Mesin Enigma: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
baru |
Reno-Sifana (bicara | kontrib) k Memperbaiki artikel |
||
| (59 revisi perantara oleh 42 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
{{Terjemahan buruk}}[[
[[Berkas:Enigma_(crittografia)_-_Museo_scienza_e_tecnologia_Milano.jpg|jmpl|Model Militer Enigma I, digunakan sejak tahun 1930]]
'''Mesin Enigma''' adalah mesin [[Sandi (kriptografi)|penyandi]] yang dikembangkan dan digunakan pada awal hingga pertengahan abad ke-20 untuk melindungi komunikasi [[perdagangan|komersial]], diplomatik, dan militer. Ini digunakan secara luas oleh [[Jerman Nazi|Nazi Jerman]] selama [[Perang Dunia II]], di semua cabang [[Wehrmacht|militer Jerman]]. Mesin Enigma dianggap sangat aman sehingga digunakan untuk mengenkripsi pesan paling rahasia.<ref>{{Cite web|title=EnigmaHistory|url=https://www.cryptomuseum.com/crypto/enigma/hist.htm|website=cryptomuseum.com|access-date=2020-12-16}}</ref> Enigma dipatenkan oleh [[insinyur]] [[Jerman]] [[Arthur Scherbius]]. Secara teknis, mesin Enigma termasuk keluarga [[mesin rotor]] [[elektromekanik]], yang memiliki berbagai model. Nama ''Enigma'' diambil dari kata [[Bahasa Latin|Latin]] ''aenigma'', yang artinya [[teka-teki]].
Versi Enigma yang paling terkenal adalah yang digunakan oleh [[Wehrmacht]] (tentara Jerman Nazi). Mesin ini, mulai digunakan oleh Nazi pada 1928, pada awalnya dianggap sebagai mesin [[kriptografi]] teraman di dunia,
Mesin Enigma ini adalah kombinasi dari sistem mekanikal dan elektrikal. di mana sisi mekanical adalah 4 buah rotor. dengan rincian, rotor kanan, rotor tengah, rotor kiri dan rotor reflektor.
{{TOC limit|3}}
== Sejarah ==
Mesin Enigma ditemukan oleh insinyur Jerman [[Arthur Scherbius]] pada akhir [[Perang Dunia I|Perang Dunia I.]]<ref name="Singh2011">{{Cite book|last=Singh|first=Simon|date=26 January 2011|url={{google books | plainurl=y | id=fbp9V9dkaNkC}}|title=The Code Book: The Science of Secrecy from Ancient Egypt to Quantum Cryptography|publisher=Knopf Doubleday Publishing Group|isbn=978-0-307-78784-2}}</ref> Perusahaan Jerman Scherbius & Ritter, yang didirikan oleh Scherbius, mematenkan ide untuk mesin sandi pada tahun 1918 dan mulai memasarkan produk jadi dengan nama merek ''Enigma'' pada tahun 1923, yang awalnya ditujukan untuk pasar komersial.<ref>{{Cite web|title=History of the Enigma|url=http://www.cryptomuseum.com/crypto/enigma/hist.htm|publisher=Crypto Museum|access-date=1 December 2017}}</ref> Model awal digunakan secara komersial sejak awal tahun 1920-an, dan diadopsi oleh militer dan layanan pemerintah di beberapa negara, terutama [[Jerman Nazi|Nazi Jerman]] sebelum dan selama [[Perang Dunia II]].<ref>{{Cite web|last=Lord|first=Bob|year=1998–2010|title=Enigma Manual|url=http://www.ilord.com/enigma-manuals|access-date=31 May 2011}}</ref>
Beberapa model Enigma diproduksi,<ref>{{Cite journal|last=Hamer|first=David H.|last2=Sullivan|first2=Geoff|last3=Weierud|first3=Frode|date=July 1998|title=Enigma Variations: An Extended Family of Machines|url=http://www.math.utoledo.edu/~codenth/Cryptanalysis/crypt_machs/ESIM/enigvar2.PDF|journal=Cryptologia|volume=XXII|issue=3|pages=211–229|doi=10.1080/0161-119891886885|issn=0161-1194|access-date=18 February 2016}}</ref> tetapi model [[Wehrmacht|militer Jerman]], yang memiliki [[papan colokan]], adalah yang paling rumit. Model Jepang dan Italia juga digunakan.<ref>{{Cite web|title=Four Rotor Enigma Machine|url=https://www.spymuseum.org/exhibition-experiences/about-the-collection/collection-highlights/four-rotor-enigma-machine/|website=International Spy Museum|language=en|access-date=2023-02-21}}</ref> Dengan diadopsinya (dalam bentuk yang sedikit dimodifikasi) oleh Angkatan Laut Jerman pada tahun 1926 dan Angkatan Darat dan Angkatan Udara Jerman segera setelahnya, nama ''Enigma'' menjadi dikenal luas di kalangan militer. Perencanaan militer Jerman sebelum perang menekankan kekuatan dan taktik yang cepat dan bergerak, yang kemudian dikenal sebagai [[blitzkrieg]], yang bergantung pada komunikasi radio untuk komando dan koordinasi. Karena musuh kemungkinan besar akan menyadap sinyal radio, pesan harus dilindungi dengan enkripsi yang aman. Kompak dan mudah dibawa, mesin Enigma memenuhi kebutuhan itu.
