האניגמה של אלן טיורינג

אלן טיורינג, מתמטיקאי ומדען מחשבים בריטי, הגיע להישגים נדירים בצד התיאורטי ובצד המעשי של תהליכי חישוב ממוכנים. הוא פיתח את מכונת טיורינג – מודל מופשט לאופן פעולתו של המחשב, ואת מבחן טיורינג הבודק האם למכונה כלשהי יש בינה מלאכותית שאינה מאפשרת להבחין בינה לבין אדם. טיורינג היה הדמות המרכזית בפיצוח מכונת ההצפנה הגרמנית “אניגמה” במלחמת העולם השנייה ובבניית מכונות לפענוח צפנים (מחשבי “בומב” ו”קולוסוס”). הוא נפטר בשנת 1954, בהיותו בן 42 בלבד, ככל הנראה בעקבות טיפול כימי שנכפה עליו לאחר שהורשע בהומוסקסואליות. בשנת 2009 התנצל ראש ממשלת בריטניה על היחס המחריד שנהגו בו, ובשנת 2013 העניקה לו המלכה אליזבט השנייה חנינה שלאחר המוות. ככל שעוברות השנים ונפתחים הגנזים, ממשיכה דמותו האניגמטית לעורר עניין רב, הן בקהילה המדעית והן בקרב הציבור הרחב.

קורות חייו של אלן טיורינג
אלן טיורינג Alan Mathison Turing נולד בלונדון ביום 23 ביוני 1912. אביו עבד בשירות המדינה בהודו. אימו היתה בתו של המהנדס הראשי בחברת מסילות הרכבת של דרום הודו. ההורים שהו ממושכות בהודו בעוד שאלן ואחיו ג’ון נשארו בלונדון עם זוג מטפלים וגם גדלו בפנימיה. אלן טיורינג הצטיין במתמטיקה ומדע ומוריו ידעו להעריך את כשרונותיו. לטענת אימו, התענין בספרות ובאותיות עוד בטרם למד לקרוא. הוא גם הפגין נטייה להמצאת מילים – “קווקלינג” (quockling) היתה המילה שטבע לתיאור ההמולה שמשמיעים שחפים המתקוטטים על מזון, “גריסיקל” (greasicle) לתיאור “הבהוביו של נר ברוח פרצים”, ו”סקוואדי” (squaddy) לתיאור דברים גוציים וריבועיים. בשנת 1930 נפטר ידידו הקרוב כריסטופר מורקון. אירוע זה השפיע מאד על אלן טיורינג ובעקבותיו הוא הפך לאתאיסט מובהק.
בשנים 1934–1931 למד מתמטיקה בקינגס קולג’ באוניברסיטת קיימברידג’ ונמשך למחקר תיאורטי. בשנת 1936 פרסם את הרעיון של מכונת חישוב אוטומטית וניסה להגדיר את מושג האלגוריתם באופן מדויק ופשוט. בהמשך עבודתו אף ניסח עם אלונזו צ’רץ’ את התיזה הטוענת כי מכונת טיורינג, השקולה לכל מחשב שהוא, מסוגלת לבצע כל חישוב או אלגוריתם אם הוא פתיר. בשנים 1936-1938 למד באוניברסיטת פרינסטון בארצות הברית, ובשנת 1938 השלים את הדוקטורט שלו. ג’ון פון ניומן הזמין אותו להצטרף למכון למחקר מתקדם בפרינסטון אך הוא העדיף לחזור לאנגליה מולדתו.
מספטמבר 1938 עבד טיורינג במשרה חלקית עבור בית הספר לקידוד והצפנה באנגליה והתייצב לעבודה במחלקת פענוח הצפנים של משרד החוץ בפארק בלצ’לי, מצפון-מערב ללונדון ב-4 בספטמבר 1939.הצוות שאליו הצטרף טיורינג הופקד על אחת המשימות הסודיות ביותר במאמץ המלחמתי נגד גרמניה – פענוח הצופן הצבאי הגרמני. הגרמנים השתמשו במכונת הצפנה בשם “אניגמה” ובאמצעותה הפכו מברקים לרצפי סימנים, שרק מכונת אניגמה אחרת יכולה לתרגם בחזרה לטקסט בשפה רגילה. כדי לפענח את הצופן היה צורך לבנות מחשב שאליו יוזנו המברקים המוצפנים ויפוענחו בעזרת חישובים מסובכים.
