Cara kerja mesin Enigma: rotor, reflektor, dan papan colok

Apa yang terjadi saat tombol ditekan

Bagaimana cara kerja mesin Enigma? Setiap tombol yang ditekan mengalirkan arus listrik melalui papan colok, tiga rotor, dan sebuah reflektor, lalu kembali lewat rotor dan papan colok untuk menyalakan lampu berhuruf lain. Rotor paling kanan maju satu langkah pada setiap penekanan tombol, sehingga pengawatannya berubah dan huruf yang sama menghasilkan keluaran yang berbeda setiap kali.

Seorang operator radio Jerman pada 1941 memiliki sebuah kotak kayu di mejanya, berukuran sekitar 35 × 29 cm dengan kedalaman 16 cm dalam peti kayu ek, dan berat sekitar 12 kg. Ia menekan satu tombol, satu bohlam kecil menyala di bawah jendela berhuruf, dan seorang prajurit lain menulis huruf itu. Tekan tombol yang sama lagi, dan lampu yang menyala berbeda. Hanya itulah seluruh antarmuka Enigma I, dan model di atas bekerja dengan cara yang sama.

Halaman ini mengikuti arus dari tombol sampai ke lampu, bagian demi bagian, dengan pengawatan asli rotor I sampai V dan reflektor B. Sandi dalam model ini adalah sandi yang sebenarnya: atur seperti yang dilakukan pengirimnya, dan model membaca pesan yang dikirim dari front Rusia pada 7 Juli 1941.

Bagian-bagian yang dilewati arus

Menekan tombol menutup sebuah sakelar. Baterai 4,5 volt di dalam peti mendorong arus melalui rantai berikut:

1. Keyboard: 26 tombol dengan susunan QWERTZ Jerman.
2. Papan colok (Steckerbrett): soket di panel depan. Kabel di antara dua soket menukar kedua huruf itu.
3. Roda masuk: cakram tetap yang meneruskan arus ke rotor. Pada Enigma I pengawatannya lurus, A ke A.
4. Tiga rotor, dari kanan ke kiri. Masing-masing mengacak abjad.
5. Reflektor: setengah roda tetap yang memasangkan huruf dan mengirim arus kembali.
6. Ketiga rotor lagi, dari kiri ke kanan, melalui jalur yang berbeda.
7. Roda masuk dan papan colok lagi, lalu salah satu dari 26 lampu.

Arus melintasi sebuah rotor enam kali dalam perjalanannya, tiga kali masuk dan tiga kali keluar. Seandainya mesin berhenti sampai di sini, ia hanya akan menjadi substitusi tetap, yang bisa dipecahkan anak sekolah dengan pensil dan menghitung huruf. Rahasianya adalah rotornya bergerak.

Mengapa rotor bergerak sebelum lampu menyala

Tombol melakukan dua tugas dalam urutan yang ketat. Beberapa milimeter pertama gerakannya mendorong sebuah pawl ke roda gerigi rotor kanan dan memutar rotor itu 1/26 putaran. Baru di dasar tekanan, tombol menutup kontak listrik. Jadi huruf selalu disandikan dengan rotor pada posisi barunya.

Nyalakan Lihat bagian dalam dan ketik beberapa huruf. Kawat merah dan biru di dalam tiap rotor berpindah ke tempat baru pada setiap penekanan tombol, bahkan ketika Anda menekan tombol yang sama, karena rotor telah berputar dan kawat dalam yang berbeda kini berada di depan kontak tetap.

Di dalam rotor: 26 kawat dengan urutan teracak

Rotor adalah cakram tebal dari bahan penyekat. Sisi kanannya membawa 26 pin berpegas dan sisi kirinya 26 kontak datar. Di dalamnya, 26 kawat berpenyekat menyambungkan tiap pin ke satu kontak. Rotor I, misalnya, mengirim A ke E, B ke K, dan C ke M; daftar lengkapnya EKMFL GDQVZ NTOWY HXUSP AIBRC J. Model ini memakai pengawatan terbitan kelima rotor:

Di sekeliling tepi ada cincin abjad yang dapat digeser dan bertakik. Cincin menentukan huruf mana yang tampak di jendela, dan pengaturan cincin (Ringstellung) menentukan seberapa jauh huruf bergeser terhadap pengawatan. Menggeser cincin satu tempat berpengaruh pada pengawatan sama seperti memutar inti satu tempat sementara hurufnya diam.

