pupitre de connexions : AI DF JS MP TZ VX
Ordre des rotors : I II III
Rotations des rotors : 8 5 21

Animation du cryptage d'une lettre avec Enigma

De plus après chaque lettre chiffrée, le rotor le plus à droite descend d’un cran. Quand ce rotor arrive sur sa dernière position, il revient à sa position de base et fait descendre d’un cran le second rotor qui, à son tour, une fois arrivé sur sa dernière position, revient à sa position de base et fait descendre d’un cran le dernier rotor.

1er décryptage d’Enigma :

Les Alliés reçurent les premières informations sur Enigma de la part d’un espion allemand : Hans-Thilo Schmidt. Celles-ci étaient des manuels d’usages de la machine.

Le département de cryptanalyse polonais se mit à étudier Enigma en 1932 percevant une Allemagne de plus en plus belliqueuse et se procura plusieurs exemplaires de machines Enigma.

Rejewski, mathématicien polonais de 23 ans se mit à essayer de déchiffrer Enigma et, avec un réseau extraordinaire de déductions, parvint à réduire à 105 456 le nombre de clés possibles. Il créa ensuite la machine Bomba qui permit de déchiffrer n’importe quel message dans les 24 heures.

Cependant, les Allemands, bien qu’inconscients de la découverte des Polonais, renforcèrent leurs machines en 1938 en augmentant à 5 le nombre de rotors disponibles et en ajoutant 4 câbles de connexion. Ces modifications augmentèrent le nombre de clés possibles à près de 159 trillards (1018) en faisant passer de 6 à 60 le nombre de placements possibles pour les rotors. Bomba n’était plus assez puissante pour analyser toutes les possibilités.

2ème décryptage d’Enigma :

En 1939 la Pologne se fait envahir par les Allemands, les Polonais livrent alors leurs découvertes et leurs machines aux Britanniques. Ceux-ci décident alors de regrouper leurs unités de cryptanalystes dans une propriété nommée Bletchley Park. Parmi eux : Alan Turing qui créa la machine Bombe (ancêtre de l’ordinateur) capable de tester 1 054 650 combinaisons en moins de 5 heures.

La faiblesse d’Enigma était qu’une lettre ne pouvait pas donner la même lettre une fois chiffrée en raison du réflecteur. Certains opérateurs allemands (en particulier ceux de la météo) commençaient tous leurs messages par les mêmes mots (« Mon général… »). Les Britanniques connaissaient ainsi, pour une partie du message, à la fois le texte clair et le texte codé, ce qui aida à retrouver la clé. Une clé étant utilisée pendant toute une journée par tous les machines Enigma de l’armée allemande, une erreur de protocole dans un message pouvait compromettre la sécurité de toutes les autres !

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