Otuz Milyon Hayat Kurtaran Bilgisayar Korsanı
Günümüzde bilgisayar korsanları suçlu olarak kabul ediliyor olabilirler ama selefleri olan kriptologlara pek çok hayat borçluyuz. Polonyalı bir matematikçi, uzun uğraşlar sonunda Enigma adındaki gizli Nazi şifrelemesini kırarak II. Dünya Savaşı'nın sona ermesinde önemli bir rol oynamıştı.
11 Kasım 1918 tarihinde, Prusya, Avusturya ve Rusya işgali altında 123 yılın ardından Polonya bağımsızlığına kavuştu. Uzun süredir beklenen özgürlük fazla sürmedi. Kısa süre sonra Polonya'nın komşularının tarihlerindeki en kanlı zamanları yaşadıkları ortaya çıktı. Onlarla herhangi bir biçimde barışçı ilişkiler kurmak imkansızdı.
Batı sınırının gerisinde, ateşli gençlik yüzünden Das Dritte Reich (Nazi Almanyası) haline gelen Weimar Cumhuriyeti bulunuyordu. Doğusunda ise Komünist devrimi Avrupa'ya zorla yayma görevinden şaşmayan, daha sonra Sovyetler Birliği olacak olan Rusya Sovyet Federatif Sosyalist Cumhuriyeti vardı. Yeni doğmuş Polonya, varoluşunun ilk günlerinden itibaren tehlike altındaydı; ülkeyi yeniden inşa etme ve bir araya getirmenin zorluklarının üstüne güvenliğini de sağlaması gerekiyordu.
Yeni kurulmuş olan Polonya İstihbarat Servisi, bu gerçekler ışığında bu iki tehditkar komşusunun gizli planlarından haberdar olabilmek için acilen kriptografide (şifre ve kod kullanımı) ve kriptolojide (şifre ve kodlar üzerinde, özellikle kırmak amacıyla çalışılması) uzmanlaşmış bir daire yaratmaya karar verdi. Daireye Şifreciler Bölümü deniliyordu ve Enigma kodunun kırılmasının asıl sorumlularının bulunduğu ünlü Şifre Bürosunun da öncüsüydü.
En iyiler arasından En iyiyi Seçmek
Alman ordusu mekanik şifreleri 1928 yılının başında ortaya çıkardı ve Polonya İstihbaratı da hemen bunlar üzerinde çalışmaya başladı. Polonya – Sovyet savaşı sırasında 100'den fazla şifreyi çözen, henüz tanınmayan şifre dairesi bunu takip eden dört yılı sadece başarısızlıkla ve sorunlarla geçirdi. Şifre dairesinin kaynaklarının Almanlar'ın mekanik kodlarıyla başa çıkabilmek için yetersiz kaldığı 1932'de son derece açık hale gelmişti. Genelkurmay yüzlerce öğrenci ve araştırmacı için temel bir kod kırma eğitimi organize etme kararı aldı. Eğitimin gizli amacı kriptoloji konusundaki yeteneklere ulaşmaktı.
En fazla umut vaadeden kişi Marian Rejewski'ydi – üniversiteyi Poznań'da okumuş iyi eğitimli bir matematikçiydi ve Gottingen'de bir yıl burslu olarak okumuş olduğundan kusursuz Almanca konuşuyordu. Seçilen diğer iki kişi ise yine Poznań Üniversitesi Matematik Enstitüsü mezunlarından Henryk Zygalski ve Jerzy Różycki idiler. Hemen Şifre Bürosunda çalışmaya başladılar; kendilerinin sadece Enigma'yı kırmaya adamak üzere seçilmişlerdi.
Enigma Nedir?