Reflektor, dan mengapa tak ada huruf yang menjadi dirinya sendiri

Reflektor B menghubungkan 26 kontak menjadi 13 pasang: A dengan Y, B dengan R, C dengan U, dan seterusnya (YRUHQ SLDPX NGOKM IEBFZ CWVJA T). Arus yang tiba di A keluar di Y dan kembali melalui ketiga rotor.

Hal ini membawa dua akibat. Yang baik bagi operator: mesin ini kebalikan dirinya sendiri. Jika A menjadi B pada suatu pengaturan, maka B menjadi A pada pengaturan yang sama, sehingga mesin dan prosedur yang sama menguraikan pesan. Yang buruk: sebuah huruf tidak pernah bisa menjadi dirinya sendiri. Jalur kembali tidak bisa berakhir di tempat jalur pergi dimulai, karena reflektor tidak pernah menghubungkan sebuah kontak dengan dirinya sendiri. Di model ini Anda bisa mengetik 1000 huruf dan tidak akan pernah melihat lampu sama dengan tombol yang Anda tekan. Pemecah sandi memakai ini untuk menyingkirkan posisi sebuah kata tebakan (crib): jika tebakan itu menaruh sebuah huruf di atas huruf yang sama pada teks sandi, posisi itu mustahil.

Gerak langkah, takik, dan langkah ganda

Rotor kanan maju pada setiap penekanan tombol. Ketika ia melewati posisi takiknya (V untuk rotor III), ia membawa rotor tengah maju satu langkah. Ketika rotor tengah melewati takiknya sendiri, ia membawa rotor kiri.

Mekanisme ini punya keanehan. Pawl yang mendorong rotor kiri bertumpu pada takik rotor tengah, dan saat mendorong, pawl itu ikut menyeret rotor tengah. Maka rotor tengah maju dua kali pada dua penekanan tombol berturut-turut. Langkah 5 pada tur menunjukkannya dengan rotor I, II, dan III yang mulai di ADU:

• ADU menjadi ADV (rotor kanan mencapai takiknya di V)
• ADV menjadi AEW (rotor tengah terbawa ke E, takiknya sendiri)
• AEW menjadi BFX (rotor tengah maju lagi, dan membawa rotor kiri)
• BFX menjadi BFY

Karena langkah ganda, rotor tengah hanya punya 25 posisi berbeda dalam satu siklus, bukan 26. Mesin berulang setelah 26 × 25 × 26 = 16.900 penekanan tombol. Kode model ini dijalankan satu siklus penuh dan kembali ke awal tepat setelah 16.900 langkah.

Mengikuti satu huruf dari A ke B

Atur I-II-III di AAA, tanpa kabel, dan tekan A. Rotor kanan maju lebih dulu, sehingga jendela membaca AAB. Lalu arus berjalan:

Ketik A empat kali lagi dan lampu menunjukkan D, Z, G, dan O. Deretan AAAAA yang menjadi BDZGO adalah uji standar untuk simulator Enigma, dan model ini lulus. Dengan cincin diatur ke BBB, kelima tombol yang sama menghasilkan EWTYX, uji terbitan lain yang juga lulus oleh kode model.

Berapa banyak cara mengatur mesin

Operator angkatan darat harus mengatur empat hal dari lembar kunci harian. Angka di bawah ini dihitung, dan rumusnya diberikan agar Anda dapat memeriksanya.

• Urutan rotor: tiga dari lima rotor dengan urutan tertentu, 5 × 4 × 3 = 60.
• Posisi awal: 26 × 26 × 26 = 17.576.
• Papan colok dengan sepuluh kabel: pilih sepuluh pasang dari 26 huruf. Jumlahnya 26! / (6! × 10! × 2^10) = 150.738.274.937.250. Angka 6! mewakili enam huruf yang tidak dicolok, 10! urutan kabel, dan 2^10 kedua ujung tiap kabel.