=== Memecahkan Enigma ===
Mata-mata [[Republik Prancis Ketiga|Prancis]] [[Hans Thilo Schmidt, seorang penulis|Hans-Thilo Schmidt]] memperoleh akses ke materi sandi Jerman yang mencakup kunci harian yang digunakan pada bulan September dan Oktober 1932. Tombol-tombol tersebut termasuk pengaturan papan colokan. Orang Prancis menyerahkan materi itu ke [[Republik Polandia Kedua|orang Polandia]]. Sekitar bulan Desember 1932, [[Marian Rejewski]], seorang matematikawan dan [[Analisis kriptografi|kriptolog]] Polandia di [[Biuro Szyfrów|Biro Sandi Polandia]], menggunakan teori permutasi,{{Sfn|Rejewski|1980}} dan kelemahan dalam prosedur penyandian pesan militer Jerman, untuk memecahkan kunci pesan mesin Enigma plug-in.{{Sfn|Vázquez|Jiménez–Seral|2018}} Rejewski menggunakan materi yang disediakan Prancis dan lalu lintas pesan yang terjadi pada bulan September dan Oktober untuk memecahkan kabel rotor yang tidak diketahui. Akibatnya matematikawan Polandia mampu membangun mesin Enigma mereka sendiri yang dijuluki "[[Enigma Polandia ganda|Enigma doubles]]". Rejewski dibantu oleh rekan matematikawan-kriptolog [[Jerzy Rozycki|Jerzy Różycki]] dan [[Henryk Zygalski]], keduanya direkrut bersama Rejewski dari [[Universitas Adam Mickiewicz di Poznań|Universitas Poznań]], yang dipilih karena pengetahuan mahasiswanya tentang bahasa Jerman, karena wilayah itu dikuasai [[Kekaisaran Jerman|Jerman]] sebelum Perang Dunia I. Biro Sandi Polandia mengembangkan teknik untuk mengalahkan papan penyambung dan menemukan semua komponen kunci harian, yang memungkinkan Biro Sandi untuk membaca pesan Enigma Jerman mulai Januari 1933.<ref>Władysław Kozaczuk, ''Enigma: How the German Machine Cipher was Broken, and how it was Read by the Allies in World War Two'', edited and translated by Christopher Kasparek, Frederick, Maryland, University Publications of America, 1984, ISBN 978-0-89093-547-7, p. 21.</ref>
Seiring berjalannya waktu, prosedur kriptografi Jerman membaik, dan Biro Sandi mengembangkan teknik dan merancang perangkat mekanis untuk terus membaca lalu lintas Enigma. Sebagai bagian dari upaya tersebut, orang Polandia memanfaatkan keanehan rotor, menyusun katalog, membuat [[Sikometer|siklometer]] (diciptakan oleh Rejewski) untuk membantu membuat katalog dengan 100.000 entri, menemukan dan memproduksi [[lembaran Zygalski]], dan membangun [[Bomba (kriptografi)|''bomba'']] kriptologi elektromekanis (diciptakan oleh Rejewski) untuk mencari pengaturan rotor. Pada tahun 1938, Polandia memiliki enam ''bomby'' (jamak dari ''bomba''), tetapi ketika tahun itu Jerman menambahkan dua rotor lagi, maka dibutuhkan sepuluh kali lebih banyak ''bomby'' untuk membaca lalu lintas.{{Sfn|Kozaczuk|1984|p=63}}
Pada tanggal 26 dan 27 Juli 1939,{{Sfn|Erskine|2006|pp=294–305}} di [[Pyry, Warsaw|Pyry]], tepatnya di sebelah selatan [[Warsawa]], Polandia menginisiasi perwakilan [[intelijen militer]] Prancis dan Inggris ke dalam [[Kriptanalisis Enigma|teknik dan peralatan dekripsi Enigma]] Polandia, termasuk lembaran Zygalski dan bom kriptologi, dan menjanjikan setiap delegasi sebuah Enigma hasil rekonstruksi Polandia (perangkat tersebut segera dikirimkan).{{Sfn|Kozaczuk|1984|pp=59–60, 236}}
Pada bulan September 1939, Misi Militer Inggris 4, yang meliputi [[Colin Gubbins]] dan [[Vera Atkins]], pergi ke Polandia, bermaksud untuk mengevakuasi pemecah sandi [[Marian Rejewski]], [[Jerzy Rozycki|Jerzy Różycki]], dan [[Henryk Zygalski]] dari negara tersebut. Namun, para ahli kriptologi telah dievakuasi oleh atasan mereka sendiri ke Rumania, yang saat itu merupakan negara sekutu Polandia. Dalam perjalanan, demi alasan keamanan, personel Biro Sandi Polandia sengaja menghancurkan catatan dan peralatan mereka. Dari Rumania mereka melanjutkan perjalanan ke Perancis, di mana mereka melanjutkan pekerjaan kriptologi mereka, berkolaborasi melalui teletype dengan [[Britania Raya|Inggris]], yang mulai bekerja mendekripsi pesan Enigma Jerman, menggunakan peralatan dan teknik Polandia.{{Sfn|Kozaczuk|1984|pp=69–94}}
[[Gordon Welchman]], yang menjadi kepala [[Pondok 6|Hut 6]] di Bletchley Park, menulis: "Hut 6 [[Ultra]] tidak akan pernah bisa berjalan jika kami tidak belajar dari Polandia, tepat pada waktunya, detail dari versi militer Jerman dari mesin Enigma komersial, dan prosedur operasi yang digunakan." Transfer teori dan teknologi Polandia di Pyry membentuk dasar penting untuk upaya dekripsi Enigma Inggris Perang Dunia II berikutnya di [[Taman Bletchley|Bletchley Park]], tempat Welchman bekerja.{{Sfn|Welchman|1982|p=289}}
Selama perang, ahli kriptologi Inggris mendekripsi sejumlah besar pesan yang dienkripsi pada Enigma. Intelijen yang diperoleh dari sumber ini, yang diberi nama sandi "[[Ultra]]" oleh Inggris, merupakan bantuan besar bagi upaya perang [[Blok Sekutu dalam Perang Dunia II|Sekutu]].{{Efn|Much of the German cipher traffic was encrypted on the Enigma machine, and the term "Ultra" has often been used almost synonymously with "[[Cryptanalysis of the Enigma|Enigma decrypts]]". Ultra also encompassed decrypts of the German [[Lorenz cipher|Lorenz SZ 40 and 42 machines]] that were used by the German High Command, and decrypts of [[C-36 (cipher machine)|Hagelin ciphers]] and other Italian ciphers and codes, as well as of Japanese ciphers and codes such as [[Type B Cipher Machine|Purple]] and [[Japanese naval codes#JN-25|JN-25]].}}