על בסיס התפיסה המתמטית של טיורינג, פיתחה המחלקה את המחשב האלקטרוני-ספרתי הראשון, שנקרא “כריסטופר”. המחשב הענק, שהושלם והוכנס לפעילות בדצמבר 1943, סייע לבריטים לפענח חלק גדול מתשדורות האלחוט המוצפנות של הצבא הגרמני ולהפיק מהן מידע בעל חשיבות אסטרטגית עצומה. הידע שנצבר בפרויקט זה שימש בסיס לפיתוח טכנולוגיית המחשבים בבריטניה ובארצות הברית. במהלך המלחמה טיורינג היה ראש בקתה 8 – האגף שהיה אחראי על ביון האותות של הצי הגרמני. השתתפותו בקורס המפורסם של לודוויג ויטגנשטיין על יסודות המתמטיקה בשנת 1939 ובקיאותו הרבה בשפה המדוברת בודאי סייעו לו בפיצוח כתבי הסתר הגרמניים.
במהלך עבודתו בפארק בלצ’לי גייס את ג’ואן קלארק, והיא עבדה שם כמתמטיקאית ומפענחת. בשנת 1941 הציע לה נישואין, אולם לאחר שהודה בפניה שהוא הומוסקסואל, הנישואין בוטלו.
אחרי המלחמה טיורינג חקר רשתות עצבים מלאכותיות והפך לאחד מנושאי הדגל של הבינה המלאכותית. בשנת 1949 התמנה למנהל מעבדת החישובים באוניברסיטת מנצ’סטר ועסק בפיתוח תוכנה. במאמר שהתפרסם בשנת 1950 העלה את הרעיון של “מבחן טיורינג” (Turing Test) הבוחן האם ניתן להבחין בין מחשב לבין אדם. גישת טיורינג ביחס לרמת התבונה של מכונה שתוכל ללמד את עצמה, ליזום ולהסיק מסקנות והאפשרות שהמחשב יעלה על האדם, עוררו התנגדות רבה ועדיין נתונות לפולמוס ציבורי.
בתחילת שנות החמישים, עסק במחקר חלוצי על מורפוגנזה – תהליך עיצוב צורת העובר. טיורינג סבר כי ניתן להסביר לעתים את צורתם המורכבת של יצורים חיים באמצעות תהליכים כימיים פשוטים. במאמרו על “הבסיס הכימי של מורפוגנזה” הוצגה תאוריה שפיתח על מערכת כימית, אשר יכולה להסביר את היווצרותם של פסים, כתמים וספירלות בטבע, למשל, על עורם של בעלי-חיים.
טיורינג מעולם לא הסתיר את עובדת היותו הומוסקסואל, אך בבריטניה של ראשית שנות ה-50 שררה אווירה הומופובית, במיוחד לאחר ששני הומוסקסואלים הואשמו בריגול וערקו לברית המועצות. בשנת 1952 הורשע טיורינג בהומוסקסואליות – התנהגות שהייתה עבירה פלילית בבריטניה של אותה עת. בגזר הדין ניתנה לו האפשרות לבחור בין עונש מאסר לבין טיפול הורמונלי. וטיורינג בחר באפשרות השנייה. הטיפול כלל זריקות הורמונים נשיים, על מנת לדכא את יצרו המיני. טיורינג שם קץ לחייו כעבור שנתיים, ב-7 ביוני 1954, ככל הנראה בשל תופעות הלוואי של ההורמונים. על-פי דו”ח המשטרה, טיורינג מת מהרעלת ציאניד, כשלצִדו תפוח חצי-אכול, טבול בציאניד, ככל הנראה כמחווה לסרט “שלגיה ושבעת הגמדים” של וולט דיסני. אמו שרה לא קיבלה את הטענות בדבר ההתאבדות. הביוגרף אנדרו הודג’ס העלה את ההשערה שטיורינג דאג לכך שנסיבות המוות לא תהיינה חד־משמעיות, כדי לתת לאמו את האפשרות להכחיש שהתאבד.
בשנת 2009 פרסם ראש ממשלת בריטניה, גורדון בראון, הודעת התנצלות “בשם ממשלת בריטניה, וכל מי שבזכות עבודתו של אלן חי בחופש”, על היחס אשר לו זכה טיורינג ממוסדות השלטון הבריטי. בהצהרה הכיר בראון בטיורינג כ”כקורבן המפורסם ביותר של ההומופוביה בבריטניה”. בשנת 2013 העניקה לו המלכה אליזבט השנייה חנינה מלאה.
