La macchina Enigma

di redazione
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Enigma I, modello militare in uso dal 1930

Enigma, il dispositivo elettromeccanico, utilizzato dalla Germania nazista per proteggere le proprie comunicazioni militari, era considerato talmente sicuro da essere impiegato per trasmettere i messaggi più riservati del Reich. La sua capacità di generare un numero astronomico di combinazioni possibili — circa 158 milioni di milioni di milioni — la rendeva apparentemente inviolabile.

Eppure, contro ogni aspettativa tedesca, Enigma fu decifrata. Prima dai matematici polacchi, già nel 1932, e poi dai crittoanalisti britannici di Bletchley Park durante il conflitto. Le informazioni ottenute dalla decrittazione dei messaggi Enigma, note con il nome in codice “Ultra“, fornirono agli Alleati un vantaggio strategico incalcolabile, contribuendo in modo determinante ad accorciare la guerra e, secondo molti storici, ad alterarne l’esito stesso.

Storia e sviluppo

Le origini

La macchina Enigma fu inventata dall’ingegnere tedesco Arthur Scherbius verso la fine della Prima Guerra Mondiale. Il 23 febbraio 1918, Scherbius depositò il brevetto per un dispositivo cifrante basato su rotori, una tecnologia che avrebbe rivoluzionato il campo della crittografia. Insieme al socio E. Richard Ritter, fondò la società Scherbius & Ritter e propose il dispositivo alla Marina e al Ministero degli Esteri tedeschi, che tuttavia non mostrarono interesse.

I diritti del brevetto furono quindi ceduti alla Gewerkschaft Securitas, che il 9 luglio 1923 fondò la Chiffriermaschinen Aktien-Gesellschaft (Società per Azioni Macchine Cifranti). L’azienda iniziò a commercializzare il prodotto con il marchio “Enigma”, rivolgendosi inizialmente al mercato civile e commerciale.

Enigma, versione 1943
Enigma, versione 1943, foto di Bundesarchiv, Bild 183-2007-0705-502 / Walther / CC-BY-SA 3.0 DE, CC BY-SA 3.0 de, Link

I primi modelli commerciali

I primi modelli di Enigma erano macchine ingombranti e pesanti, dotate di una macchina da scrivere integrata. Il modello Handelsmaschine del 1923, presentato al Congresso dell’Unione Postale Internazionale nel 1924, misurava 65×45×38 centimetri e pesava circa 50 chilogrammi. Le prime versioni, prive del riflettore, richiedevano una commutazione manuale tra modalità di cifratura e decifratura.

Una svolta importante arrivò nel 1924 con l’introduzione del riflettore, suggerito dal collega di Scherbius, Willi Korn. Questa innovazione, insieme alla sostituzione della macchina da scrivere con un pannello di lampade luminose, rese il dispositivo più compatto, affidabile ed economico. Il modello D del 1927 conobbe una discreta diffusione internazionale, con vendite a Svezia, Paesi Bassi, Regno Unito, Giappone, Italia, Spagna, Stati Uniti e Polonia.

L’adozione militare

La Reichsmarine fu il primo ramo delle forze armate tedesche ad adottare Enigma. La versione denominata Funkschlüssel C (“Cifrario radio C”) entrò in produzione nel 1925 e in servizio nel 1926. Questa versione presentava alcune particolarità: la tastiera conteneva 29 lettere (le 26 standard più Ä, Ö e Ü) disposte in ordine alfabetico anziché nella configurazione QWERTZ.

Nel 1928 l’esercito tedesco introdusse la propria versione esclusiva, denominata Enigma G, seguita nel 1930 dalla Enigma I, nota anche come “Wehrmacht Enigma”. La differenza fondamentale rispetto ai modelli commerciali era l’aggiunta del pannello connessioni (Steckerbrett), che aumentava enormemente la sicurezza crittografica. Con l’adozione da parte della Luftwaffe nell’agosto 1935, Enigma divenne lo standard per le comunicazioni militari tedesche.

La pianificazione bellica tedesca, basata su forze mobili e tattiche fulminee — la futura Blitzkrieg — dipendeva pesantemente dalle comunicazioni radio per il comando e il coordinamento. Poiché i messaggi radio potevano essere intercettati dal nemico, era essenziale disporre di un sistema di cifratura sicuro. Enigma, compatta e facilmente trasportabile, rispondeva perfettamente a questa esigenza.