Meskipun Enigma memiliki beberapa kelemahan kriptografi, dalam praktiknya, kelemahan prosedur Jerman, kesalahan operator, kegagalan untuk secara sistematis memperkenalkan perubahan dalam prosedur enkripsi, dan penangkapan tabel kunci dan perangkat keras oleh Sekutu yang, selama perang, memungkinkan para kriptolog Sekutu untuk berhasil.{{Sfn|Kahn|1991}}{{Sfn|Stripp|1993}}
[[Abwehr]] menggunakan berbagai versi mesin Enigma. Pada bulan November 1942, selama [[Operasi Torch]], sebuah mesin yang ditangkap tidak memiliki papan colokan dan tiga rotor telah diubah untuk berputar 11, 15, dan 19 kali daripada sekali setiap 26 huruf, ditambah pelat di sebelah kiri bertindak sebagai rotor keempat.<ref name="Flem11">{{Cite book|last=Rankin|first=Nicholas|date=2011|title=Ian Fleming's Commandos: The Story of 30 Assault Unit in WWII|url=https://archive.org/details/ianflemingscomma0000rank_q4n9|publisher=Oxford University Press|isbn=978-0199782826}}</ref> Sejak Oktober 1944, Abwehr Jerman menggunakan [[Mesin pemecah batu 41|Schlüsselgerät 41]].<ref name="NSA-German">{{Cite web|year=2014|title=German Cipher Machines of World War II|url=https://www.nsa.gov/Portals/70/documents/about/cryptologic-heritage/historical-figures-publications/publications/wwii/german_cipher.pdf|website=Center for Cryptologic History|publisher=[[National Security Agency]]|pages=22–25|archive-url=https://web.archive.org/web/20230514055454/https://www.nsa.gov/portals/75/documents/about/cryptologic-heritage/historical-figures-publications/publications/wwii/german_cipher.pdf|archive-date=14 May 2023|access-date=21 January 2024}}</ref>
Kode Abwehr telah dipecahkan pada tanggal 8 Desember 1941 oleh [[Alfred Dillwyn Knox|Dilly Knox]]. Agen mengirim pesan ke Abwehr dalam kode sederhana yang kemudian dikirim menggunakan mesin Enigma. Kode-kode sederhana dipecahkan dan membantu memecahkan sandi Enigma harian. Pemecahan kode ini memungkinkan [[Sistem Salib Ganda|Sistem Double-Cross]] untuk beroperasi.<ref name="Flem112">{{Cite book|last=Rankin|first=Nicholas|date=2011|title=Ian Fleming's Commandos: The Story of 30 Assault Unit in WWII|url=https://archive.org/details/ianflemingscomma0000rank_q4n9|publisher=Oxford University Press|isbn=978-0199782826}}</ref>
== Desain ==
[[Berkas:Bundesarchiv_Bild_183-2007-0705-502,_Chiffriermaschine_"Enigma".jpg|jmpl|Enigma sedang digunakan, 1943]]
Seperti mesin rotor lainnya, mesin Enigma merupakan kombinasi subsistem mekanik dan listrik. Subsistem mekanis terdiri atas [[Papan ketik alfanumerik|papan ketik]]; seperangkat cakram berputar yang disebut ''rotor'' yang disusun berdekatan di sepanjang [[As roda|poros]]; satu dari berbagai komponen penggerak untuk memutar setidaknya satu rotor setiap kali tombol ditekan, dan serangkaian lampu, satu untuk setiap huruf. Fitur-fitur desain ini adalah alasan mengapa mesin Enigma awalnya disebut sebagai mesin sandi berbasis rotor saat pertama kali diciptakan pada tahun 1915.<ref name="Enigma History">{{Cite web|title=Enigma History|url=https://www.cryptomuseum.com/crypto/enigma/hist.htm|website=cryptomuseum.com|access-date=2020-12-16}}</ref>
=== Jalur listrik ===
[[Berkas:Enigma_wiring_kleur.svg|kiri|jmpl|Diagram pengkabelan Enigma dengan tanda panah dan angka 1 hingga 9 menunjukkan bagaimana arus mengalir dari penekanan tombol ke lampu yang menyala. Tombol ''A'' dikodekan ke lampu ''D.'' D menghasilkan A, tetapi A tidak pernah menghasilkan A; properti ini disebabkan oleh fitur yang dipatenkan unik untuk Enigma, dan dapat dimanfaatkan oleh kriptanalis dalam beberapa situasi.]]
Jalur listrik adalah rute bagi arus untuk mengalir. Dengan memanipulasi fenomena ini, mesin Enigma mampu mengacak pesan. <ref name="Enigma History2">{{Cite web|title=Enigma History|url=https://www.cryptomuseum.com/crypto/enigma/hist.htm|website=cryptomuseum.com|access-date=2020-12-16}}</ref> Bagian mekanis bekerja dengan membentuk [[Rangkaian listrik|sirkuit listrik]] yang bervariasi. Ketika tombol ditekan, satu atau lebih rotor berputar pada poros. Pada sisi rotor terdapat serangkaian kontak listrik yang, setelah berputar, sejajar dengan kontak pada rotor lain atau kabel tetap pada kedua ujung spindel. Ketika rotor sejajar dengan benar, setiap tombol pada keyboard terhubung ke jalur listrik unik melalui serangkaian kontak dan kabel internal. Arus listrik, biasanya dari baterai, mengalir melalui tombol yang ditekan, ke rangkaian yang baru dikonfigurasikan, dan kembali keluar lagi, yang pada akhirnya menyalakan satu [[Pencahayaan listrik|lampu]] tampilan, yang menampilkan huruf keluaran. Misalnya, saat mengenkripsi pesan yang memulai ''ANX...'', operator pertama-tama akan menekan tombol ''A'', dan lampu ''Z'' mungkin menyala, sehingga ''Z'' akan menjadi huruf pertama dari [[Teks tersandi|ciphertext]]. Operator selanjutnya akan menekan ''N'', lalu ''X'' dengan cara yang sama, dan seterusnya.