פרס טיורינג, שהוא הפרס החשוב ביותר במדעי המחשב ונחשב כשקול לפרס נובל, מחולק מאז שנת 1966 על ידי אגודת (Association for Computing Machinery). רשימת הזוכים כוללת חמישה מדענים ישראליים – מיכאל רבין, אמיר פנואלי, עדי שמיר, יהודה פרל ושפי גולדווסר.
בשנת 2014 הופק הסרט “משחק החיקוי”, (Imitation Game), דרמה ביוגרפית בריטית המתעדת את חייו ופועלו של טיורינג ואת מותו הטראגי. הסרט בבימוי מורטן טילדום, ובכיכובם של בנדיקט קמברבאצ’ וקירה נייטלי, זכה בפרס בחירת הקהל היוקרתי בפסטיבל הסרטים הבינלאומי בטורונטו.

מכונת האניגמה
“אניגמה” (ביוונית – תעלומה, חידה) היא משפחה של מכונות להצפנה ולפענוח של טקסטים ששימשו את הכוחות הגרמנים והאיטלקים במלחמת העולם השנייה. בזכות התקשורת המוצפנת שאפשרה האניגמה, הצליח הצי הגרמני להטיל מצור אפקטיבי על בריטניה שמנע הובלת מזון ואמצעי לחימה.
בנות הברית הצליחו לפצח את ההצפנה ובמשך רוב שנות המלחמה פענחו מספר גדול של הודעות מוצפנות. את המודיעין שנצבר מקריאת מסרי האניגמה, כינו בשם “אולטרה”. שבירת הצופן הקנתה לצי הבריטי יתרון משמעותי במלחמה מול חיל הים הגרמני והיכולת זו, שהייתה יתרון אסטרטגי משמעותי, נשמרה בסוד במשך עשרות שנים.
את האניגמה המציא הגרמני ארתור שרביוס (Scherbius) בשנת 1918 כגרסה מכנית-חשמלית לדסקית צופן שהיתה בשימוש במשך מאות שנים. בדומה למכשירי הצפנה קודמים, האניגמה התבססה על צופן החלפה עבור כל אחת מאותיות המסר שיש להצפין. החידוש היה בכך שהאניגמה היתה אמצעי אוטומטי מהיר עם יכולת לשנות את מפתח ההצפנה לאחר כל אות, באמצעות מערכת של דסקיות מסתובבות (“רוטורים”). האפשרות לשנות את סדר הדסקיות ואת מצבן ההתחלתי הקשתה ביותר על פיצוח הצופן.
שרביוס ניסה לעניין גורמים רשמיים בגרמניה במכונה החדשה אבל בתחילה נדחה. הוא פנה לייצור מסחרי של המכונה, במסגרת חברת ההנדסה שלו “שרביוס את ריטר”. גרסאות שונות של האניגמה נמכרו לחברות ולבנקים באירופה, בארצות הברית וביפן. כל גרסה פעלה בעזרת שיטת פיענוח שונה במקצת אך רמת האבטחה של המוצרים המסחריים הייתה נמוכה למדי. למרות זאת, בסוף שנות ה-20 אימצו הצי והצבא הגרמניים את האניגמה. הם ערכו בה מספר שינויים שהקשו על פענוח הצופן והגבירו את רמת האבטחה. לקראת מלחמת העולם השנייה הייתה האניגמה אמצעי ההצפנה העיקרי של הצי, הצבא, חיל האוויר, המפלגה הנאצית, הגסטפו, משרד החוץ והביון של גרמניה הנאצית.
האניגמה שילבה מערכות חשמליות ומכניות. המנגנון המכני הורכב ממקלדת המכילה את אותיות האלף-בית ומאוסף של רוטורים המסודרים זה לצד זה על ציר אחד. הרוטורים הם לב ליבה של מכונת האניגמה. כל רוטור הוא דיסקית מגומי קשיח בקוטר 10 סנטימטר שבצדה האחד 26 פינים מארד, לחוצים על ידי קפיצים ומסודרים במעגל. בצד השני של הרוטור היה מספר זהה של מגעים חשמליים. השימוש בקפיצים גרם לכך שכל אחד מהפינים לוחץ בכוח על המגע ברוטור הסמוך, וכך הובטח מגע חשמלי תקין.
