آلة إنگما

آلة إنجما

The Enigma cipher machine

آلة إنگما دوارات الإنگما كسر الإنگما مكتب الشفرة الپولندي الأزواج گريل الساعة عداد الدورات فهرس البطاقات بومبا الأفرخ بلتشلي پارك بانبوريزموس Herivel tip Bombe كوخ 6 كوخ 8 برونو Cadix ألترا

آلة إنجما إنگليزية: Enigma Machine وكلمة إنجما كلمة إنجليزية تعني (لغز) وهي آلة تستخدم لتعمية وفك تعمية الرسائل السرية. ويُطلق اسم آلة إنجما تحديداً على أي آلة من عائلة الآلات الكهروميكانيكية الدوارة التي تستخدم لإنتاج الشيفرة السرية، حيث أن هذه العائلة تشمل أنواعًا متعددة ومختلفة من الطرازات.

بدأ الاستعمال التجاري لإنجما في بدايات العقد الثاني من القرن العشرين، وقد تم استخدامها من قِبل العديد من الجهات العسكرية والحكومية للعديد من الدول، ربما من أشهرها ألمانيا النازية في فترة قبل وأثناء الحرب العالمية الثانية .

الطراز الألماني من هذه الآلة، والذي يدعي فيرماخت إنجما بالألمانية: Wehrmacht Enigma، هو الإصدار الذي أخذ شعبية واسعة بسبب سهولة استخدامها وصعوبة فك شفرتها وبسبب استعمالها من قبل القوات العسكرية النازية. استطاع خبراء تعمية قوات الحلفاء فك تعمية عدد هائل من الرسائل باستخدام هذه الآلة. وقد تم فك التعمية عام 1932 على يد مشفرين بولنديين هم ماريان رييفسكي، جيرزي وزيسكي، هينركي زيجلاسكي من مكتب التعمية البولندي. في منتصف عام 1939 تم نقل طرق التعمية وفك التعمية من بولندا إلى بريطانيا وفرنسا. قدمت هذه الآلة مساعدة كبيرة لجهاز الاستخبارات العسكرية لقوى الحلفاء وقد سميت ألترا (ULTRA)، حتى أنه يقال أن نهاية الحرب الأوروبية كانت أبكر بعامين بسبب فك الشيفرة الألمانية .

وقد تمكن الحلفاء من كسر تعمية رسائل آلة إنجما ليس فقط بسبب وجود بعض نقاط الضعف في تعميتها ولكن بسبب بعض العوامل المهمة الأخرى خصوصاً الأخطاء البشرية من مستعمليها وتسرب اسرار التعمية أثناء العمل وكذلك ساعدت الآلات المستولى عليها في كشف طريقة عملها .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 الوصف

مخطط توصيل آلة إنجما يظهر تدفق التيار. الزر A محول إلى اللمبة D

إن آلة الإنجما كما هي الآلات الدوّارة، عبارة عن توليفة أو تجميع لأنظمة كهربائية وميكانيكية. تتألف الآلية الميكانيكية من لوحة مفاتيح، ومجموعة من الأقراص الدوّارة تسمى الدوّارات مركبة بشكل متقارب على طول محور، وآلية خطوية لتدير واحدة أو أكثر من الدوّارات مع كل ضربة على الأزرار. إن الآلية تختلف من آلة إلى أخرى، ولكن الشكل الأكثر شيوعًا هو أن يتحرك الدوّار باتجاه عقارب الساعة خطوة واحدة مع كل ضربة على الأزرار، ويتحرك الدوّار المجاور بين الفينة والأخرى. الحركة المتواصلة للدوّارات يعطي تحويلا مختلفا للتعمية بعد كل ضربة على الأزرار.

تعمل الأجزاء الميكانيكية بطريقة تكوَن دوائر كهربائية مختلفة حيث أن التعمية الحقيقية للحروف تتم كهربائيًا. عند الضرب على الزر، تكتمل الدارة الكهربائية، ويمر التيار خلال العناصر المختلفة وبالنتيجة يضيء أحد المصابيح المختلفة، معلنًا الحرف الناتج. فمثلاً، عندما تشفر الرسالة التي تبدأ بـ(ANX)، يضغط مشغل الآلة على الزر A، فيضيء مثلاً مصباح الحرف Z، فيكون أول حرف من الكلمة المشفرة Z. يتابع المشغل تعمية الحرف N بنفس الطريقة، وهكذا.