[[Berkas:Enigma-action.svg|jmpl|240x240px|Tindakan pengacakan rotor Enigma ditunjukkan pada dua huruf berurutan dengan rotor sebelah kanan bergerak satu posisi di antara keduanya.]]
Arus mengalir dari baterai (1) melalui sakelar keyboard dua arah yang ditekan (2) ke papan colokan (3). Selanjutnya, melewati colokan “A” (3) (yang tidak digunakan dalam contoh ini, jadi ditampilkan tertutup) melalui roda masuk (4), melalui kabel tiga rotor (Wehrmacht Enigma) atau empat rotor (varian ''[[Kriegsmarine]]'' M4 dan ''Abwehr'' ) yang terpasang (5), dan memasuki reflektor (6). Reflektor mengembalikan arus, melalui jalur yang sama sekali berbeda, kembali melalui rotor (5) dan roda masuk (4), melewati colokan "S" (7) yang dihubungkan dengan kabel (8) ke colokan "D", dan sakelar dua arah lainnya (9) untuk menyalakan lampu yang sesuai. <ref name="Rijmenants">Rijmenants, Dirk; [https://www.ciphermachinesandcryptology.com/en/enigmatech.htm Technical details of the Enigma machine] Cipher Machines & Cryptology</ref>
Perubahan berulang jalur listrik melalui pengacak Enigma menerapkan [[Penyandian polialfabetik|sandi substitusi polialfabetik]] yang menyediakan keamanan Enigma. Diagram di sebelah kanan menunjukkan bagaimana jalur listrik berubah setiap kali tombol ditekan, yang menyebabkan putaran setidaknya rotor sebelah kanan. Arus mengalir ke dalam rangkaian rotor, masuk dan keluar lagi dari reflektor, lalu keluar lagi melalui rotor. Garis yang berwarna abu-abu merupakan jalur lain yang mungkin dalam setiap rotor; jalur ini dihubungkan secara permanen dari satu sisi rotor ke sisi lainnya. Huruf ''A'' dienkripsi secara berbeda dengan penekanan tombol berturut-turut, pertama ke ''G'', lalu ke ''C.'' Hal ini karena rotor sebelah kanan melangkah (berputar satu posisi) pada setiap penekanan tombol, mengirimkan sinyal pada rute yang sama sekali berbeda. Akhirnya rotor lainnya bergerak dengan menekan satu tombol.
=== Rotor ===
[[Berkas:Enigma_rotors_with_alphabet_rings.jpg|jmpl|Rakitan rotor Enigma. Pada Enigma I, tiga rotor bergerak diapit di antara dua roda tetap: roda masuk, di sebelah kanan, dan reflektor di sebelah kiri.]]
Rotor (atau ''roda'' atau ''drum'', ''Walzen'' dalam bahasa Jerman) membentuk jantung mesin Enigma. Setiap rotor adalah cakram berukuran sekitar {{Convert|10|cm|in|abbr=on}} dengan diameter, terbuat dari [[Ebonit]] atau [[Bakelit]] dengan 26 pin [[hubungan listrik|kontak listrik]] pegas yang terbuat dari [[kuningan]], disusun melingkar pada satu sisi, sedangkan sisi lainnya menampung 26 [[hubungan listrik|kontak listrik]] bersesuaian dalam bentuk pelat bundar. Pin dan kontak mewakili [[alfabet]] —biasanya 26 huruf A–Z, seperti yang diasumsikan pada sisa deskripsi ini. Ketika rotor dipasang berdampingan pada spindel, pin pada salah satu rotor bersandar pada kontak pelat rotor di sebelahnya, sehingga membentuk sambungan listrik. Di dalam badan rotor, 26 kabel menghubungkan setiap pin di satu sisi ke kontak di sisi lain dalam pola yang rumit. Kebanyakan rotor diidentifikasi dengan angka Romawi, dan setiap salinan rotor I yang dikeluarkan, misalnya, dihubungkan secara identik dengan yang lainnya. Hal yang sama berlaku untuk rotor beta dan gamma tipis khusus yang digunakan dalam varian angkatan laut [[Enigma-M4|M4]].
[[Berkas:Enigma-rotors.jpg|kiri|jmpl|Tiga rotor Enigma dan poros tempat rotor tersebut ditempatkan saat digunakan.]]
Dengan sendirinya, rotor hanya melakukan jenis [[enkripsi]] yang sangat sederhana, [[sandi substitusi]] sederhana. Misalnya, pin yang bersesuaian dengan huruf ''E'' dapat dihubungkan ke kontak untuk huruf ''T'' di sisi yang berlawanan, dan seterusnya. Keamanan Enigma berasal dari penggunaan beberapa rotor secara seri (biasanya tiga atau empat) dan pergerakan langkah rotor yang teratur, sehingga menerapkan sandi substitusi polialfabetik.
Setiap rotor dapat diatur ke salah satu dari 26 posisi awal saat ditempatkan di mesin Enigma. Setelah dimasukkan, rotor dapat diputar ke posisi yang benar dengan tangan, menggunakan roda jari beralur yang menonjol dari penutup internal Enigma saat ditutup. Agar operator mengetahui posisi rotor, masing-masing memiliki ''ban alfabet'' (atau cincin huruf) yang terpasang di luar cakram rotor, dengan 26 karakter (biasanya huruf); salah satunya terlihat melalui jendela untuk slot di penutup, yang dengan demikian menunjukkan posisi putaran rotor. Pada model awal, cincin alfabet dipasang pada cakram rotor. Perbaikan selanjutnya adalah kemampuan untuk menyesuaikan cincin alfabet relatif terhadap cakram rotor. Posisi cincin tersebut dikenal sebagai ''Ringstellung'' ("pengaturan cincin"), dan pengaturan tersebut merupakan bagian dari pengaturan awal yang diperlukan sebelum sesi operasi. Dalam istilah modern, ini adalah bagian dari [[vektor inisialisasi]].