Dikalikan: 60 × 17.576 × 150.738.274.937.250 = 158.962.555.217.826.360.000, sekitar 1,6 × 10^20, atau kira-kira 2^67. Pengaturan cincin rotor tengah dan kanan mengubah saat terjadinya perpindahan, yang melipatkan totalnya hingga 26 × 26 = 676 kali lagi, menjadi sekitar 1,07 × 10^23.

Papan colok menyumbang sebagian besar angka itu. Sepuluh kabel bahkan bukan jumlah maksimum: sebelas kabel akan memberi 205.552.193.096.250 pasangan. Sebelum Januari 1939 angkatan darat hanya memakai enam kabel, yang memberi 100.391.791.500.

Ruang kunci yang besar tidak sama dengan sandi yang kuat. Rotor, yang tampak seperti bagian yang cerdik, hanya menyumbang 60 × 17.576 = 1.054.560 pengaturan. Mesin pemecah sandi di Bletchley Park menyerang bagian itu tepat, dan menangani papan colok dengan logika.

Menyandikan dan menguraikan adalah tindakan yang sama

Ketik HALLO pada I-II-III, AAA tanpa kabel dan lampu menyalakan IDBDA. Tekan Kembali ke awal dan ketik IDBDA: lampu mengeja HALLO. Tombol Ketik ulang dari lampu melakukannya untuk Anda. Karena adanya reflektor, penerima tidak memerlukan mode penguraian tersendiri. Ia mengatur rotor, cincin, colokan, dan posisi awal yang sama lalu mengetik teks sandi.

Dalam pemakaian masa perang, posisi awal tiap pesan disandikan juga. Operator memilih tiga huruf (kunci pesan), menyandikannya pada pengaturan dasar hari itu, mengirim hasilnya di awal pesan, lalu memutar rotor ke kunci pesannya. Pesan 1941 pada langkah tur pertama memakai kunci pesan BLA, rotor II, IV, dan V, cincin B U L, dan sepuluh kabel (AV BS CG DL FU HZ IN KM OW RX). Kata-kata pertamanya berbunyi AUFKL XABTE ILUNG XVONX KURTI NOWA, dengan X sebagai spasi: sebuah unit pengintai yang melapor dari Kurtinowa, dekat Sebezh.

Perbedaan model dengan mesin asli

• Tutup, filter lampu, dan jendela tutup dilepas agar rotor terlihat.
• Kabel colok menggantung lebih rendah daripada yang asli agar tidak menutupi soket. Colokan asli punya dua pin dengan ketebalan berbeda, itulah sebabnya satu kabel menukar kedua arah.
• Jalur arus merah dan biru digambar sebagai garis langsung. Di dalam mesin asli, kawat-kawat berjalan melalui alas dalam seikat kabel tetap.
• Tombol mesin asli juga mengalihkan rangkaian lampu, sehingga tombol yang ditekan tidak dapat menyalakan lampunya sendiri. Model melakukannya dalam logika tetapi tidak dalam gambar.
• Petinya adalah Enigma I. Ketika Anda memilih M3 angkatan laut di lab, rotor VI sampai VIII dan reflektor C dihitung dengan tepat, tetapi kotaknya tetap sama. Ketika Anda memilih M4, roda keempat dan reflektor tipis dihitung dan disebut pada label reflektor; gambarnya masih menampilkan tiga rotor.
• Cahaya yang berjalan pada Ikuti arus bergerak dengan kecepatan jalan kaki. Arus asli melintasi mesin dalam beberapa nanodetik.

Bagaimana Enigma dipecahkan

Arthur Scherbius mengajukan paten mesin sandi rotor pada 23 Februari 1918. Angkatan laut Jerman memakai mesin itu pada 1926 dan angkatan darat menambahkan papan colok pada 1928. Pada Desember 1932 matematikawan Polandia Marian Rejewski menemukan pengawatan rotor dengan teori permutasi. Ia dibantu: buku panduan Jerman dan daftar kunci harian yang dijual oleh seorang mata-mata di Berlin, Hans-Thilo Schmidt, kepada intelijen Prancis. Polandia membuat tiruannya sendiri dan sebuah alat bernama sikometer, lalu membaca banyak lalu lintas pesan Jerman selama 1930-an.