Funzionamento

Il principio di base

Enigma è una macchina elettromeccanica che combina componenti meccanici ed elettrici per cifrare messaggi. Il suo funzionamento si basa su un principio elegante: ogni volta che l’operatore preme un tasto, un circuito elettrico variabile trasforma quella lettera in un’altra, e il circuito stesso cambia configurazione prima della pressione successiva. Questo significa che la stessa lettera, premuta più volte di seguito, produce ogni volta un risultato diverso.

Il funzionamento era simmetrico: se la macchina ricevente era configurata in modo identico a quella trasmittente, digitando il testo cifrato si otteneva automaticamente il testo in chiaro originale. Questa caratteristica rendeva le operazioni di cifratura e decifratura identiche dal punto di vista procedurale.

I rotori

Il cuore di Enigma era costituito dai rotori (Walzen), dischi di circa 10 centimetri di diametro realizzati in ebanite o bachelite. Ogni rotore presentava 26 contatti elettrici a molla su un lato e 26 piastre di contatto corrispondenti sull’altro, rappresentanti le lettere dell’alfabeto. All’interno di ogni rotore, 26 fili collegavano i contatti di un lato con quelli dell’altro secondo uno schema complesso e fisso.

Quando i rotori erano montati fianco a fianco sull’albero della macchina, i contatti di un rotore toccavano quelli del rotore adiacente, formando un circuito elettrico continuo. La genialità del sistema stava nel fatto che, ad ogni pressione di un tasto, almeno un rotore avanzava di una posizione, modificando completamente il percorso del segnale elettrico.

La Wehrmacht utilizzava inizialmente tre rotori, scelti da un set di cinque (identificati con i numeri romani I, II, III, IV e V). Il 15 dicembre 1938 furono aggiunti due rotori supplementari al set disponibile. La Kriegsmarine disponeva di un numero maggiore di rotori: inizialmente sei, poi sette e infine otto (con l’aggiunta dei rotori VI, VII e VIII, dotati di due tacche di avanzamento anziché una).

Il meccanismo di avanzamento

Il rotore destro avanzava di una posizione ad ogni pressione di tasto. Gli altri rotori avanzavano meno frequentemente, secondo un meccanismo simile a quello di un contachilometri, ma con una particolarità nota come “doppio passo” (double-stepping). Ogni rotore presentava una o più tacche che, allineandosi con un nottolino, permettevano al rotore adiacente di avanzare.

Questo meccanismo faceva sì che, con tre rotori dotati ciascuno di una sola tacca, la macchina avesse un periodo di 16.900 combinazioni (26×25×26) prima di ripetere la stessa configurazione. Poiché i messaggi erano limitati a poche centinaia di lettere, non c’era possibilità che la stessa configurazione si ripetesse durante una singola trasmissione.

Il riflettore

Il riflettore (Umkehrwalze) era un componente fisso posto all’estremità sinistra del gruppo rotori. La sua funzione era quella di rimandare il segnale elettrico indietro attraverso i rotori, ma seguendo un percorso diverso. Il riflettore collegava le lettere a coppie: se A era collegata a Y, allora Y era collegata ad A.

Questa caratteristica brevettata rendeva Enigma “auto-reciproca”: la stessa configurazione poteva essere usata sia per cifrare che per decifrare, senza necessità di modifiche. Tuttavia, il riflettore introduceva anche una debolezza crittografica fondamentale: una lettera non poteva mai essere cifrata in sé stessa. Se si premeva A, la lampada A non poteva mai accendersi. Questa proprietà, apparentemente innocua, fu sfruttata dai criptoanalisti alleati.

La Wehrmacht utilizzò diverse versioni del riflettore: l’originale (tipo A), sostituito dal tipo B il 1° novembre 1937, e brevemente il tipo C nel 1940. Nel gennaio 1944 fu introdotto il riflettore riconfigurabile tipo D, soprannominato “Uncle Dick” dai britannici.

Il pannello di controllo di una macchina Enigma, con gli spinotti per lo scambio delle lettere S-O e J-A
Il pannello di controllo di una macchina Enigma, con gli spinotti per lo scambio delle lettere S-O e J-A
Foto di Bob Lord – German Enigma Machine, uploaded in English wikipedia, CC BY-SA 3.0, Collegamento

Il pannello connessioni

Il pannello connessioni (Steckerbrett), posizionato nella parte frontale della macchina sotto la tastiera, rappresentava l’elemento che distingueva le Enigma militari da quelle commerciali. Consisteva in una serie di prese nelle quali l’operatore inseriva cavi che collegavano coppie di lettere.