[[Berkas:Enigma_rotors_and_spindle_showing_contacts_rachet_and_notch.jpg|kiri|jmpl|Dua rotor Enigma yang menunjukkan kontak listrik, ratchet melangkah (di sebelah kiri) dan takik (di rotor sebelah kanan berlawanan dengan '''D''').]]
Tiap rotor berisi satu atau lebih takik yang mengendalikan langkah rotor. Pada varian militer, takik terletak pada cincin alfabet.
Enigma Angkatan Darat dan Angkatan Udara digunakan dengan beberapa rotor, awalnya tiga. Pada tanggal 15 Desember 1938, jumlahnya berubah menjadi lima, dari sana dipilih tiga untuk sesi tertentu. Rotor ditandai dengan [[angka Romawi]] untuk membedakannya: I, II, III, IV dan V, semuanya dengan takik putaran tunggal yang terletak di titik berbeda pada cincin alfabet. Variasi ini mungkin dimaksudkan sebagai tindakan keamanan, tetapi akhirnya memungkinkan [[Jam (kriptografi)|Metode Jam]] Polandia dan serangan [[Banburisme|Banburismus]] Inggris.
Versi Angkatan Laut dari Enigma ''[[Wehrmacht]]'' selalu dikeluarkan dengan lebih banyak rotor daripada layanan lainnya: Awalnya enam, lalu tujuh, dan akhirnya delapan. Rotor tambahan diberi tanda VI, VII, dan VIII, semuanya dengan kabel berbeda, dan memiliki dua takik, sehingga mengakibatkan pergantian lebih sering. Mesin Naval Enigma (M4) empat rotor menampung rotor tambahan di ruang yang sama dengan versi tiga rotor. Hal ini dicapai dengan mengganti reflektor asli dengan yang lebih tipis dan menambahkan rotor keempat yang tipis. Rotor keempat adalah salah satu dari dua jenis, ''Beta'' atau ''Gamma'', dan tidak pernah melangkah, tetapi dapat diatur secara manual ke salah satu dari 26 posisi. Salah satu dari 26 mesin tersebut membuat mesin tersebut bekerja secara identik dengan mesin tiga rotor.
=== ''Stepping'' ===
Untuk menghindari sekadar menerapkan sandi substitusi sederhana (yang dapat dipecahkan), setiap penekanan tombol menyebabkan satu atau lebih rotor melangkah sejauh seperdua puluh enam putaran penuh, sebelum sambungan listrik dibuat. Ini mengubah alfabet substitusi yang digunakan untuk enkripsi, memastikan bahwa substitusi kriptografi berbeda pada setiap posisi rotor baru, menghasilkan sandi substitusi polialfabetik yang lebih tangguh. Mekanisme langkahnya sedikit bervariasi dari model ke model. Rotor sebelah kanan bergerak satu kali setiap kali tombol ditekan, sedangkan rotor lainnya bergerak lebih jarang.
[[Berkas:Enigma_ratchet.png|jmpl|Gerakan melangkah Enigma dilihat dari sisi yang menjauhi operator. Ketiga ratchet pawl (hijau) mendorong serentak saat kunci ditekan. Untuk rotor pertama (1), yang bagi operator merupakan rotor sebelah kanan, ratchet (merah) selalu aktif, dan bergerak setiap kali tombol ditekan. Di sini, rotor tengah (2) diaktifkan, karena takik pada rotor pertama sejajar dengan pawl; ia akan melangkah ( ''berputar'' ) dengan rotor pertama. Rotor ketiga (3) tidak terpasang, karena lekukan pada rotor kedua tidak sejajar dengan pawl, sehingga tidak akan terpasang pada ratchet.]]
=== Takik ===
Takik disebut ''turnover'' oleh Inggris. Hal ini dicapai dengan mekanisme [[Roda gigi searah|ratchet dan pawl]]. Setiap rotor memiliki ratchet dengan 26 gigi dan setiap kali kunci ditekan, rangkaian pawl berpegas bergerak maju secara serempak, mencoba mengunci ratchet. Cincin alfabet rotor di sebelah kanan biasanya mencegah hal ini. Saat cincin ini berputar bersama rotornya, takik yang dibuat pada cincin tersebut pada akhirnya akan sejajar dengan pawl, sehingga memungkinkan cincin tersebut terhubung dengan ratchet dan memajukan rotor di sebelah kirinya. Pawl sebelah kanan, yang tidak mempunyai rotor dan cincin di sebelah kanannya, menggerakkan rotornya setiap kali menekan tuts.<ref name="doublestepping">{{Cite journal|last=Hamer|first=David|date=January 1997|title=Enigma: Actions Involved in the 'Double-Stepping' of the Middle Rotor|url=http://www.eclipse.net/~dhamer/downloads/rotorpdf.zip|format=zip|journal=Cryptologia|volume=21|issue=1|pages=47–50|doi=10.1080/0161-119791885779|archive-url=https://web.archive.org/web/20110719081659/http://www.eclipse.net/~dhamer/downloads/rotorpdf.zip|archive-date=19 July 2011}}</ref> Untuk rotor takik tunggal di posisi kanan, rotor tengah melangkah satu kali untuk setiap 26 langkah rotor kanan. Hal yang sama berlaku untuk rotor dua dan tiga. Untuk rotor dua takik, rotor di sebelah kirinya akan berputar dua kali untuk setiap putaran.