لشرح آلية إنجما، سنستخدم مخطط التوصيل الجانبي. ولتسهيل المثال، سيقتصر المخطط على أربع مكونات لكل منها. في الآلة الحقيقية يوجد 26 مصباح، وزر، ومأخذ، وتوصيلة كهربائية داخل الدوّارات. يمر التيار من البطارية (1) خلال لوحة المفاتيح الكهربائية (الأزرار) ثنائية الاتجاه (2) إلى لوحة المآخذ (3) التي تسمح بالربط بين لوحة المفاتيح (2) ودولاب الدخل الثابت (4). ثم، يمر التيار خلال المأخذ غير المستعمل (المغلق) (3) إلى دولاب الدخل (4) خلال توصيلات الدوّارات (5) الثلاثية (في فيرماخت إنجما) أو الرباعية (في كريغزمارينه Kriegsmarine M4 (نموذج قوات البحرية) أو خيار الحماية Abwehr variant)، ثم تدخل إلى العاكس (6). يعيد العاكس التيار الكهربائي من طريق آخر، إلى الدوّار (5) ودولاب الدخل (4)، ويمر خلال المأخذ (S) الموصول مع المأخذ (D) بكبل كهربائي (8)، فيضيء مصباح بعد مرور التيار خلال لوحة المفاتيح ثنائية الاتجاه (9). إن التغيير المستمر في المسلك الكهربائي خلال الآلة أو الوحدة بفضل دوران الدوّارات، يعطي عملية تعمية الحروف الأبجدية باستخدام الإنجما أمانا عاليا.

 الدوّارات

مخطط التوصيل: تعمية حرفين متتابعين بآلة إنجما، يمر التيار عبر مجموعة الدوّارات، ثم العاكس، ثم يعود التيار مارًا عبر الدوّارات مرة أخرى. تمثل الخطوط الرمادية إمكانية أخرى لمسلك الدارة الكهربائية في كل دوّار. يشفّر الحرف A بشكل مختلف مع كل خطوة للدوّار، أولاً الحرف G، ثم الحرف C. حيث أن خطوة واحدة للدوّار اليميني أعطت مسار مختلف تمامًا للدارة الكهربائية.

تشكل الدوّارات بالألمانية: Walzen قلب آلة إنجما. وهي ذات قطر 10 سم. وكل دوّار عبارة عن قرص مصنوع من المطاط الصلب أو الباكليت مزود بمجموعة من الأوتاد النحاسية المحملة بنابض على الوجه الأول من القرص مرتبة بشكل دائري، وعلى الطرف الآخر يوجد عدد موافق من التماسات الكهربائية الدائرية تمثل الأوتاد والتماسات الأبجدية الممثلة ب 26 حرفًا من A إلى Z. عندما توضع بشكل متراص، تتقابل الأوتاد والتماسات في الدوّارات المتجاورة، مشكلة اتصال وصلات كهربائية.

تجميع لدوّارات آلة الإنجما. الدوّارات الثلاثة القابلة للحركة محشورة بين دولابين ثابتين، دولاب الإدخال على اليمين، والعاكس (موسوم بإشارة B) على اليسار.

في داخل الدوّار، يصل 26 سلكاً كل وتد من الطرف الأول مع التماس في الطرف الثاني بطريقة معقدة. ويختلف التوصيل من دوّار إلى آخر. ينجز الدوّار الواحد بذاته تعمية بسيطة، أو تعمية استبدالية. فمثلاً، قد يكون الوتد الموافق للحرف E موصولاً إلى تماس الحرف T على الوجه المعاكس. يأتي التعقيد من استخدام عدة دوّارات على التسلسل (3 أو 4) وحركة نظامية للدوّارات، تعطي بمجملها نوعًا أقوى في التعمية. عندما توضع الدوّارات في الآلة، يمكن ضبط الدوّار وفق 26 موضعاً. يمكن إدارته باليد باستخدام دولاب محزز ناتئ من الغطاء عندما يغلق، كما يظهر في الشكل 2. يضبط المشغّل الوضعية باستخدام حلقة أبجدية مثبتة على جانب القرص، ومجهزة بـ 26 حرفًا أو رقمًا، ويمكن رؤية الحرف أو الرقم من نافذة، مشيرًا إلى موضع الدوّار. كانت الحلقة الأبجدية في النسخ الأولية لآلات الإنجما ثابتة، وتم إدخال تعديلات معقدة على النسخ اللاحقة لتسهيل ضبط الحلقة الأبجدية نسبة إلى التوصيل في قلب الدوّار. عرف موضع الحلقة الأبجدية بـ(ضبط الحلقة).

ثلاث دوّارات لآلة الإنجما، والمحور الذي توضع عليه عندما تكون في حالة العمل.

الدوّارات التي يوجد عليها ثلم (أو عدة أثلام) تستخدم للتحكم بخطوة الدوّارات. أما في النسخ العسكرية للآلة فإن الأثلام تكون موضوعة على الحلقة الأبجدية.

تُزود آلات الإنجما التابعة للجيش وقوى الطيران بعدة دوّارات، كان عددها ثلاثة في الآلات الأولى. وفي 15 أكتوبر 1938 ازداد العدد إلى خمسة وقد رقمت هذه الدوّرات باستخدام الأرقام الرومانية (I، II، III، IV، VI) لتمييزها باستخدام ثلم واحد موضوع عند نقاط مختلفة على الحلقة الأبجدية. كان هذا أحد الإجراءات الأمنية ولكن تم اعتماده في طريقة الساعة البولندية للتعمية، وفي بانبوريسموس البريطانية.