Enigma 1920lerin başında piyasaya çıkmış dönel motorlu elektro-mekanik bir şifreleme makinesiydi. Pahalı da olsa her yerde bulunabiliyordu ve aslen ticari ve günlük bilgilerin şifrelenmesi ve şifrelerin çözülmesinde kullanılmak amacıyla yapılmıştı. 1920lerin sonlarında önce Alman ordusu Enigma'yı ele geçirdi ve anında Alman ordusunda, özellikle deniz ve hava kuvvetlerinde kullanılan esas şifreleme makinesi haline geldi. Alman ordusu niye Enigma'yı seçti? Muhtemelen (I. Dünya savaşında popüler olan) linguistik şifreleme yerine matematiksel permütasyonları kullanma fırsatı sağlayan çok alfabeli şifreleme sebebiyle. Enigma'nın tam olarak nasıl işlediği detaylı açıklamalar gerektirse de bazı özellikleri ana hatlarıyla şu şekildedir:
Rotorlar
Rotorlar bir yüzünde yaylı sistemli pirinç iğneler diğer tarafında ise aynı sayıda dairesel elektrik bağlantı noktaları olan sert lastikten yapılmış disklerdir. İğneler ve bağlantılar alfabeyi – çoğunlukla A'dan Z'ye 26 harf – temsil eder. Tek bir rotorun yaptığı basitti: tekli bir yer değiştirme şifresi. Örneğin O harfinin iğnesi Z harfine bağlanmış olabilirdi. Oysa gelişmiş Enigma makineleri 3 ila 4 rotoru birden kullanıyordu ve her biri 26 başlangıç pozisyonundan birine ayarlanmış olabilirdi. İşleri daha da karmaşıklaştırmak için rotorlar ayrıca “atlıyorlardı” yani klavyeye her basıldığında hepsi değişiyordu. Bir arada çalıştıklarında rotorlar, her harfi şifreli bir mesaj olarak gönderilmeden önce defalarca değiştiriyorlardı.
Bağlantı Panosu
Enigma ile şifrelenmiş bilginin kırılmasını sağlayan anahtar her gün değişiyordu. Öncelikle rotorların seçimi ve ilk yerleştirilme pozisyonları tarafından belirleniyordu. Bu amaç için kullanılan diğer araç ise Steckerbrett denilen bir bağlantı panosuydu. Herhangi bir kullanıcının rotor ünitelerini bile girmeden şifrenin kriptografik gücünü arttırmak amacıyla klavyedeki tuşlar arasındaki bağlantıları kolaylıkla yeniden ayarlayabilmesini sağlıyordu. Harflerin birbirlerinin yerine geçmesinin matematiksel bir açıklaması olmadığı için bağlantı panolu bir Enigma'yı çözmek sıradan olanları çözmekten çok daha zordu.
Dolayısıyla herhangi bir mesajı çözebilmek için ordu tipi Enigma'nın operatörü şunları bilmek zorundaydı:
1. Dişli Sırası – rotorların seçimi (beş türü vardı) ve yerleştirilme sıraları.
2. Operatör tarafından her mesaj/ gün/ süre için belirlenen rotorların başlangıç konumları. Bu “cribs” adı verilen şey tarafından belirleniyordu. Şifreli mesaj iletilmeden önce rotor dişlilerinin başlangıç pozisyonunda görünen harflerden oluşan bir anahtar mesajı gönderilirdi.
3. Pano bağlantıları – Steckerbrett bağlantı panosundaki bağlantılar.
Özelliklerinin karmaşıklığı sebebiyle herkes Enigma'nın kırılamaz olduğu konusunda hemfikirdi. Dolayısıyla Fransa ve Büyük Britanya'nın istihbarat örgütleri Naziler'in mesajlarını çözmenin tek yolunun makinelerinden birini çalmak ve köstebek bir ajandan da her gün için günlük ayarları öğrenmek olduğuna inanıyorlardı. Bu plan kısa ömürlü oldu. Tek bir Enigma makinesinin bile kaybolduğu farkedilirdi ve makineler değiştirilirdi. Köstebeklere gelecek olursak, onlar da kısa ömürlü olurlardı.
Murlyn Hakon MBE Enigma makinesinin çalışmasını anlatıyor.