בנוסף לכך קיים באניגמה מנגנון פסיעה שמסובב רוטור אחד או יותר בכל פעם שנלחץ מקש. המנגנון שונה בגרסאות השונות של המכונה, אולם במנגנון השכיח ביותר, פוסע הרוטור הימני פעם אחת לאחר כל הקשת מקש. הדבר גורר לעתים גם תזוזה של רוטורים סמוכים. התנועה המתמשכת של הרוטורים מייצרת התמרה שונה לאחר כל הקשת מקש. הרוטור האחרון צמוד ל”משקף” (רפלקטור) המחבר את המוצאים של הרוטור האחרון בזוגות, ומטה את הזרם חזרה דרך הרוטורים, בנתיב שונה. המשקף גורם לכך שפענוח הצופן מתאפשר באמצעות אותה המכונה בדיוק.
החלקים המכניים יוצרים מעגל חשמלי ובפועל מבוצע הקידוד של כל אות באופן חשמלי. כאשר נלחץ אחד המקשים, המעגל נסגר. זרם חשמלי זורם דרך רכיבים שונים, ולבסוף מאיר אחת מ-26 הנורות, המורה על אות הפלט. פענוח ההודעות המוצפנות התבצע באמצעות הקלדתן במכונה זהה. מכיוון שמסלול הזרם הוא הפיך, הרי אם במערך רוטורים מסוים הקלדת האות A הצפינה אותה ל-D, אזי הקלדת האות D תיתן בחזרה את האות A וכך לגבי האותיות הבאות. לכן כל שנדרש לפענוח הוא המסר המוצפן ומכונה זהה (אותם הרוטורים ובאותו מצב ראשוני).
עזר נוסף היה לוח נורות מרוחק ששימש כאמצעי מידור. הלוח המרוחק איפשר לקורא המורשה לראות את ההודעה המפוענחת מבלי שמפעיל המכונה יראה אותה. אביזר חשוב בדגמים מתקדמים של האניגמה היה “Schreibmax”: מדפסת זעירה שיכלה להדפיס על סרט נייר קטן. המדפסת ייתרה את הצורך במפעיל נוסף, שתפקידו היה לקרוא את הנורות ולכתוב את האותיות. ה-“Schreibmax” מוקם מעל האניגמה וחובר ללוח הנורות. על מנת להתקין את המדפסת, היה צורך להסיר את כל הנורות. מלבד הנוחיות שבדבר, עלתה גם רמת המידור: קצין האותות לא היה צריך להיחשף להודעה המקורית. המדפסת עשויה הייתה להיות מותקנת בלשכתו של קברניט הצוללת, ותפקידו של קצין האותות היה לקבוע את המפתח ולהקליד את ההודעה המקודדת, מבלי שיראה את הטקסט המפוענח שהתקבל.
בשנת 1944 הכניס חיל האוויר הגרמני לוח תקעים נוסף שנקרא “אוהר” (שעון בגרמנית). השעון היה קופסה קטנה, שכללה מתג בעל 40 מצבים. לאחר חיבור התקעים, לפי דף מפתחות יומי, יכול היה המפעיל לשים את המתג באחד מ-40 המצבים. כל מצב גרם לצירוף שונה של חיווט התקעים.
האניגמה היתה מיועדת מראש להעברת הודעות קצרות, עד מאות אותיות בלבד. עוצמתה היתה בכך, שגם אם נפלו מכונות בידי האויב, כך שנודע לו חיווט הרוטורים והמשקף, היה קשה מאוד לפענח את ההודעה ללא ידיעת מצבה הראשוני של המכונה, הצבת הרוטורים וסידור לוח התקעים השתנו מדי יום, על פי ספרי צופן שהוכנו מראש.