أما نسخة فيرماخت إنجما التابعة للبحرية فقد صنعت باستخدام عدد أكبر من الدوّارات، بدءًا بستة ثم سبعة ثم ثمانية دوّارات. وقد وضع على الدوّارات الإضافية ثلمين N وA مؤديًا إلى عدد دورات أكبر.

شكل مفصل لدوّار إنجما			ثلاثة دوّارات متسلسلة
	حلقة محززة نقطة علام لتماس الحرف A الحلقة الأبجدية صفيحة التماسات أسلاك التوصيل أوتاد التماس عتلة ضبط حلقة التحميل بالنابض. محور الدولاب المحزز ترس سقاطة

 حركة خطوية

الحركة الخطوية في آلة الإنجما

من أجل تجنب الحصول على شيفرة استبدالية بسيطة (وبالتالي سهلة الفك)، فقد كانت بعض الدوّارات تدور نتيجة الضرب المتكرر على زر ما. يؤدي هذا إلى الحصول على تعمية مختلفة عند كل موضع للدوّار، وهذا يعطي شيفرة أبجدية استبدالية متغيرة بشكل كبير. أكثر الآليات استخدامًا لهذا الغرض هي آلية ترس السقاطة واللسين. كل دوّار مجهز بترس سقاطة ذي 26 سنًا، ويوجد لسين يتعشق مع أسنان الترس. يمكن إزاحة اللسين من التعشيق مع كل ضربة زر في الآلة، فيتحرك الدوّار خطوة واحدة.

في آلة فيرماخت إنجما، لكل دوّار حلقة محززة قابلة للضبط. ولكل من الدوّارات الأساسية الخمسة (I–V) حلقة محززة بثلم واحد، بينما للدوّارات الإضافية التابعة للقوات البحرية (VI، VII، VIII) حلقة مجهزة بثلمين. وعند نقطة معينة يتوازى ثلم الدوّار مع اللسين، مما يسمح بالتعاشق مع ترس السقاطة للدوّار المجاور والتحرك معه عند ضربة الزر التالية. عندما يكون اللسين غير متوازٍ مع السقاطة، فإنه ينزلق ببساطة فوق سطح الحلقة بدون أن يتعاشق مع السقاطة. وفي نظام الدوّار ذي الثلم الواحد، فإن الدوّار الثاني سيتقدم خطوة واحدة بعد 26 خطوة للدوّار الأول. وبشكل مشابه، يتقدم الدوار الثالث خطوة واحدة بعد 26 خطوة للدوّار الثاني. يتقدم الدوّار الثاني أيضًا في نفس الوقت الذي يتقدم فيه الدوّار الثالث، مما يعني أن الدوّار الثاني يمكن أن يخطو مرتين في ضربة الزر اللاحقة (خطوة مزدوجة)، موفرًا للوقت .

هذه الخطوة المزدوجة تسبب انحراف الدوّارات عن العدّاد. تحدث الخطوة المزدوجة كالآتي: يخطو الدوّار الأول خطوة واحدة، ويأخذ معه الدوّار الثاني ليخطو خطوة إضافية. فإذا تحرك الدوّار الثاني في هذه الخطوة ضمن موقع الثلم الخاص به، سقط اللسين الثالث. في الخطوة التالية، سيدفع هذا اللسين سقاطة الدوّار الثالث ليخطو خطوة واحدة، ولكنه يندفع متعاشقًا مع ثلم الدوّار الثاني، دافعًا الدوّار الثاني مرة ثانية.

ومع ثلاثة سقاطات ولسين واحد في الداوليب الأول والثاني، فإن للآلة 26 * 25 * 26 = 16,900 احتمال دورات (وليس 26 * 26 * 26 بسبب الخطوة المزدوجة للدوّار الثاني ). والرسائل كانت تاريخياً مقتصرة على حوالي ألفين من الكلمات، وبالتالي فإن احتمال تكرر الموضع في الرسالة الواحدة قليل جدًا.

 دولاب الدخل

يربط دولاب الدخل بالألمانية: Eintrittswalze لوحة المآخذ (إن وجدت) أو لوحة المفاتيح مع مجموعة الدوّارات. وبينما التوصيل الدقيق المستخدم لايشكل أهمية كبيرة في أمن المعلومات، فقد برهن إعاقة لمحلل الشيفرة البولندي ماريان رييفسكي أثناء استنتاجه لتوصيل الدوّارات. يتم وصل المفاتيح في الإنجما التجارية بترتيب وضعها على لوحة المفاتيح Q$\rightarrow$A, W$\rightarrow$B, E$\rightarrow$C وهكذا. إلا أنها توصل بشكل متسلسل في الإنجما العسكرية A$\rightarrow$A, B$\rightarrow$B, C$\rightarrow$C وهكذا.