Pada 15 Desember 1938 angkatan darat menambahkan rotor IV dan V, menaikkan urutan rotor dari 6 menjadi 60, dan pada Januari 1939 jumlah kabel colok naik dari enam. Pada 26 dan 27 Juli 1939, di Pyry dekat Warsawa, Biro Sandi Polandia menyerahkan metodenya dan mesin-mesin rekonstruksi kepada perwira Prancis dan Inggris. Di Bletchley Park, Alan Turing dan Gordon Welchman merancang bombe, mesin elektromekanis yang menguji posisi rotor terhadap sebuah crib. Yang pertama, bernama Victory, tiba pada 18 Maret 1940. Yang kedua, dengan papan diagonal Welchman, datang pada 8 Agustus 1940.

Coba sendiri di lab

Di bawah kontrol ada lab dengan enam alat. Tak satu pun merupakan simulasi terpisah: masing-masing menjalankan kode sandi yang sama dengan mesin di atas, kode yang diperiksa terhadap pesan 1941.

Atur mesin. Pilih model, tiga rotor, reflektor, pengaturan cincin, dan posisi awal. Papan colok adalah deretan 26 soket. Seret dari satu soket ke soket lain untuk memasang kabel, atau ketuk dua soket bergantian. Ketuk soket yang terpasang untuk mencabut kabelnya. Anda juga dapat mengetuk soket kuningan di bagian depan mesin 3D. Setiap perubahan mengosongkan pita, karena teks sandi hanya bermakna bersama pengaturan yang membuatnya.

Ikuti arus. Nyalakan ini dan tekan sebuah tombol. Rotor maju lebih dulu, lalu cahaya kecil meninggalkan tombol, menyeberang ke soket colok, bertukar jika ada kabel di sana, masuk ke roda masuk, dan melewati rotor kanan, tengah, dan kiri. Di reflektor ia berbalik dan kembali lewat rotor kiri, tengah, dan kanan melalui jalur lain, ke papan colok dan naik ke lampu. Jalur di bagian atas panggung menyalakan tiap perhentian saat cahaya melewatinya. Coba dengan Lihat bagian dalam menyala: badan rotor menjadi tembus pandang dan Anda dapat melihat cahaya melompat di antara kontak.

Langkah ganda gerak lambat. Ini mengatur rotor I-II-III di ADU, memperlambat gerak rotor, dan menekan A tiga kali. Catatan di bawahnya merekam rotor mana yang bergerak pada tiap tombol: ADU ke ADV hanya menggerakkan rotor kanan, ADV ke AEW menggerakkan rotor kanan dan tengah, dan AEW ke BFX menggerakkan ketiganya. Rotor tengah bergerak pada dua penekanan tombol berturut-turut.

Huruf tak pernah menjadi dirinya sendiri. Satu tombol menekan A sepuluh ribu kali, tiap kali dengan pengaturan acak baru dan sepuluh kabel acak, lalu menggambar seberapa sering tiap lampu menyala. Batang A selalu kosong. Ke-25 batang lainnya berada di sekitar 400, karena 10.000 / 25 = 400. Dalam satu kali jalan di halaman ini nilainya berkisar dari 343 sampai 444. Batang kosong itulah kelemahan yang dimanfaatkan pemecah sandi.

Menyandikan dan menguraikan. Tulis pesan dan tekan Sandikan. Lalu tekan Uraikan hasilnya: pengaturan yang sama mengubah teks sandi kembali menjadi pesan Anda, dan barisnya menyatakannya. Ketik di mesin mengirim pesan melalui model 3D huruf demi huruf.

Berapa banyak pengaturan. Sebuah tabel mengalikan bagian-bagian kunci untuk tiap model. Anda dapat menggeser jumlah kabel colok dari 0 sampai 13 dan melihat totalnya berubah. Semua angka berupa bilangan bulat tepat, dan rumus yang sama juga dihitung dengan tangan.