על פי הערכות שונות יוצרו בגרמניה כ-100,000 מכונות אניגמה. לאחר המלחמה מכרו בעלות הברית מכונות אניגמה למספר מדינות אך פיצוח האניגמה והשפעתו על מלחמת העולם השניה לא נחשף עד לשנות ה-70. מאז גדל משמעותית העניין במכונת האניגמה ומספר מכונות אף מוצגות לציבור במוזיאונים בארצות-הברית ובאירופה. במוזיאון המדע של מינכן מוצגות מכונות גרמניות צבאיות בנות שלושה וארבעה רוטורים. בנוסף מציג המוזיאון גרסאות אזרחיות ישנות של המכונה. מכונה עובדת מוצגת במוזיאון ההצפנה הלאומי של ה-NSA בפורט מיד, שם יכולים מבקרים לנסות להצפין ולפענח הודעות. בנוסף יש דוגמאות המוצגות במוזיאון ההיסטוריה של המחשבים בארצות הברית, בפארק בלצ’לי באנגליה, באנדרטת המלחמה של אוסטרליה בקנברה ובמקומות אחרים בגרמניה, בארצות הברית, באנגליה ובאירופה. מספר מכונות נמצאות בבעלות פרטית ונמכרות לעתים במכירות פומביות במחיר העשוי לעלות על 20,000 דולר.

פיצוח האניגמה
בכל שפה קיימת שכיחות יחסית של האותיות השונות. השכיחות ניתנת לחישוב על סמך טקסטים ידועים מסוגים שונים. למשל עבור השפה העברית ניתן למצוא טבלאות שכיחות בקטעי עתונות ובדברי הכנסת כמודגם בטבלה. שבירת כתב סתר המבוסס על מפתח אחד יכולה להיעשות אפוא בנקל על ידי ספירת השכיחויות של כל אות בגירסה המוצפנת והצמדת השכיחויות של הטקסט המוצפן אל טבלת השכיחויות של השפה הרלבנטית. דא עקא שהחלפה תדירה של המפתח (וביחוד באניגמה שבה מוחלף המפתח בכל אות בודדת) מונעים למעשה את יכולת הפענוח.
פיצוח האניגמה הצליח בזכות מספר אירועים משולבים זה בזה. יש להבדיל בין פיצוח האניגמה הרגילה, ששימשה את כוחות היבשה וחיל האוויר, אשר התרחש במועד מוקדם יותר, לבין פיצוח האניגמה של הצי, שהיה מורכב וקשה יותר.
תרומת המודיעין הצרפתי: בשנת 1931 הצליח השירות החשאי הצרפתי לגייס משתף פעולה מקרב עובדי מחלקת ההצפנה במיניסטריון ההגנה הגרמני בשם האנס תילן שמידט. שמידט העביר לידי הצרפתים מדריך הפעלה חלקי של האניגמה. עותקי מסמך זה הועברו לפולנים ולבריטים ועזרו לבריטים להגיע ליכולות פיצוח ראשוניות תוך זמן קצר.
תרומת המודיעין הפולני: מפצחי צפנים פולנים ובראשם הקריפטוגרף מריאן רייבסקי, ניסו לפצח את צופן המכונה. הם עשו זאת בעזרת גרסה מסחרית של המכונה שנתפסה על-ידם ובעזרת המסמכים שהעביר שמידט למודיעין הצרפתי. תוך שימוש במחשבים אלקטרו-מכניים שכונו “בומב”, (בשל התקתוקים שהשמיעו) הם הצליחו למצוא פרצות במנגנון ההצפנה של האניגמה ולקרוא שדרים מוצפנים. ידע זה הועבר לבריטניה זמן קצר לפני פרוץ המלחמה. עם הפלישה הגרמנית לפולין (ספטמבר 1939) נמלטו חלק מאנשי צוות הפיצוח של האניגמה מפולין דרך רומניה לצרפת והעמידו עצמם לרשות המודיעין הצרפתי.
יחידת הפיצוח הבריטית בפארק בלצ’לי: עם תחילת המלחמה הוקמה בבריטניה יחידה גדולה לפיצוח צפנים. ביחידה, שמושבה היה בפארק בלצ’לי (Bletchley Park), צפונית-מערבית ללונדון, הועסקו מומחים רבים למתמטיקה ולבשלנות. אחד השותפים העיקריים לפיצוח צופן האניגמה היה אלן טיורינג. צוות בלצ’לי עסק במהלך המלחמה בפיצוח צופן האניגמה וצפנים נוספים של גרמניה ויפן. בין השאר הצליחו הבריטים לפצח את האניגמה של הצי, שהייתה מורכבת יותר מפני שמספר הרוטורים היה גדול יותר. כמו כן הם התמודדו בהצלחה עם מספר שינויים שעשו הגרמנים במכונות במהלך המלחמה. להאצת תהליך פיצוח הצופן השתמשו מפצחי הצפנים במחשבי “בומב” ובמחשבים מתקדמים יותר בשם “קולוסוס”. ב-17 בינואר 1940 הצליחו הבריטים לפענח לראשונה תשדורת של אניגמה, אבל רק אחרי אפריל 1940 הגיעו ליכולת לקרוא שדרים תוך 24 שעות ממועד שידורם.