 العاكس

باستثناء النماذج الأولى من الآلة A وB ،فإن الدوّار الأخير يأتي قبل العاكس بالألمانية: Umkehrwalze والذي هو ميزة موثقة ببراءة اختراع خاصة بعائلة آلات الإنجما من بين العديد من أنواع آلات الدوّارات التي تم تصميمها في تلك الحقبة من الزمن. يربط العاكس مخارج آخر دوّار بشكل مزدوج بحيث يحول مسار الحركة عبر الدوّارات إلى طريق مختلف. يعمل العاكس على إعطاء الإنجما خاصية أن لايمكن أن يشفر أي حرف إلى نفسه.

في الإنجما من الطراز C فإنه من الممكن إدراج العاكس بأحد شكلين مختلفين. أما في الطراز D فإنه من الممكن تعديل العاكس على 26 وضعية مختلفة، على الرغم من أنه لايتحرك أثناء التعمية.

في الجيش الألماني والقوى الجوية، تم تثبيت العاكس ولم يسمح له بالدوران، حيث كان هناك أربع نسخ، النسخة A وقد تم استبدالها بالنسخة B في الأول من نوفمبر عام 1937. النسخة الثالثة C تم استخدامها لفترة قصيرة في عام 1940 وتم حلها من قبل الكوخ 6 . أما النسخة الرابعة D التي تم تشغيلها لأول مرة في الثاني من يناير 1944 فقد كان لها عاكس قابل لإعادة التوصيل مما سمح لمستخدم الإنجما بتغيير التوصيلات كجزء من إعدادات المفاتيح.

 لوحة المآخذ

لوحة المآخذ في آلة إنجما

لوحة المآخذ بالألمانية: Steckerbrett التي تسمح بتوصيل متغير يقوم بتغييره مشغل الآلة. تم وضع هذه اللوحة قيد الاستعمال في الجيش الألماني في عام 1930 وتم اعتمادها بشكل فوري من قبل سلاح البحرية أيضًا. لوحة المآخذ تشارك بشكل كبير في قوة عملية التعمية التي تقوم بها الآلة، بشكل أكبر مما سيكون التأثير عليه لو تم إضافة دوّار جديد. بدون لوحة المآخذ سيكون من الممكن حل شيفرة آلة إنجما بطرق بسيطة مباشرة وربما بإجراء الحسابات يدويًا، بينما إضافة لوحة المآخذ نفى أي إمكانية لاستخدام الطرق البسيطة في فك تعمية الآلة، حيث أن محللي الشيفرة لقوات الحلفاء اضطروا لتصنيع آلات خاصة من أجل فكها.

يوضع كبل على لوحة المآخذ بحيث يربط الحروف على شكل أزواج. مثلاً، من الممكن ربط الحرفين E وQ بحيث يشكلان زوجًا، ويكون تأثير هذا هو عكس هذين الحرفين قبل وبعد المزج في الدوّارات الرئيسية. على سبيل المثال عندما يضغط مشغل الآلة الحرف E فإن الإشارة ستحول إلى حرف Q قبل دخولها للدوّارات، ومن الممكن صنع حتى 13 زوجًا في وقت واحد.

يتدفق التيار من لوحة المفاتيح إلى لوحة المآخذ، ومن ثم يستمر ليدخل دوّار الدخل. لكل حرف على لوحة المآخذ قابسين. إن إدخال الكبل في قابس أحد الحروف سيفصل اتصاله من الأعلى مع لوحة المفاتيح ومن الأسفل مع دوّار الدخل، وعندما يوصل الكبل إلى حرف آخر على لوحة المآخذ فإنه سيتم إنشاء اتصال بين هذين الحرفين.

 ملحقات

ساعة إنجما الإضافية

أضيفت لاحقًا على إنجما M4 طابعة صغيرة بالألمانية: Schreibmax كانت تطبع 26 حرفًا على شريط ورقي صغير. كانت هذه الطابعة ضرورية مع مشغل آخر يقرأ المصابيح ويكتب الحروف الناتجة. وضعت الطابعة (Schreibmax) على آلة إنجما ووصلت إلى لوحة المصابيح. ولتوصيل الطابعة، كان من الضروري إزالة غطاء المصابيح وكل المصابيح أيضًا. ويمكن للطابعة -إضافة لفائدتها في تحسين أمن العملية- أن توضع في مكان بعيد مثل مكتب ضابط الإشارة المشغل للآلة الذي يمكنه أن يرى النص الكامل بعد فك التعمية.

إضافة أخرى إلى آلة إنجما، كانت لوحة مصابيح إضافية. فإذا تم تجهيز الآلة بلوحة مصابيح إضافية، تم تعريض الغلاف الخشبي للآلة. لقد كان هناك نسخة عن لوحة المصابيح يمكن توصيلها لاحقًا، ولكنها تتطلب كما في حالة الطابعة (Schreibmax)، نزع لوحة المصابيح الأساسية وكل المصابيح. لقد سمحت هذه اللوحة لشخص بعيد أن يقرأ الرسالة بعد فك التعمية بدون أن يراها عامل فك التعمية.