Mesin angkatan laut: tiga dari delapan rotor, lalu empat roda

Angkatan laut Jerman lebih berhati-hati dengan Enigma daripada angkatan darat. M3 memakai rotor I sampai V yang sama dan menambahkan tiga rotor miliknya sendiri, VI, VII, dan VIII. Rotor angkatan laut ini masing-masing punya dua takik, di Z dan di M, sehingga rotor berikutnya berputar dua kali per putaran, bukan sekali. Dengan delapan rotor untuk dipilih tiga, ada 8 × 7 × 6 = 336 urutan rotor, bukan 60. Angkatan laut juga memakai reflektor C selain B.

Memasukkan angka-angka itu ke dalam perkalian yang sama seperti tadi (336 urutan rotor, 2 reflektor, 17.576 posisi awal, 676 pengaturan cincin, dan sepuluh kabel) memberi 1.203.537.298.065.206.936.832.000, sekitar 1,2 × 10^24.

Pada 1942 mesin U-boat berubah lagi. Petinya tak punya ruang untuk rotor keempat, jadi reflektor dibuat tipis dan sebuah roda tipis, Beta atau Gamma, ditempatkan di antara reflektor dan rotor kiri. Roda keempat ini dapat diatur dengan tangan tetapi tidak pernah bergerak. Inggris menamai lalu lintas U-boat yang baru itu Shark. International Spy Museum, yang memamerkan mesin empat rotor buatan Jerman untuk Jepang, mencatat bahwa Shark butuh hampir setahun untuk dipecahkan lagi.

Roda keempat punya kemudahan tersembunyi. Atur Beta ke A dengan reflektor tipis B, dan M4 menyandikan persis seperti mesin tiga rotor dengan reflektor B yang lama. Kesamaan yang sama berlaku untuk Gamma dengan reflektor tipis C. Artinya U-boat tetap dapat membaca pesan dari stasiun darat yang memakai mesin tiga rotor. Dengan roda keempat yang bebas mengambil 26 posisi dan dua pilihan roda, hitungan M4 di lab naik menjadi sekitar 6,3 × 10^25.

Crib: menebak teks asli

Crib adalah potongan teks asli yang Anda perkirakan ada dalam sebuah pesan. Laporan cuaca dimulai dengan kata-kata Jerman yang sama setiap hari. Satuan melapor dalam format tetap, dan sebagian mengirim baris "tidak ada yang dilaporkan" yang sama malam demi malam.

Tugas pertama adalah menjajarkan crib dengan teks sandi. Di sini reflektor membantu pemecah sandi. Karena tidak ada huruf yang bisa tersandi menjadi dirinya sendiri, crib tidak bisa berada di mana pun huruf crib sama dengan huruf sandi di bawahnya. Ambil 96 huruf pertama pesan 1941 di halaman ini dan awal teks aslinya yang sebenarnya, AUFKLXABTEILUNG, sepanjang 15 huruf. Ada 82 tempat crib itu bisa dimulai. Di 40 di antaranya setidaknya satu huruf bertabrakan, sehingga hanya 42 yang tersisa, dan posisi 0, yang benar, termasuk di antaranya. Dengan crib yang lebih panjang, pemangkasannya lebih besar.

Crib yang sudah dijajarkan menghasilkan pasangan huruf: teks asli A menjadi sandi E pada langkah 1, U menjadi D pada langkah 2, dan seterusnya. Pasangan-pasangan itu adalah masukan bombe.

Bombe di Bletchley Park

Bomba Polandia tahun 1938 bekerja dengan mengenali kunci pesan yang digandakan di awal setiap pesan. Ketika Jerman berhenti menggandakan kunci dan menambah rotor, cara itu gagal. Alan Turing merancang mesin baru yang bekerja dari crib.

Sebuah bombe membawa banyak set drum yang menyalin rotor Enigma. Untuk satu urutan rotor ia menelusuri seluruh 17.576 posisi awal. Pada tiap posisi ia menguji apakah pasangan huruf dari crib dapat semuanya benar bersama dengan suatu papan colok. Sebagian besar posisi segera menghasilkan kontradiksi, dan mesin berpindah. Ketika berhenti, operator mencatat posisi dan tebakan papan colok lalu memeriksanya dengan tangan pada tiruan Typex atau Enigma.