לכידת מסמכי U-33: ב-12 בפברואר 1940 הצליח הצי הבריטי להטביע את הצוללת U-33. הצוללת הגיעה לחופי סקוטלנד כדי להטמין מוקשים, התגלתה, נפגעה על ידי פצצות עומק, ננטשה וטבעה על ידי צוותה. בכיסיו של אחד המלחים נמצאו גלגלי הצופן של האניגמה ואלו עזרו לאנשי פארק בלצ’לי לכוון את מכשירי הפיצוח.
לכידת ה”מינכן”: בתחילת מאי 1941 לכדו הבריטים ספינת דיג גרמנית בשם “מינכן” ובה נמצאו הצפנים של חודש יוני 1941, אשר אפשרו את קריאת כל התשדורות של חודש יוני 1941.
לכידת מסמכי U-110: ב-9 במאי 1943 הצליח הצי הבריטי ללכוד את הצוללת הגרמנית U-100, כשעל סיפונה מכונת ההצפנה אניגמה והצפנים של חודש מאי. הישג זה, יחד עם המסמכים שנלכדו על ה”מינכן”, הביא לכך שבסופו של דבר הצליחה בריטניה לפצח את צופן האניגמה של הצי. לנאצים לא נודע אז כי קוד האניגמה פוצח.
לכידת מסמכי U-559: בפברואר 1942 הוסיפו הגרמנים רוטור נוסף לאניגמה וכתוצאה מכך איבדו הבריטים את יכולת הפענוח של השדרים. ב-30 באוקטובר 1942, גילו הבריטים הצוללת הגרמנית U-559, מול חופי ארץ ישראל, אורבת לאניות ששטו בין נמל חיפה לנמל פורט סעיד. חמש משחתות שהגיעו לאזור אילצו את הצוללת לעלות לגובה פני הים, צוות השתלטות נכנס לצוללת והצליח, לפני שקיעתה, לחלץ ממנה מסמכים שסייעו לבנות מפתחות חדשים לפיצוח תשדורות.
האניגמה תוכננה להיות בטוחה אפילו אם החיווט יהיה ידוע למאזין. משתמשי האניגמה היו בטוחים שהאבטחה שסיפקה האניגמה היא מושלמת, בשל המספר הרב של האפשרויות. מבחינת הגרמנים, היה זה בלתי מתקבל על הדעת שאויב יוכל לנסות כל מפתח אפשרי בהתקפת כוח גס. גם אילו האויב היה מצליח לפענח הודעה בשיטה זו, הרי שהזמן הדרוש לפענוח אשר היה הופך את ההודעה למיושנת ובעלת תועלת מועטה.
התקשורת הגרמנית פוצלה למספר רשתות שונות. כל רשת התאפיינה באתחול שונה של מכונות האניגמה. רשתות התקשורת הללו כונו בבלצ’לי “מפתחות” וניתנו להם כינויים כגון “אדום” ו”כריש”. לכל יחידה שפעלה ברשת הייתה רשימה של אפשרויות אתחול עבור האניגמה לפרק זמן עתידי נתון. כדי שהודעה תוצפן ותפוענח כשורה, נדרשו השולח והמקבל לאתחל את האניגמה שברשותם באופן זהה. בחירת הרוטורים וסדרם, נקודת ההתחלה וחיבורי לוח התקעים, חייבים היו להיות זהים.
נוהלי התפעול של מכונות האניגמה, אשר נחשבו כמעטפת אבטחה אולטימטיבית, טמנו בחובם גם את נקודות התורפה שאיפשרו את שבירתם. בעת שהייתה האניגמה בשימוש, היה צורך ברשימה של מפתחות יומיים וכן במספר מסמכי עזר. ספרי הצופן של הצי הודפסו באדום ובדיו נמס במים על גבי נייר ורוד, כך שהיו בני השמדה אם הייתה סכנה שייתפסו. בדרך כלל נותרו רוב המפתחות קבועים למשך יממה, אולם עבור כל הודעה נבחר מיקום רוטורים התחלתי שונה. המיקום ההתחלתי שודר יחד עם הטקסט המוצפן. שם השיטה היה “נוהל האינדיקטור”. מאחר שחלק מהאינדיקטורים היו חלשים, הצליחו אנשי פארק בלצ’לי למצוא פרצות באניגמה.