في عام 1944، أضاف لوفتفافيه (سلاح الجو الألماني) مفتاحًا كهربائيًا إلى لوحة المآخذ وسماه الساعة. كان عبارة عن صندوق صغير يحتوي على مفتاح كهربائي ذي أربعين موضعاً، يمكنها أن تحل محل المآخذ المفترضة. بعد توصيل المآخذ كما هو محدد في لوحة المفاتيح اليومية، يدير المشغل المفتاح إلى أحد المواقع الأربعين، وكل وضع يعطي توليفة مختلفة من توصيل المآخذ. معظم توصيلات المآخذ هذه كانت، وعلى عكس المآخذ المفترضة، ليست مزدوجة (pair-wise). ففي أحد مواضع المفتاح، لا تفعل الساعة شيءًا سوى محاكاة توصيلات الأسلاك بالمآخذ.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 التوصيف الرياضي

تعتمد آلة الإنجما على نوع متقدم من الشيفرة متعددة الأبجدية، حيث أن كل تحويل في آلة إنجما لأي حرف يمكن أن يعبر عنه رياضيًا كنتيجة لتباديل معينة. لنفترض ثلاث دوّارات لآلة إنجما تابعة للقوى الجوية الألمانية، وليكن $P$ يشير إلى تحويل لوحة المآخذ، و$U$ يشير إلى تحويل العاكس، و$L,M,R$ تشير إلى الدوّارات اليسار فالوسط فاليمين بشكل متتابع. يمكن عندها التعبير عن التعمية بالشكل:

$E=PRMLUL^{-1}M^{-1}R^{-1}P^{-1}$.

بعد كل ضربة زر، يدور الدوّار مغيرًا التحويل. فمثلا، إذا دار الدوّار اليمين $R$ عدد من المواضع $i$، يصبح التحويل $\rho ^{i}R\rho ^{-i}$، حيث $\rho$ هي التبديل الدوري (cyclic permutation) يبدأ من A إلى B، و B إلى C، وهكذا دواليك. وبشكل مشابه، يمكن تمثيل الدوّار اليسار $j$ و$k$ دوران $M$ و$L$. يمكن عندها توصيف تحويل التعمية بالشكل:

$E=P(\rho ^{i}R\rho ^{-i})(\rho ^{j}M\rho ^{-j})(\rho ^{k}L\rho ^{-k})U(\rho ^{k}L^{-1}\rho ^{-k})(\rho ^{j}M^{-1}\rho ^{-j})(\rho ^{i}R^{-1}\rho ^{-i})P^{-1}$.

 إجراءات استخدام آلة إنجما

تتطلب آلة إنجما قائمة بإعداد المفاتيح اليومي، وعدد من الوثائق المساعدة. إجراءات آلة إنجما الألمانية البحرية هي الأكثر تفصيلا، وأمنًا، من الإجراءات المستخدمة في الآلات الأخرى. طبع كتاب الرموز باللون الأحمر، بحبر منحل في الماء على ورق قرنقلي، بحيث يمكن تدميره بسهولة إذا خشي وقوعه بيد العدو. كتاب الرموز المبين أعلاه تم ضبطه أثناء أسر الغواصة الألمانية المسماة يوبوته 505.

في الاستعمال الألماني العادي، قسمت الاتصالات إلى عدد من الشكبات العاملة المختلفة، ولكل منها إعدادات مختلفة لآلة إنجما. سميت شبكات الاتصالات هذه بالمصطلح مفتاح في حديقة بلتشلي، وأعطيت اسم رمز مثل، أحمر، وعصفور، وقرش. أعطيت كل من هذه الوحدات العاملة على الشبكات، قائمة إعدادات لآلة إنجما لفترة من الزمن. ولكي تعمى رسالة ويفك تعميتها بشكل صحيح، يجب على كل من المرسل والمستقبل أن يعد آلته بنفس الطريقة، كاختيار الدوّار وترتيب الاختبار، موقع البداية، وتوصيلات لوحة المآخذ. جميع هذه الإعدادات (مع بعضها تسمى المفتاح في المصطلح الحديث) يجب أن توضع مسبقًا، وتوزع في كتاب الرموز.

إن الحالة الأولية لآلة إنجما، المفتاح، لها عدة سمات:

• نظام الدوّارات بالألمانية: Walzenlage: اختيار الدوّارات وترتيبها عند تركيبها.
• الوضع الأولي للدوّارات: يختارها المشغل، وهو مختلف لكل رسالة.
• إعداد الحلقات بالألمانية: Ringstellung: موضع الحلقات الأبجدية نسبة إلى توصيل الدوّارات.
• إعداد المآخذ بالألمانية: Steckerverbindungen: توصيل المآخذ في لوحة المآخذ.
• توصيل العاكس القابل للإعداد في النسخ الأخيرة جدًا.