Rejewski Sahnede
Fransız ve İngiliz istihbarat servisleri 1931'in sonlarına kadar tek bir başarı dahi elde edemediler. O yıl Alman Haberleşme Teşkilatı'nda bir yarbayın yaveri olarak çalışan aristokrat kökenli alman Hans Thilo-Schmidt'e, Enigma'nın çeşitli günlerde nasıl ayarlanacağı bilgisini de içeren, süresi geçmiş kod çizelgelerinin yok edilmesi görevi verilmişti. Muhtemelen parasal bir sebeple, tabloları Fransız istihbarat ajanı Gustave Bertrand'a satmaya karar verdi. Bertrand hemen veriyi analiz edecek özel bir ekip kurdu ancak verinin işe yaramaz olduğu tespit edildi çünkü süresi geçmişti ve nereden başlayacaklarına dair bir fikir vermek için bile hala yetersizdi.
Bertrand bu belgeleri Polonyalılar ve İngilizler'e havale etmeye karar verdi. Enigma'nın, Almanya'dan alınmış sivil bir kopyasına sahip olan Rejewski anında başarıya çok yakın olduklarını anlamıştı. Bertrand'dan aldığı malzemeyi kullanarak ve düz metinleri şifreli mesajlarla kıyaslayarak Alman ordusunun kullandığı Enigma versiyonundaki rotorların bağlantılarını bulmaya imkan sağlayan denklemleri keşfetmeyi başardı. Bu en sofistike permütasyonlar teorisinin uygulanmasını gerektiriyordu.
Denklemler çözüldüğünde ve beş rotor türünün de bağlantıları belirlendiğinde Rejewski, mühendislerine Alman Enigma'sının bir replikasının bağlantılarını yapmaları ve rotorların başlangıç konumlarını şifreli metine göre ayarlamaları emrini verdi ve... ortaya çıkan sonuç anlaşılmazdı. Sadece tıpkı diğer şifrelenmiş mesajlar gibi görünen kaotik bir harfler kümesi.
Vazgeçmeye yaklaşmışken Rejewski denklemlerini bir kez daha kontrol etti. Rotorların ve bağlantı panosunun işleyişini çözmüş olduklarından emindi. Hesaplamalarında eksik olan şey yanıltıcı biçimde basit olmalıydı. Bu sadece makinenin tuşlarının, üzerlerindeki ışıklarla olan bağlantıları olabilirdi.
Rejewski'nin kullandığı gibi ticari Enigma makinelerinde tuşlar A-Q B-W C-E şeklinde alfabenin her harfi QWERTZ klavyedeki bir harfe tekabül edecek şekilde, Alman daktilolarındaki gibi dizilmişti. Bu bağlantılar yüz binlerce farklı şekilde yapılabilirdi ama Rejewski bütün kombinasyonları denemeye niyetliydi.
Bu işin başına oturdu ve standart alfabetik sırayı deneyerek başladı. A-A, B-B, C-C ve... açık metin ortaya çıktı! Rejewski kodu kırmıştı. Polonya İstihbaratı artık Alman ordusunun Enigma'sının tamamıyla çalışan bir kopyasına sahipti. Düzenleme neden bu kadar basitti? Bunu kimse öğrenemedi. Ayarlar her gün değiştirildiği için hala yapılacak çok şey vardı ama en azından kod kırılmıştı.
Siklometre
Enigma ayarları (yani dişlilerin başlangıç pozisyonları ve panodaki bağlantılar) düzenli olarak, genellikle her gün değiştiriliyordu. Bu yolla Naziler, kod kırılmış bile olsa Enigma mesajlarını çözmenin son derece zor olmasını sağlıyorlardı. Şifreli mesajı alıcısına ulaştırabilmek için, gönderici önce rotor dişlilerinin başlangıç konumunda görünen şifrelenmiş harflerden oluşan anahtar mesajını göndermek zorundaydı. Bir hata olmasın diye anahtar mesaj iki kere gönderilmeliydi.