אחד מנוהלי האינדיקטור המוקדמים הורה למפעיל לאתחל את המערכת בתיאום עם רשימת התצורות שברשותו. הרשימה כללה מיקום התחלתי של הרוטורים. המפעיל היה מסובב את הרוטורים עד אשר היה מבחין בצירוף הדרוש. בנקודה זו היה עליו לבחור צירוף התחלתי שרירותי עבור ההודעה המסוימת. צירוף זה היה הופך ל”תצורת ההודעה”. התוצאה היתה אינדיקטור מוצפן. לסיום היה המפעיל מסובב את הרוטורים כך שיתאימו לתצורת ההודעה שלו. בצד המקבל היה צורך בהיפוך הפעולה – על המפעיל היה לאתחל את המכונה לתצורה ההתחלתית ולהדפיס את שש האותיות הראשונות בהודעה ולאחר מכן היה מדפיס את הכתב המוצפן הנותר ומפענח את ההודעה.
חולשת השיטה נבעה ממספר גורמים: א. שימוש במספר סופי של תצורות התחלה גלובליות. ב. חזרה על האינדיקטור פעמיים בתחילת התשדורת. חזרה זאת יצרה יחס מיוחד בין צמדי האותיות: הראשונה והרביעית, השנייה והחמישית, והשלישית והשישית. ג. שימוש מסיבי בספרי צופן על מנת לאתחל את תצורת הרוטורים, כאשר המפעילים לא תמיד הקפידו על נוהלי השימוש וכן נפילת חלק מספרי הצופן בידי בנות הברית. ד. תשדורות חוזרות על עצמן ושימוש שכיח במילים מסוימות כגון מילות ברכה בתחילת המברק, תיאורי מזג האוויר וציון סוגי האניות, כך שניתוח תדירויות ההופעה נעשה לא רק על אותיות כי אם גם על מילים וצירופי מילים.
למפעילי האניגמה בצי הגרמני (“קריסמרינה”) היו הליכים מורכבים ומקיפים בהרבה מאשר בוורמאכט ובלופטוואפה. הקריסמרינה קבע שלפני הצפנה באניגמה, הייתה ההודעה מקודדת באמצעות ספר צפנים בשם Kurzsignalheft. הספר הכיל טבלאות שהמירו משפטים לקבוצות בנות ארבע אותיות. ביטויים ושמות מגוונים נרשמו בקבוצות כגון: נושאים לוגיסטיים, תדלוק ומפגש עם אוניות אספקה, מיקומים ורשימות קואורדינטות, שמות נמלים, מדינות, כלי נשק, תנאי מזג אוויר, מיקומי אויב ואניות וכן טבלאות זמנים ותאריכים.
במכונות האניגמה היו 26 אותיות ולכן תווים אחרים הוחלפו בצירופים נדירים של אותיות. תו הרווח הורד כליל או הוחלף על ידי האות X. האות X שימשה במקור כסימן לעצירה או כנקודה ולכן עקפה את הרוטורים. ביחידות הצבא השונות היה שוני בין תווים מסוימים. הוורמאכט החליף פסיק בצירוף ZZ וסימן שאלה – במילה FRAGE או FRAQ. הקריגסמרינה, בשונה מהוורמאכט, החליף פסיק ב-Y וסימן שאלה ב-UD. הצירוף CH, הקיים למשל במילה Acht (בגרמנית: שמונה) או במילה Richtung (בגרמנית: כיוון), הוחלף ב-Q (ולכן נכתב AQT וכן RIQTUNG). שניים, שלושה או ארבעה אפסים הוחלפו ב-CENTA, MILLE או MYRIA בהתאמה. הוורמאכט והלופטוואפה שידרו הודעות בסדרות של חמישה תווים. הקריגסמרינה שידר סדרות של ארבע אותיות תוך שימוש בארבעת הרוטורים שבמכונה. שמות או מילים שהופיעו תדיר בהודעות שונו ככל האפשר. מילים כמו Minensuchboot (שולת מוקשים) עשויות היו להיכתב כ-MINENSUCHBOOT ,MINBOOT ,MMMBOOT או MMM354. כדי להקשות על ניסיון פיצוח אפשרי, נאסר לשלוח הודעה שבה יותר מ-250 תווים. הודעות ארוכות פוצלו למספר חלקים, שלכל אחד היה מפתח משלו.