Gordon Welchman menambahkan papan diagonal. Papan ini memasukkan kenyataan bahwa kabel colok menukar dua arah, jadi jika A dicolok ke V maka V dicolok ke A. Itu memangkas perhentian palsu secara tajam. Menurut The National Museum of Computing, bombe pertama, Victory, mulai bekerja pada Maret 1940, yang pertama dengan papan diagonal, Agnus Dei, pada Agustus 1940, dan pada akhir perang sekitar 1.676 Wren dan 263 personel RAF menjalankan 211 bombe. Museum itu mengoperasikan rekonstruksi yang masih berfungsi.

Setelah kunci harian ditemukan, ribuan pesan masih harus diuraikan. Bletchley Park memakai mesin Typex Inggris yang disesuaikan agar berperilaku seperti Enigma untuk pekerjaan itu.

Mesin rotor lain: Typex dan SIGABA

Inggris membeli dua Enigma komersial pada 1928. Kementerian Udara lalu meminta pembuat teleprinter Creed & Company membuat tiruan yang disempurnakan, dan mesin Typex Mark I pertama sampai ke RAF pada awal 1937. Typex punya lima rotor, dua di antaranya diam saat mengetik, dan mencetak pada pita kertas, bukan menyalakan lampu. Mark 22 mendapat papan colok, itulah sebabnya ia dapat meniru Enigma. Imperial War Museums mencatat bahwa Jerman menyita sedikitnya dua mesin Typex tetapi tidak pernah memecahkannya, dan mesin itu tetap bertugas sampai awal 1960-an.

SIGABA milik Angkatan Darat AS, yang disebut ECM oleh Angkatan Laut AS, juga memakai rotor berkabel. Frank Rowlett memberinya gerak langkah yang begitu rumit sehingga tampak acak. National Cryptologic Museum milik NSA mencatat bahwa ini satu-satunya sistem mesin dalam perang yang tidak pernah dipecahkan musuh. Sejak November 1943 mesin ECM dan Typex yang disesuaikan bekerja bersama sebagai Mesin Sandi Gabungan, sehingga kapal Inggris dan Amerika dapat berbagi pesan.

Titik lemah Enigma bukanlah pemakaian rotor. Melainkan gerak langkahnya yang teratur, reflektor, dan kebiasaan operatornya. Daftar 50 mesin, tokoh, dan metode di lab mengikuti kisah itu dengan sumber untuk setiap entri.

Mengapa tiga belas kabel memberi pengaturan lebih sedikit daripada sebelas

Mengisi setiap soket papan colok tampak seperti pilihan teraman. Namun jumlahnya turun setelah sebelas kabel. Untuk melihat sebabnya, sebut jumlah susunan dengan n kabel P(n). Membandingkan dua nilai berurutan dari rumus faktorial di atas menghapus hampir semuanya:

P(n + 1) / P(n) = (26 − 2n)(25 − 2n) / (2(n + 1)).

Pada sepuluh kabel, enam soket masih bebas. Menambahkan kabel kesebelas memberi rasio 6 × 5 / 22 = 15/11, sehingga jumlahnya naik dari 150.738.274.937.250 menjadi 205.552.193.096.250. Pada sebelas kabel, empat soket tersisa. Rasio berikutnya adalah 4 × 3 / 24 = 1/2, jadi dua belas kabel memberi 102.776.096.548.125 susunan. Rasio terakhir adalah 2 × 1 / 26 = 1/13: tiga belas kabel menyisakan hanya 7.905.853.580.625 susunan. Ini adalah hitungan papan lengkap yang mungkin, bukan jumlah cara menambah satu kabel pada papan tertentu.