Lima rotor pertama yang diperkenalkan (I–V) masing-masing berisi satu takik, sementara rotor angkatan laut tambahan VI, VII, dan VIII masing-masing memiliki dua takik. Posisi takik pada setiap rotor ditentukan oleh cincin huruf yang dapat disesuaikan dalam kaitannya dengan inti yang berisi interkoneksi. Titik-titik pada cincin yang menyebabkan roda berikutnya bergerak adalah sebagai berikut.<ref>{{Cite web|last=Sale|first=Tony|authorlink=Tony Sale|title=Technical specifications of the Enigma rotors|url=http://www.codesandciphers.org.uk/enigma/rotorspec.htm|website=Technical Specification of the Enigma|access-date=15 November 2009}}</ref>
{| class="wikitable" style="margin: 1em auto 1em auto"
! style="width:130pt;" |Rotor
! style="width:130pt;" |Posisi turnover
! style="width:130pt;" |mnemonik BP
|- style="text-align:center;"
|I
| style="text-align:center;" |R
| style="text-align:center;" |Kerajaan
|- style="text-align:center;"
|II
| style="text-align:center;" |F
| style="text-align:center;" |Bendera
|- style="text-align:center;"
|III
| style="text-align:center;" |W
| style="text-align:center;" |Melambai
|- style="text-align:center;"
|IV
| style="text-align:center;" |K
| style="text-align:center;" |Raja
|- style="text-align:center;"
|V
| style="text-align:center;" |A
| style="text-align:center;" |Di atas
|-
| style="text-align:center;" |VI, VII dan VIII
| style="text-align:center;" |A dan N
|
|}
Desainnya juga menyertakan fitur yang dikenal sebagai ''double-stepping''. Hal ini terjadi ketika masing-masing pawl sejajar dengan ratchet rotornya dan cincin berlekuk yang berputar pada rotor di sebelahnya. Jika pawl terikat pada ratchet melalui penyelarasan dengan takik, saat bergerak maju pawl akan mendorong ratchet dan takik, sehingga memajukan kedua rotor. Pada mesin tiga rotor, langkah ganda hanya mempengaruhi rotor dua. Jika, ketika bergerak maju, ratchet rotor tiga diaktifkan, rotor dua akan bergerak lagi pada penekanan tombol berikutnya, yang menghasilkan dua langkah berurutan. Rotor dua juga mendorong rotor satu ke depan setelah 26 langkah, tetapi karena rotor satu bergerak maju dengan setiap penekanan tombol, tidak ada langkah ganda. <ref name="doublestepping2">{{Cite journal|last=Hamer|first=David|date=January 1997|title=Enigma: Actions Involved in the 'Double-Stepping' of the Middle Rotor|url=http://www.eclipse.net/~dhamer/downloads/rotorpdf.zip|format=zip|journal=Cryptologia|volume=21|issue=1|pages=47–50|doi=10.1080/0161-119791885779|archive-url=https://web.archive.org/web/20110719081659/http://www.eclipse.net/~dhamer/downloads/rotorpdf.zip|archive-date=19 July 2011}}</ref> Langkah ganda ini menyebabkan rotor menyimpang dari gerakan teratur gaya [[odometer]].
Dengan tiga roda dan hanya takik tunggal di roda pertama dan kedua, mesin memiliki periode 26×25× = 16.900 (bukan 26×26×26, karena langkah ganda).<ref name="doublestepping3">{{Cite journal|last=Hamer|first=David|date=January 1997|title=Enigma: Actions Involved in the 'Double-Stepping' of the Middle Rotor|url=http://www.eclipse.net/~dhamer/downloads/rotorpdf.zip|format=zip|journal=Cryptologia|volume=21|issue=1|pages=47–50|doi=10.1080/0161-119791885779|archive-url=https://web.archive.org/web/20110719081659/http://www.eclipse.net/~dhamer/downloads/rotorpdf.zip|archive-date=19 July 2011}}</ref> Secara historis, pesan dibatasi hingga beberapa ratus huruf, sehingga tidak ada peluang untuk mengulangi posisi rotor gabungan apa pun selama satu sesi, menyangkal petunjuk berharga kriptanalisis.
Untuk memberi ruang bagi rotor keempat Angkatan Laut, reflektor dibuat lebih tipis. Rotor keempat dipasang pada ruang yang tersedia. Tidak ada perubahan lain yang dilakukan, yang memudahkan pergantian. Karena hanya ada tiga pawl, rotor keempat tidak pernah melangkah, tetapi dapat diatur secara manual ke salah satu dari 26 posisi yang memungkinkan.
Sebuah perangkat yang dirancang, tetapi tidak diimplementasikan sebelum perang berakhir, adalah ''Lückenfüllerwalze'' (roda pengisi celah) yang menerapkan langkah tidak teratur. Ini memungkinkan konfigurasi lapangan takik di semua 26 posisi. Jika jumlah takik merupakan [[Koprima (bilangan)|bilangan prima relatif]] 26 dan jumlah takik berbeda untuk setiap roda, langkahnya akan lebih tidak dapat diprediksi. Seperti Umkehrwalze-D, hal ini juga memungkinkan kabel internal untuk dikonfigurasi ulang.<ref>{{Cite web|title=Lückenfüllerwalze|url=http://www.cryptomuseum.com/crypto/enigma/lf/index.htm|publisher=Cryptomuseum.com|access-date=17 July 2012}}</ref>{{Clear}}
=== Roda masuk ===
Roda masuk ini (''Eintrittswalze'' dalam bahasa Jerman), atau [[stator]] masuk, menghubungkan [[papan colokan]] ke rakitan rotor. Jika papan colokan tidak ada, roda masuk akan menghubungkan keyboard dan papan lampu ke rakitan rotor. Meskipun kabel yang digunakan secara tepat tidak terlalu penting bagi keamanan, namun hal itu terbukti menjadi kendala bagi kemajuan Rejewski selama studinya tentang kabel rotor. Enigma komersial menghubungkan tombol-tombol dalam urutan sekuensinya pada papan ketik [[QWERTZ]] : ''Q'' → ''A'', ''W'' → ''B'', ''E'' → ''C'' dan seterusnya. Enigma militer menghubungkannya dalam urutan abjad: ''A'' → ''A'', ''B'' → ''B'', ''C'' → ''C'', dan seterusnya. Rejewski butuh tebakan yang jitu untuk memahami modifikasi tersebut.
=== Reflektor ===
[[Berkas:Enigma_insides.agr.jpg|kiri|jmpl|Mekanisme internal mesin Enigma yang menunjukkan reflektor tipe B dan tumpukan rotor.]]