لقد صممت آلة إنجما لتكون موثوقة حتى لو عرف توصيل الدوّارات من قبل العدو، بالرغم من الجهود العملية المعتبرة لحفظ سر التوصيل. إذا كان التوصيل سريًا، فإن العدد الكلي للإعدادات المحتملة يتجاوز 10¹¹⁴ (حوالي 380 بت)، وبمعرفة التوصيل وشروط التشغيل الأخرى، يمكن تخفيضه إلى 10²³ أي (76 بت). إن مستخدمي إنجما كانوا واثقين من وثوقيتها بسبب العدد الهائل من الاحتمالات، وقد كان من غير الملائم للعدو أن يحاول كل احتمالية للإعدادات بطريقة بروته فورس.

 المؤشرات

كانت معظم المفاتيح تترك ثابتة لفترة من الزمن، عادة تقدر هذه الفترة بيوم. على أية حال، كان يختار وضع جديد مختلف لكل دوّار ولكل رسالة، وهو مبدأ مشابه لمبدأ استهلال المتجهات (Initialization vector)، في التعمية الحديثة، لأنه إذا أرسلت عدة رسائل معماة بنفس الإعدادات أو مقاربة لها، فإن محلل التعمية، مع توفر عدة رسائل مطولة وتتكلم في عمق الموضوع، قد يكون قادرًا على فك الرسائل باستخدام تحليل التردد. يتم إرسال موضع البداية مباشرة قبل النص المعمى. يشار إلى الطريقة الصحيحة المستخدمة بإجراء المؤشر، وقد سمحت إجراءات المؤشر الضعيفة بكسر تعمية الإنجما.

الشكل 2: إن الدواليب المحززة للدوّارات تنتأ من الغطاء، مما يسمح للمشغل بضبط الدوّارات، وموضعهم الحالي، هنا RDKP، يكون مرئيًا للمشغل من خلال مجموعة من النوافذ

إن أول من استخدم إجراءات المؤشر هم محللوون التعمية البولنديون ليخترقوا بشكل أولي آلة إنجما. وكان الإجراء بأن يعد المشغل آلته بالتوافق مع قائمة الإعدادات التي تتضمن موضعا مبدئيا عاما للدوّارات (Grundstellung—"ground setting") وليكن مثلا AOH. يدير المشغل الدوّارات حتى ظهور AOH ضمن نوافذ الدوّارات. وعندها يختار المشغل موضع البداية العشوائي لتلك الرسالة الخاصة. قد يختار المشغل EIN، وتصبح هذه إعدادات الرسالة لمقطع التعملية ذاك. ثم يبدأ المشغل بطباعة EIN على الآلة، مرتين، ليتحقق من أخطاء التحويل. تكون النتائج هي مؤشر معمّى، EIN مكتوبة مرتين قد تتحول إلى XHTLOA، التي ستنتقل مع الرسالة. وأخيرًا، يدير المشغل الدوّارات إلى إعدادته للرسالة، EIN في مثالنا هذا، ويطبع نص الرسالة كاملا.

تنعكس العملية عند الطرف المستلم. يعد المشغل الآلة بحسب الإعداد الأولي ويطبع الحروف الستة الأولى من الرسالة (XHTLOA). في هذا المثال، EINEIN تنتج عن المصابيح. يعيد تحريك الدوّارات إلى EIN، ثم يطبع المشغل كامل الرسالة لتنفك الرسالة المعماة.

إن الضعف في نظام المؤشرات أتى من عاملين. الأول، استخدام إعدادات عامة أساسية (global ground setting)، وهو ما تم تغييره بحيث أصبح المشغل يختار الموضع الأولي لتعمية المؤشر، ويرسل الوضع الأولي بشكل صريح. ثانيًا هو تكرار المؤشرات والذي كان شرخًا خطيرًا في وثوقية العملية. كانت تعمية إعدادات الرسالة تكرر مرتين، مما يعطي علاقة في تحويل الحرفين الأول والرابع، وفي تحويل الحرفين الثاني والخامس، وفي تحويل الحرفين الثالث والسادس. هذه المشكلة في الوثوقية مكّنت مكتب التعمية البولندية من اختراق نظام إنجما قبل الحرب في بدايات 1932. على أية حال، بدءًا من عام 1940، غير الألمان الإجراءات لزيادة السريّة.

استخدم كتاب الرموز خلال الحرب العالمية الثانية لإعداد الدوّارات والحلقات. يختار المشغل لكل رسالة موضعا مبدئيا عشوائيا، وليكن WZA، ومفتاحا عشوائيا للرسالة، وليكن SXT. يحرك المشغل الدوارات ليضبطها على موضع البداية WZA ويعمي مفتاح الرسالة SXT. لنفترض النتيجة هي UHL. ثم يعد مفتاح الرسالة SXT كموضع أولي ويعمي الرسالة. بعدها، يحول موضع البداية WZA، ومفتاح الرسالة المعمى UHL، ثم النص المعمى. يقوم المستلم بإعداد موضع البداية وفق أول مقطع رمزي، WZA، ويفك تعمية المقطع الثاني، UHL، للحصول على إعدادات الرسالة SXT. بعدها يستخدم إعداد الرسالة هذا SXT كموضع أولي لفك تعمية الرسالة. بهذه الطريقة، كانت الإعدادات الأساسية مختلفة وأوقفت الإجراءات السابقة الشرخ في وثوقية إعدادات الرسالة المعماة مرتين.