שבירת האניגמה בפארק בלצ’לי היתה אפוא צירוף של חישובי תמורות וצירופים במחשבים שהיו מן הראשונים בעולם, יחד עם הבנה לוגית ובלשנית מעמיקה של השפה הצבאית הגרמנית וניתוח השימושים (והשגיאות) של מפעילי האניגמה.

האניגמה בצה”ל
בתערוכת CAPTCHA שהוצגה במוזיאון המדע בירושלים בשנת 2013 נחשפה לראשונה בפומבי העובדה שמכונת ההצפנה המפורסמת “אניגמה” הגיעה לצה”ל ואפילו זכתה לגירסה עברית שהושאלה לתערוכה על ידי מרכז הצופן והביטחון של צה”ל (מצו”ב).
מתברר כי בסוף שנות ה-40 של המאה הקודמת נרכשו כ-30 מכונות אניגמה לצרכי מערכת הבטחון ונעשה מאמץ הנדסי “לגייר” את המכונה משיטה של 26 אותיות לטיניות לשיטה העברית של 22 אותיות האלף בית. המקלדת והנורות סומנו באותיות עבריות, אך ההוראות הצמודות למכסה נשארו על טהרת הגרמנית. ככל הידוע מדובר באניגמות שנלקחו שלל בידי הבריטים והועברו על ידם לישראל ולמושבות בריטיות נוספות כמו הודו. ניתן להניח שהבריטים היו מרוצים לו אימץ צה”ל שיטת הצפנה שהם ידעו לפענח.
בסופו של דבר הוחלט בצה”ל לא להשתמש במכונות אלו. על פי האגדה (או שלא היתה זו רק אגדה) כנראה שהחלטה זו הונעה על ידי מתמטיקאי יהודי בכיר ששירת בפארק בלצ’לי במהלך המלחמה ועלה לישראל אחרי סיומה. לפי אחת הגירסאות הוא שמע מסטודנט שלו ששירת בצה”ל על ניסוי האניגמה ומצא דרך לרמוז לו, תוך שימוש במונח “סוס טרויאני”, אך מבלי להפר את שבועת הסודיות שלו לבריטים, שצופן האניגמה פחות חסין ממה שניתן לחשוב.

סוף דבר – האניגמה של אלן טיורינג
אלן טיורינג – מתמטיקאי, מדען, גאון מחשבים ופילוסוף אשר עבד רוב הזמן תחת מעטה כבד של סודיות. הוא פרסם מעט מאמרים ועיקר הישגיו הכבירים נעשו עבור בטחון האומה הבריטית. נאמר עליו כי לא נודעה תרומה גדולה יותר של אדם יחיד למאמץ המלחמתי של בנות הברית במלחמת העולם השנייה מאשר תרומתו של טיורינג וכי בזכותו קוצרה המלחמה בשנתיים ימים. אף על פי כן, האומה הבריטית, הליברלית לכאורה, העמידה אותו למשפט על נטייתו החד-מינית והענישה אותו קשות באמצעות טיפול כימי (חסר תועלת). אלן טיורינג לא יכול היה לעמוד בנזקי העונש וסיים את חייו באכילת תפוח מורעל, אקט טרגי הלקוח מאגדת שלגיה ושבעת הגמדים.
טיורינג עסק בחישובים, במכונות חישוב ובמילים. הוא טען כי מכונות יכולות לפתור כל בעיה מתימטית שיש לה פתרון והאמין ביכולתן של מכונות גם “לחשוב” עד כי לא ניתן יהיה להבחין בינן לבין האדם. הוא השאיר את חידת מותו ללא תשובה חד-משמעית. עברו כ-60 שנה עד שהממשלה והממלכה הבריטית ביקשו את סליחתו וחננו אותו באופן מלא.
שבירת האניגמה בפארק בלצ’לי, המיוחסת במידה רבה לגאונותו של טיורינג, היתה צירוף של חישובים מסובכים במכונות אוטומטיות עם רצף הברקות לוגיות של הבנה וניתוח השימושים האפשריים בשפה. השכלתו הרחבה של טיורינג והיכרותו עם הפילוסופים הדגולים של השפה (ויטגנשטיין, ראסל, פראגה, גדל ואחרים) היו מרכיבים חשובים באישיותו וביכולותיו.