Kecuali model ''A'' dan ''B'', rotor terakhir muncul sebelum 'reflektor' (bahasa Jerman: ''Umkehrwalze'', yang berarti 'rotor pembalik'), sebuah fitur yang dipatenkan <ref name="Korn">{{Cite book|last=De Leeuw|first=Karl Maria Michael|last2=Bergstra|first2=J A|date=2007|title=The history of information security : a comprehensive handbook|location=Amsterdam|publisher=Elsevier|isbn=9780080550589|page=393}}</ref> yang unik untuk Enigma di antara berbagai mesin rotor pada masa itu. Reflektor menghubungkan keluaran rotor terakhir secara berpasangan, mengalihkan arus kembali melalui rotor melalui rute yang berbeda. Reflektor memastikan bahwa Enigma akan [[Involusi (matematika)|bersifat timbal balik]] ; dengan demikian, dengan dua mesin yang dikonfigurasikan secara identik, suatu pesan dapat dienkripsi pada satu mesin dan didekripsi pada mesin lainnya, tanpa memerlukan mekanisme besar untuk beralih antara mode enkripsi dan dekripsi. Reflektor memungkinkan desain yang lebih ringkas, tetapi juga memberi Enigma properti bahwa tidak ada huruf yang pernah dienkripsi untuk dirinya sendiri. Ini adalah kelemahan kriptologi serius yang kemudian dieksploitasi oleh pemecah kode.
Pada Model 'C', reflektor dapat dimasukkan pada salah satu dari dua posisi berbeda. Dalam Model 'D', reflektor dapat diatur dalam 26 kemungkinan posisi, meskipun tidak bergerak selama enkripsi. Dalam Enigma ''Abwehr'', reflektor melangkah selama enkripsi dengan cara yang mirip dengan roda lainnya.
Pada Enigma Angkatan Darat dan Angkatan Udara Jerman, reflektornya tetap dan tidak berputar; ada empat versi. Versi asli ditandai 'A',{{Sfn|Marks|Weierud|2000}} dan digantikan oleh ''Umkehrwalze B'' pada tanggal 1 November 1937. Versi ketiga, ''Umkehrwalze C'' digunakan secara singkat pada tahun 1940, mungkin karena kesalahan, dan diselesaikan oleh [[Pondok 6|Hut 6]].{{Sfn|Marks|2001|pp=101–141}} Versi keempat, pertama kali diamati pada tanggal 2 Januari 1944, memiliki reflektor yang dapat dipasang kembali, disebut ''Umkehrwalze D'', dijuluki Paman Dick oleh Inggris, yang memungkinkan operator Enigma untuk mengubah koneksi sebagai bagian dari pengaturan kunci.{{Clear}}
=== Papan colokan ===
[[Berkas:Enigma-plugboard.jpg|ka|jmpl|Papan colokan ( ''Steckerbrett'' ) diposisikan di bagian depan mesin, di bawah tombol. Saat digunakan selama Perang Dunia II, ada sepuluh koneksi. Dalam foto ini, hanya dua pasang huruf yang tertukar (A↔J dan S↔O).]]
Papan colokan (''Steckerbrett'' dalam bahasa Jerman) memperbolehkan pemasangan kabel variabel yang dapat dikonfigurasi ulang oleh operator. Ini diperkenalkan pada versi Angkatan Darat Jerman pada tahun 1928, <ref>Craig P. Bauer: ''Secret History – The Story of Cryptology''. CRC Press, Boca Raton 2013, p. 248. ISBN 978-1-4665-6186-1.</ref> dan segera diadopsi oleh ''[[Reichsmarine]]'' (Angkatan Laut Jerman). Papan colokan memberikan kekuatan kriptografi yang lebih besar dibandingkan rotor tambahan, karena memiliki 150 triliun kemungkinan pengaturan (lihat di bawah). <ref name="158,962,555,217,826,360,000">{{Cite news|last=Van Manen|first=Dirk-Jan|last2=Johan O. A.|first2=Robertsson|date=2016|title=Codes and Ciphers|url=https://geoexpro.com/codes-and-ciphers-part-i/|work=Geo ExPro|access-date=October 13, 2023}}</ref> Enigma tanpa papan colokan (dikenal sebagai ''Enigma tak terkunci'' ) dapat dipecahkan secara relatif mudah menggunakan metode manual; teknik ini secara umum dikalahkan oleh papan colokan, yang mendorong para kriptanalis Sekutu untuk mengembangkan mesin khusus guna memecahkannya.
Kabel yang dipasang pada papan colokan menghubungkan huruf-huruf secara berpasangan; misalnya, ''E'' dan ''Q'' mungkin merupakan pasangan yang diikat erat. Efeknya adalah menukar huruf-huruf sebelum dan sesudah unit pengacak rotor utama. Misalnya, ketika operator menekan ''E'', sinyal dialihkan ke ''Q'' sebelum memasuki rotor. Hingga 13 pasang yang diikat dapat digunakan pada satu waktu, meskipun hanya 10 yang biasanya digunakan.
Arus mengalir dari keyboard melalui papan colokan, dan menuju ke rotor masuk atau ''Eintrittswalze''. Setiap huruf pada papan colokan memiliki dua jack. Memasukkan steker akan memutuskan sambungan jack atas (dari keyboard) dan jack bawah (ke rotor masuk) pada huruf tersebut. Steker pada ujung lain kabel silang dimasukkan ke jack huruf lainnya, sehingga mengganti sambungan kedua huruf tersebut.
=== Aksesoris ===
[[Berkas:Enigma-printer-2.jpg|jmpl|''Schreibmax'' adalah unit pencetakan yang dapat dipasang pada Enigma, menghilangkan kebutuhan susah payah menuliskan huruf-huruf yang ditunjukkan pada panel lampu.]]