Mengapa dibagi n + 1? Setiap papan jadi dapat dicapai dengan mencabut salah satu dari n + 1 kabelnya lalu memasangnya kembali. Menghitung semua penambahan yang mungkin tanpa pembagian itu akan menghitung papan jadi yang sama berkali-kali. Faktor 2 mencegah dua arah satu kabel dihitung terpisah. Kabel yang menghubungkan A ke B adalah sambungan yang sama dengan kabel yang menghubungkan B ke A.

Di penghitung pengaturan, biarkan model mesin tidak berubah dan geser penggeser kabel dari 10 sampai 13. Semua faktor lain tetap, jadi totalnya mengikuti naik dan turun yang sama. Ini menguji asumsi penghitungan, bukan waktu yang dibutuhkan untuk memecahkan sebuah pesan. Sebelas kabel memaksimalkan ruang pencarian khusus ini; itu saja tidak membuktikan bahwa sebelas kabel memberi sandi praktis terkuat. Handout kombinatorik Cornell University menurunkan rumus dasarnya dari pemilihan soket dan pemasangannya.

Memecahkan pesan di tahap bombe

Nyalakan tahap bombe dan Enigma digantikan model bombe. Bagian depannya membawa 108 drum dalam tiga bank. The National Museum of Computing menggambarkan mesin ini begini: tiap set vertikal berisi tiga drum menjalankan tugas rotor satu Enigma, sehingga bagian depan memuat 36 Enigma. Drum pada model berputar mengikuti penelusuran, dan drum samping menunjukkan posisi yang sedang diuji.

Pesan di panggung adalah laporan cuaca U-boat rekaan, disandikan dengan kunci harian yang dirahasiakan halaman ini sampai akhir. Tebakannya adalah pesan itu memuat WETTERVORHERSAGE, ramalan cuaca, kata yang disebut museum itu sebagai ciri khas crib angkatan laut. Panel pertama menggeser crib itu sepanjang teks sandi. Di mana pun huruf crib berada di atas huruf sandi yang sama, huruf itu menjadi merah dan posisinya disingkirkan, sebab Enigma tidak pernah menyandikan huruf menjadi dirinya sendiri. Dari 20 posisi pertama, 12 bertahan. Yang benar adalah posisi 8.

Tekan "Buat menu di sini" dan panel menggambar menu. Setiap huruf crib dan huruf sandi di bawahnya dihubungkan oleh garis yang bertanda tempatnya dalam pesan. Crib ini menghasilkan 15 huruf, 16 garis, dan 3 simpul tertutup. Huruf yang paling banyak terhubung, E, menjadi huruf masukan. Simpul paling penting. Tebakan tentang pasangan colok E dapat diikuti mengelilingi sebuah simpul dan harus kembali dengan hasil yang sepakat dengan dirinya sendiri, jadi setiap simpul adalah satu ujian lagi yang bisa gagal dilalui tebakan yang salah.

Lalu penelusuran. Untuk satu urutan rotor, bombe menelusuri seluruh 17.576 posisi drum. Pada tiap posisi ia menganggap E dicolok ke suatu huruf, mengikuti tebakan itu melalui setiap pengacak pada menu, dan memakai papan diagonal Welchman (jika E dicolok ke w, maka W dicolok ke e) untuk menyebarkannya lebih jauh. Tebakan yang salah segera menyiratkan bahwa E dicolok ke semua huruf sekaligus, yang mustahil, dan drum pun bergerak lagi. Bombe berhenti hanya di tempat sebuah tebakan bertahan. Model melakukan ujian yang sama secara penuh, sehingga perhentiannya adalah hasil nyata dari sandi, bukan animasi berskenario. Tiap perhentian lalu diperiksa seperti yang dilakukan mesin pemeriksa: jika ada huruf yang butuh dua pasangan, itu perhentian palsu. Dengan urutan benar II-V-III, penelusuran berhenti satu kali, di YIV, dan pemeriksaannya lolos. Ketiga urutan lain pada panel tidak memberi perhentian sama sekali.

Perhentian itu memberi posisi drum dan pasangan colok setiap huruf menu. Tekan "Uraikan dengan perhentian ini" dan sebagian besar pesan keluar terbaca, dengan beberapa huruf salah: ANUFDXXWETTERVORHERSAGE. Kesalahan itu berada pada tiga kabel yang hurufnya tidak pernah muncul di menu. Menemukannya dari teks yang setengah terbaca adalah langkah terakhir, dan salah satu tugas di lab.