استخدم هذا الإجراء من قبل فيرماخت والقوات الجوية فقط. لقد كانت إجراءات القوات البحرية (Kriegsmarine) لإرسال الرسالة باستخدام إنجما أكثر تعقيدًا، ومدروسة بشكل أكبر. قبل تعمية الرسالة باستخدام آلة إنجما، كانت الرسالة تعمى باستخدام كتاب رموز (Kurzsignalheft). لقد حوى هذا الكتاب على جداول لتحويل الجمل إلى أربع مجموعات رباعية من الحروف. لقد حوى الكتاب على العديد من الجمل المنتقاة، مثل المسائل اللوجستية كالتزود بالوقود، والمواعيد مع سفن المؤونة، وأسماء المرافئ والبلدان والأسلحة وظروف الطقس ومواقع العدو وسفنه، وجداول الأوقات والتواريخ. ويوجد كتاب رموز آخر يتضمن تعريف المفتاح (Kenngruppen) ومفتاح الرسالة (Spruchschlüssel). لمزيد من التفاصيل أنظر (Kurzsignale on German U-Boats)

 الاختصارات وعلامات الترقيم

استخدمت آلة إنجما الحربية 26 حرفًا أبجديًا فقط. واستبدلت الإشارات بمجموعة من الرموز النادرة، وتم إهمال الفراغات أو استبدالها بـX. حيث كانت X تشير إلى الفراغ أو النقطة. بعض الإشارات اختلفت في القطع الأخرى من الجيش. استبدل فيرماخت الفاصلة بـZZ وإشارة الاستفهام بـ(FRAGE) أو (FRAQ). استبدلت القوات البحرية (كريغزمارينه، Kriegsmarine) الفاصلة بـY، وإشارة الاستفهام بإشارة UD. التركيبة CH، كما في كلمة (Acht) أي ثمانية، وكلمة (Richtung) أي اتجاه، استبدلت بـ Q فأصبحت (AQT,RIQTUNG). استبدل الصفران أو الثلاثة أو الأربعة أصفار بـCenta، MILLE، MYRIA.

كان جيش الدفاع (فيرماخت) وسلاح الجو (لوفتفافيه) يرسلون الرسائل في مجموعات من 5 حروف، بينما كانت القوات البحرية (كريغزمارينه)، وباستخدام آلة إنجما ذات الأربع دوّارات، ترسل الرسائل في مجموعات من أربع حروف. الكلمات المستخدمة بشكل متكرر كان يجب أن تتغير قدر الإمكان. فكلمات مثل Minensuchboot بمعنى كاسحة ألغام يمكن أن تكتب (MINENSUCHBOOT، أو MINBOOT، أو MMMBOOT، أو MMM354). ولجعل تحليل التعمية أصعب، فقد تم إلغاء أكثر من 250 حرفًا في الرسالة الواحدة. قسمت الرسائل الطويلة إلى عدة أجزاء، لكل منها مفتاح رسالة خاص به. لمزيد من التفاصيل انظر ترجمات (Tony Sale) لـ(الإجراءات العامة) ". وانظر أيضًا (إجراءات الضابط والأركان)
.

 تاريخ تطور الآلة

كان هناك العديد من النماذج من عائلة آلة إنجما، وأول آلات الإنجما بدأت منذ بدايات عام 1920. وبدءًا من منتصف 1920 بدأ العديد من فروع الجيش الألماني استخدام إنجما، مع إضافة العديد من التغييرات لزيادة وثوقيتها. بالإضافة إلى أن العديد من الدول تبنت الآلة وكيّفتها مع آلات التعمية خاصتها.

مجموعة من سبع آلات إنجما ومعداتها معروضة في المتحف الوطني لعلم التعمية في الولايات المتحدة. من اليسار إلى اليمين، النماذج هي: 1) إنجما التجارية 2) إنجما T 3) إنجما G 4) Unidentified 5) إنجما لوفتفاف (القوى الجوية) 6) إنجما جيش هيير 7) إنجما القوات البحرية

 إنجما التجارية

في 23 فبراير 1918، قدم المهندس الألماني آرثر شربيوس من أجل تسجيل براءة اختراع لآلة تعمية باستخدام الدوّارات ، وأسس مع ريتشارد ريتر شركة شربيوس و ريتر. ولقد فاتحوا وزارة البحرية والخارجية الألمانية بتصميمهم، ولكنه لم يلق أي اهتمام. ثم تخلوا عن حقوق البراءة إلى لـ(Gewerkschaft Securitas)، التي أسست في 9 يونيو 1923 شركة آلات التعمية (Chiffriermaschinen Aktien-Gesellschaft)، وكان شربيوس و ريتر على رأس مجلس الإدارة. بدأت (Chiffriermaschinen AG) الدعاية لآلة إنجما نموذج A التي عرضت في مؤتمر اتحاد البريد العالمي في عام 1923 و1924. كانت الآلة ثقيلة وضخمة، ومزودة بآلة كتابة. وكانت بأبعاد 65x45x35 سم، وبوزن حوالي 50 كج. تم تقديم النموذج B وكان بتركيب مشابه . كلا النموذجين A و B كانا مختلفان عن النسخ التالية: فقد اختلفا بالحجم والشكل، وطريقة التعمية ولكن بدون العاكس. إن العاكس الذي اقترحه ويلي كورن زميل شربيوس أدخل على نموذج إنجما C في عام 1926.