Quando due lettere erano collegate da un cavo, venivano scambiate sia prima dell’ingresso nei rotori che dopo l’uscita. Ad esempio, se E e Q erano collegate, premendo E il segnale entrava nei rotori come Q, e viceversa. Normalmente si utilizzavano dieci coppie di lettere collegate, lasciando sei lettere non modificate.

Il contributo del pannello connessioni alla sicurezza crittografica era superiore a quello di un rotore aggiuntivo: le combinazioni possibili erano circa 150.000 miliardi. Fu proprio la presenza del pannello connessioni a rendere necessario lo sviluppo di macchine speciali per la decrittazione.

Le lampade e la tastiera

La tastiera di Enigma era disposta secondo lo schema QWERTZ (simile al moderno QWERTY, ma con Z e Y invertite). Sopra la tastiera si trovava il pannello delle lampade, con 26 lampadine corrispondenti alle lettere dell’alfabeto. Quando l’operatore premeva un tasto, la corrente elettrica — fornita da una batteria — attraversava il pannello connessioni, i rotori e il riflettore, per poi tornare indietro e accendere una delle lampade, indicando la lettera cifrata.

Un secondo operatore annotava le lettere illuminate, che costituivano il messaggio cifrato da trasmettere via radio, solitamente in codice Morse.

Le versioni principali

Enigma commerciale

I modelli commerciali (A, B, C, D) erano privi del pannello connessioni e quindi crittograficamente più deboli. Furono adottati da diversi paesi: la Marina italiana utilizzò il modello commerciale con la denominazione “Cifrario Navale D”, mentre la Spagna impiegò macchine Enigma durante la Guerra Civile. I crittoanalisti britannici riuscirono a decifrare queste versioni senza eccessive difficoltà.

Wehrmacht Enigma I

Introdotta nel 1930, era la versione standard utilizzata dall’esercito e dall’aviazione tedeschi. Misurava 28×34×15 centimetri e pesava circa 12 chilogrammi. Utilizzava tre rotori scelti da un set di cinque, un riflettore fisso e il pannello connessioni con dieci coppie di lettere collegate.

M3 e M4 della Kriegsmarine

La Marina tedesca adottò nel 1934 una versione denominata M3, che si distingueva per un set più ampio di rotori tra cui scegliere. Dal 1° febbraio 1942, per le comunicazioni dei sommergibili (rete denominata “Triton” dai tedeschi, “Shark” dagli Alleati), fu introdotta la versione M4 a quattro rotori. Il quarto rotore, sottile, fu inserito nello stesso spazio dei tre precedenti grazie all’adozione di un riflettore più compatto.

Enigma dell’Abwehr

Il servizio segreto militare tedesco (Abwehr) utilizzò versioni particolari di Enigma, prive di pannello connessioni ma con quattro rotori dotati di meccanismi di avanzamento multipli. Il codice dell’Abwehr fu decifrato l’8 dicembre 1941 dal crittoanalista britannico Dilly Knox, permettendo il funzionamento del sistema di doppio gioco noto come “Double-Cross System”.

La decrittazione

I pionieri polacchi

Contrariamente a quanto spesso si crede, la decrittazione di Enigma non iniziò a Bletchley Park, ma in Polonia. Nel 1932, Hans-Thilo Schmidt, un funzionario tedesco che spiava per la Francia, fornì materiale cifrato tedesco, incluse le chiavi giornaliere di settembre e ottobre. I francesi passarono queste informazioni alla Polonia.

Intorno al dicembre 1932, Marian Rejewski, un giovane matematico del Biuro Szyfrów (Ufficio Cifra) polacco, riuscì a ricostruire il cablaggio interno dei rotori utilizzando la teoria delle permutazioni e sfruttando alcune debolezze nelle procedure operative tedesche. Rejewski era stato reclutato, insieme ai colleghi Jerzy Różycki e Henryk Zygalski, dall’Università di Poznań, scelta specificamente perché i suoi studenti conoscevano bene il tedesco (la regione era stata sotto dominio germanico prima della Prima Guerra Mondiale).

I matematici polacchi riuscirono a costruire repliche funzionanti della macchina Enigma, soprannominate “Enigma doubles”, e dal gennaio 1933 iniziarono a leggere i messaggi tedeschi. Nel corso degli anni svilupparono tecniche sempre più sofisticate per contrastare i miglioramenti introdotti dai tedeschi: cataloghi di configurazioni, il ciclometro (inventato da Rejewski), i fogli di Zygalski e infine la “bomba” crittologica, un dispositivo elettromeccanico per la ricerca automatica delle configurazioni dei rotori.