Fitur-fitur lain membuat berbagai mesin Enigma lebih aman dan lebih nyaman.<ref>{{Cite web|last=Reuvers|first=Paul|year=2008|title=Enigma accessories|url=http://www.jproc.ca/crypto/enigma_acc.html|access-date=22 July 2010}}</ref>
==== ''Schreibmax'' ====
Beberapa Enigma M4 menggunakan ''Schreibmax'', [[Pencetak|printer]] kecil yang dapat mencetak 26 huruf pada pita kertas sempit. Ini menghilangkan perlunya operator kedua untuk membaca lampu dan menyalin huruf-hurufnya. ''Schreibmax'' ditempatkan di atas mesin Enigma dan dihubungkan ke panel lampu. Untuk memasang printer, penutup lampu dan bohlam lampu harus dilepas. Hal ini meningkatkan kenyamanan dan keamanan operasional; printer dapat diinstal dari jarak jauh sehingga petugas sinyal yang mengoperasikan mesin tidak perlu lagi melihat [[Teks terang|teks biasa]] yang didekripsi.
==== ''Fernlesegerät'' ====
Aksesori lainnya adalah panel lampu jarak jauh ''Fernlesegerät''. Untuk mesin yang dilengkapi panel tambahan, kotak kayu Enigma lebih lebar dan dapat menyimpan panel tambahan. Versi panel lampu bisa disambungkan kemudian, namun seperti halnya ''Schreibmax'', hal tersebut memerlukan pelepasan panel lampu dan bohlam lampu.<ref name="Rijmenants2">Rijmenants, Dirk; [https://www.ciphermachinesandcryptology.com/en/enigmatech.htm Technical details of the Enigma machine] Cipher Machines & Cryptology</ref> Panel jarak jauh memungkinkan seseorang untuk membaca teks biasa yang didekripsi tanpa operator melihatnya.
==== ''Uhr'' ====
[[Berkas:Enigma-uhr-box.jpg|ka|jmpl|Lampiran Enigma Uhr]]
Pada tahun 1944, ''Luftwaffe'' memperkenalkan sakelar papan colokan, yang disebut ''Uhr'' (jam), sebuah kotak kecil berisi sakelar dengan 40 posisi. Ini menggantikan busi standar. Setelah menghubungkan steker, seperti yang ditentukan dalam lembar kunci harian, operator memutar sakelar ke salah satu dari 40 posisi, masing-masing menghasilkan kombinasi kabel steker yang berbeda. Sebagian besar sambungan colokan ini, tidak seperti colokan standar, tidak berpasangan.<ref name="Rijmenants3">Rijmenants, Dirk; [https://www.ciphermachinesandcryptology.com/en/enigmatech.htm Technical details of the Enigma machine] Cipher Machines & Cryptology</ref> Pada satu posisi sakelar, ''Uhr'' tidak menukar huruf, tetapi hanya meniru 13 kabel stecker dengan colokan.
== Analisis matematika ==
Transformasi Enigma untuk setiap huruf dapat ditentukan secara matematis sebagai produk [[permutasi]].{{Sfn|Rejewski|1980}} Dengan mengasumsikan Enigma Angkatan Darat/Angkatan Udara Jerman dengan tiga rotor, biarkan ''{{Mvar|P}}'' menunjukkan transformasi papan colokan, ''{{Mvar|U}}'' menunjukkan transformasi reflektor (<math>U=U^{-1}</math>), dan ''{{Mvar|L}}'', ''{{Mvar|M}}'', ''{{Mvar|R}}'' masing-masing menunjukkan rotor kiri, tengah, dan kanan. Maka enkripsi ''{{Mvar|E}}'' dapat dinyatakan sebagai
<math>E=PRMLUL^{-1}M^{-1}R^{-1}P^{-1}.</math>
Setelah setiap penekanan tombol, rotor berputar, mengubah transformasi. Misalnya, jika rotor kanan ''{{Mvar|R}}'' diputar ''{{Mvar|n}}'' posisi, transformasinya menjadi
<math>\rho^nR\rho^{-n},</math>
di mana ''{{Mvar|ρ}}'' adalah pemetaan [[permutasi siklik]] yang memetakan A ke B, B ke C, dan seterusnya. Demikian pula, rotor tengah dan kiri dapat direpresentasikan sebagai rotasi ''{{Mvar|j}}'' dan ''{{Mvar|k}}'' dari ''{{Mvar|M}}'' dan ''{{Mvar|L}}'' Transformasi enkripsi kemudian dapat dijelaskan sebagai
<math>E=P\left(\rho^n R\rho^{-n}\right)\left(\rho^j M\rho^{-j}\right)\left(\rho^{k}L\rho^{-k}\right)U\left(\rho^kL^{-1}\rho^{-k}\right)\left(\rho^j M^{-1}\rho^{-j}\right)\left(\rho^n R^{-1}\rho^{-n}\right)P^{-1}.</math>
Menggabungkan tiga rotor dari satu set lima, masing-masing 3 pengaturan rotor dengan 26 posisi, dan papan colokan dengan sepuluh pasang huruf yang terhubung, Enigma militer memiliki 158.962.555.217.826.360.000 pengaturan berbeda (hampir 159 [[Nama-nama bilangan besar|kuintiliun]] atau sekitar 67 [[Bit (satuan)|bit]]).<ref name="158,962,555,217,826,360,0002">{{Cite news|last=Van Manen|first=Dirk-Jan|last2=Johan O. A.|first2=Robertsson|date=2016|title=Codes and Ciphers|url=https://geoexpro.com/codes-and-ciphers-part-i/|work=Geo ExPro|access-date=October 13, 2023}}</ref>
* Pilih 3 rotor dari satu set 5 rotor = 5 x 4 x 3 = 60
* 26 posisi per rotor = 26 x 26 x 26 = 17.576
* Papan colokan = 26! / (6!x10!x2^10) = 150.738.274.937.250
* Kalikan setiap angka di atas = 158.962.555.217.826.360.000
== Referensi ==
<references responsive="" />
<references group="lower-alpha" />
{{Kriptografi klasik}}
{{kriptografi-stub}}
[[Kategori:Kriptografi|Enigma]]
[[Kategori:Jerman Nazi|Enigma]]
[[Kategori:Mesin|Enigma]]
| |||