آلة إنجما النادرة ذات الثمانية دوّرات

النموذج C كان أصغر وقابلا للحمل أكثر من سابقيه. كان ينقصه آلة كاتبة يعتمد عليها بدلا من قراءة المصابيح، وبالتالي أسند له اسم إنجما ذات المصابيح لتمييزها عن النماذج A وB. انقرض النموذج C بسرعة، مفسحًا المجال لإنجما D (1927). استخدم هذا النموذج بشكل واسع، وذهبت نسخ منه إلى السويد، وهولندا، والمملكة المتحدة، واليابان، وإيطاليا، وإسبانيا، والولايات المتحدة، وبولندا.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 إنجما العسكرية

كان سلاح البحرية هو أول من امتلك آلة إنجما في فروع الجيش الألماني. حيث تم تصنيع الآلة المسماة الشفرة السرية الراديوية C بالألمانية: Funkschlüssel C في عام 1925، وتم تشغيلها في عام 1926 . كانت لوحة المفاتيح تحوي 29 حرفًا للأبجدية الألمانية، كما أن الأحرف مرتبة بالترتيب QWERTZU.ا كان للدّوارات 28 نقطة اتصال، والحرف X موصول عبر الدّوارات وغير مشَفَّر . تم اختيار ثلاث دوّارات من خمسة، كما كان من الممكن حشر العاكس في أحد أربع أوضاع مختلفة تم تعديل الآلة بشكل طفيف في عام 1933. .

في 15 يوليو 1928 استخدم الجيش الألماني نسخته الخاصة من إنجما سميت إنجما G وتم تعديلها إلى إنجما I في يونيو 1930 .

أحد آلات إنجما الأمريكية في المتحف الوطني للتعمية في فورت ميد، مريلاند، الولايات المتحدة.

 آلات إنجما الناجية

لم يتم الكشف عن الجهود لخرق شيفر إنجما حتى السبعينات من القرن العشرين. منذ ذلك الوقت ازداد الاهتمام بآلة إنجما بشكل ملحوظ وتم عرض عدد منها على العامة في متاحف الولايات المتحدة وأوربا. يمتلك المتحف الألماني في ميونخ طرازي إنجما العسكرية ذات الثلاث دوارات والأربع دوارات بالإضافة إلى عدة نسخ مدنية أخرى. نسخة آلة إنجما الصالحة للعمل التي تعرض في متحف التعمية الوطني في ماريلاند، حيث يستطيع الزوار لمس الآلة بالأيدي وتشفير رسائلهم أو فك تشفيرها. كما أن المتحف العسكري في ستوكهولم يعرض أحد آلات إنجما في صالته. كما يوجد أيضًا عدة أمثلة في متحف تاريخ الكمبيوتر في الولايات المتحدة الأمريكية، حديقة بلتشلي في بريطانيا، وغيرها من المتاحف في أستراليا وألمانيا.

 انظر أيضًا

• علم التعمية
• شفرة سرية
• آلة دوارة

 وصلات خارجية

• شرح طريقة عمل آلة إنجما (لغة إنكليزية) at YouTube
• عدد من الصور لآلة أنجما
• صور واضحة لعدد من أنماط آلة أنجما وقطعها
• آلات الشيفرة والتعبير الخفائي تفاصيل تاريخية وتقنية عن آلة أنجما.

• [1] Gordon Corera, "Poland's overlooked Enigma codebreakers", BBC News Magazine, 4 July 2014: "The debt owed by British wartime codebreakers to their Polish colleagues was acknowledged this week at a quiet gathering of [Polish, French and British] spy chiefs [held in Warsaw, Poland]."
• [2] Episode 5 on the Polish contribution.
• Bletchley Park National Code Center Home of the British codebreakers during the Second World War
• Pictures of a four-rotor naval enigma, including Flash (SWF) views of the machine
• Enigma Pictures and Demonstration by NSA Employee at RSA
• آلة إنگما at the Open Directory Project
• An online Enigma Machine simulator
• A three rotor Enigma Machine simulator
• Online Enigma simulator
• Kenngruppenheft
• Process of building an Enigma M4 replica
• Breaking German Navy Ciphers
• Grime, James. "Enigma – 158,962,555,217,826,360,000". Numberphile. Brady Haran.
• Grime, James. "The Enigma Flaw". Numberphile. Brady Haran.