Nel 1938 i polacchi disponevano di sei “bombe”, ma quando quell’anno i tedeschi aggiunsero due rotori al set disponibile, sarebbero state necessarie dieci volte più macchine per continuare a decifrare il traffico.

Il passaggio di consegne

Il 26 e 27 luglio 1939, in una conferenza segreta a Pyry, nei pressi di Varsavia, i polacchi condivisero tutte le loro conoscenze e tecniche con i rappresentanti dei servizi segreti francesi e britannici. A ciascuna delegazione fu promessa — e presto consegnata — una replica polacca della macchina Enigma.

Dopo l’invasione tedesca della Polonia nel settembre 1939, i crittoanalisti polacchi furono evacuati in Romania e da lì raggiunsero la Francia, dove ripresero il lavoro in collaborazione con i britannici. Al centro PC Bruno, vicino a Parigi, operava anche un team di sette crittoanalisti spagnoli noto come “Equipo D”, guidato da Antonio Camazón, ex capo del servizio cifra dell’esercito repubblicano spagnolo. Dopo la caduta della Francia nel 1940, il team spagnolo si trasferì prima nella zona di Vichy e poi in Algeria, continuando a contribuire allo sforzo alleato.

Come scrisse Gordon Welchman, capo della Hut 6 a Bletchley Park: “Ultra dalla Hut 6 non sarebbe mai decollata se non avessimo appreso dai polacchi, appena in tempo, i dettagli sia della versione militare tedesca della macchina Enigma commerciale, sia delle procedure operative in uso.”

Bletchley Park

In Gran Bretagna, il lavoro di decrittazione fu centralizzato a Bletchley Park, una tenuta nel Buckinghamshire che divenne il quartier generale del Government Code and Cypher School. Qui, basandosi sulle fondamenta gettate dai polacchi, i crittoanalisti britannici — tra cui il celebre Alan Turing — svilupparono tecniche e macchine sempre più sofisticate.

La “bombe” britannica, evoluzione di quella polacca progettata da Turing e Welchman, divenne lo strumento principale per la decrittazione. Durante la campagna di Norvegia (aprile-giugno 1940), furono catturate tre macchine Enigma intatte appartenenti all’esercito e all’aviazione tedeschi, che dal 17 maggio 1940 furono messe in funzione a Bletchley Park.

Nel corso della guerra, i crittoanalisti britannici decifrarono un vasto numero di messaggi Enigma. Il successo fu reso possibile non solo dalla brillantezza matematica, ma anche da errori procedurali tedeschi, negligenze degli operatori, mancata introduzione sistematica di nuove procedure e dalla cattura alleata di codici e materiale crittografico.

Versione giapponese di Enigma, derivata da un modello commerciale
Versione giapponese di Enigma, derivata da un modello commerciale. Foto di Mark Pellegrini – Own work, CC BY-SA 2.5, Link

L’impatto sulla guerra

Le informazioni ottenute dalla decrittazione di Enigma, classificate con il nome in codice “Ultra”, costituirono una fonte di intelligence di valore inestimabile per lo sforzo bellico alleato.

Ultra fornì informazioni cruciali in numerosi teatri operativi: dalla Battaglia dell’Atlantico, dove permise di individuare e aggirare i branchi di U-Boot tedeschi, alle campagne del Nord Africa, dove le informazioni sui rifornimenti dell’Asse contribuirono alle vittorie britanniche. Le comunicazioni decifrate rivelarono ordini di battaglia, piani operativi, movimenti di truppe e situazioni logistiche del nemico.

Molti storici sostengono che il flusso di intelligence Ultra, derivante dalla decrittazione di Enigma e di altri sistemi cifranti come Lorenz, abbia accorciato significativamente la durata della guerra — secondo alcune stime di due o tre anni — e possa aver alterato il suo esito finale. L’accesso alle comunicazioni più segrete del nemico rappresentò un vantaggio strategico senza precedenti nella storia militare.

Il segreto di Ultra fu mantenuto con estrema cura durante tutto il conflitto e per decenni successivi. Solo nel 1974, con la pubblicazione del libro “The Ultra Secret” di Frederick Winterbotham, il pubblico venne a conoscenza del ruolo svolto dalla decrittazione di Enigma nella vittoria alleata.

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