Dua hal disederhanakan. Pengaturan cincin dibuat tetap di A, karena bombe mencari posisi drum dan cincin hanya menggeser huruf yang tampak di jendela. Dan pengacak model bergerak persis seperti Enigma, termasuk rotor tengah, alih-alih menyalin gigi drum bombe sendiri. Museum itu memberi kecepatan mesin asli: drum teratas berputar 97,5 putaran per menit, jadi satu penelusuran tanpa perhentian memakan sedikitnya 10,4 menit. Penggeser kecepatan menjalankan model pada laju itu atau hingga seribu kali lebih cepat.

Lorenz dan Colossus: sandi Jerman yang lain

Komando Tinggi Angkatan Darat Jerman tidak memakai Enigma untuk pesan terpentingnya. Mereka memakai Lorenz SZ40 dan SZ42, alat tambahan yang menyandikan lalu lintas teleprinter. Bletchley Park menamai sistem itu Tunny. Teleprinter mengirim tiap karakter sebagai lima sinyal hidup dan mati, dan Lorenz menambahkan lima bit kunci dari dua belas roda. Lima roda chi, dengan 41, 31, 29, 26, dan 23 gigi, bergerak pada setiap karakter. Lima roda psi bergerak hanya jika kedua roda motor mengizinkan. Gigi yang naik memberi 1 dan gigi yang turun 0, dan kuncinya adalah chi ditambah psi.

Tahap Lorenz memperlihatkan kedua belas roda dengan seluruh 501 giginya. "Satu karakter" menggerakkannya satu langkah. Tabel menunjukkan bit chi, bit psi, dan bit kunci yang dihasilkannya, serta apakah roda psi bergerak. Pola gigi pada model bersifat acak, dan motor mengikuti aturan SZ40 yang sederhana tanpa pembatasan yang datang kemudian, jadi anggaplah ini diagram kerja, bukan salinan satu mesin.

Menurut Crypto Museum, seorang operator mengirim pesan panjang dua kali pada Agustus 1941 dengan pengaturan roda yang sama dan mengetiknya sedikit berbeda pada kali kedua. Dari pasangan itu pemecah sandi mendapatkan hampir 4000 karakter kunci, dan Bill Tutte menemukan logika mesin itu pada Januari 1942 tanpa pernah melihatnya. Agar dapat mengatur roda untuk tiap pesan baru dengan cukup cepat, Tommy Flowers membangun Colossus, mesin elektronik dengan lebih dari 1700 tabung vakum yang membaca teks sandi dari pita kertas. Yang pertama tiba di Bletchley Park pada Januari 1944. Pada akhir perang, kata The National Museum of Computing, sepuluh Colossus dan 550 orang telah menguraikan 63 juta karakter.

Lima puluh mesin, tokoh, dan metode

Katalog di lab kini memuat 50 entri, masing-masing dengan sumbernya, dan dapat dicari serta disaring menurut jenis. Entri mesin membuka kartu perbandingan di samping Enigma I. Kartu itu membandingkan cara tiap mesin mengacak, bagian yang bergerak, kontak atau hurufnya, tahun pemakaiannya, dan apakah ia terpecahkan. Mesin Purple Jepang memakai sakelar langkah telepon, bukan rotor, dan pemecah sandi Angkatan Darat AS membangunnya ulang pada 1940 tanpa pernah melihatnya, menurut National Cryptologic Museum milik NSA. M-209 adalah mesin roda pin seukuran saku. Jerman kadang bisa memecahkan satu pesannya dalam sekitar empat jam, yang dapat diterima untuk perintah yang kehilangan nilainya dalam hitungan jam, dan mesin ini masih dipakai dalam Perang Korea. KL-7 tahun 1952, yang penggunanya termasuk Korea Selatan, dan Fialka Soviet tahun 1956 membawa gagasan rotor ke Perang Dingin dengan lebih banyak rotor dan gerak langkah yang lebih rumit.