Rejewski kısa süre sonra Almanlar'ın prosedüründeki zayıf noktayı fark etti. İlk olarak, anahtar mesajlar gün boyunca bütün iletişim ağı için birbirinin aynıydı, dahası kullananlar tembellik yapıyor ve sık sık AAA, ZZZ veya QAY gibi bariz pozisyonlar seçiyorlardı. Çok sayıda şifrelenmiş mesajdan toplanan veri ile gösterge ayarlarını 10,000 trilyondan 105,456'ya düşürmek ve bunları kataloglamaya başlamak mümkün oldu. Rejewski siklometre adında, bu işi mekanik olarak yapan bir makine icat etti. Hakkında şöyle demiştir:
Bu kataloglamayı bir siklometrede yapmak meşakkatli bir işti ve bir yıldan uzun sürdü ama hazır olduğunda günlük anahtarları dakikalar içinde (on beş dakika kadar) ele geçirmek mümkündü
1936'da katalog hazırdı ve 1937 yılına kadar da mükemmel biçimde çalıştı. Almanlar'ın mesajlarının neredeyse %100'ü başarıyla çözülmüştü. 1937'nin sonlarında Almanlar, Enigma şifrelemelerinin düzgün çalışmadığını fark ettiler ve şifreleme yöntemlerini değiştirdiler. Bu da Rejewski'nin yöntemini işe yaramaz hale getirdi. Ama Polonya Şifre Bürosunun pes etmeye niyeti yoktu.
Zygalski Kağıtları
Rejewski bu büyük aksaklıkla karşı karşıyayken, 1928 yılında işe alınan öğrencilerden bir diğeri hayat kurtaran bir çözüm buldu. Henryk Zygalski anahtar mesajındaki işaretlerin tekrarlanmasından faydalanmayı amaçlayan, daha sonra Zygalski Kağıtları adını alacak icadı yaptı. Üzerine özel olarak delikler açılmış kağıtlar kullanarak gösterge ayarlarını ve günlük anahtarı bulabiliyordu. Rejewski otomatik olmamasına rağmen bu yönteme hayran kalmıştı ve operatörlere parmakları kopana kadar doğru kombinasyonu aratmaya başladı:
Kağıtlar üst üste konulup kağıtların düzgün bir sırayla ve kendi aralarında düzgün biçimlerde hareket ettirilmesinden oluşan katı bir program uygulandığında, görünür açıklıklar giderek azalıyordu. Eğer yeterince veri varsa sonunda bu açıklıklardan sadece bir tane kalacak ve muhtemelen doğru ihtimale – çözüme – işaret edecekti. Açıklığın konumundan rotorların sırasını, halkaların ayarlarını ve (...) bütün şifre anahtarını hesaplayabilirdiniz.
Ayarlar teker teker bir Enigma kopyasında denenmeliydi ve kriptologların şansı yaver gitmezse bu çok uzun zaman alabilirdi. Savaş yaklaşmaktayken Şifre Bürosu, çok daha hızlı ve verimli bir şeye ihtiyaçları olduğunu biliyordu.
Kriptolojik Bombalar
Rejewski tam bir mühendislik dehası olduğunu ispatlayarak kriptolojik bomba adında bir makine tasarladı. Bu, işleyişinin kökleri Zygalski'nin fikrine – anahtar mesajdaki tekrarlanan harfleri takip etmek - dayanan elektro-mekanik bir cihazdı. Adındaki “bomba” büyük ihtimalle, çalışırken çıkardığı tıkırtıların mucidine bir canlı bombayı hatırlatması sonucudur.
1938 sonbaharında keşfedilen bomba yöntemi, daha çok günlük anahtarların oluşturulmasını otomatik hale getirmek ve süreci hızlandırmak içindi. Her kriptolojik bomba (Varşova'da 1939 eylülüne kadar Şifre Bürosu için altı tane üretilmişti) esasen elektrikle çalışan altı Enigma'nın bir araya gelmiş haliydi. Aşağı yukarı yüz çalışanın yerini tutuyordu ve anahtarı elde etmek için gerekli süreyi yaklaşık iki saate düşürdü – diye yazar Rejewski
Bombalar iki uçta da çok verimliydi: hızlı ve kesin. Yine de Şifre Bürosunda kutlama yapmaya zaman yoktu. Avrupa'daki siyasi durum giderek daha endişe verici oluyordu ve Alman uzmanların da kodlarının yeniden kırıldığını farketmeleri an meselesiydi.
II. Dünya Savaşı Başlıyor
15 Eylül 1938'de, Alman ordusu iki rotor dişlisi daha ekleyerek Enigma'nın karmaşıklığını arttırdı. Bu kod kırma sürecini on kat (Üç rotor dişlisi 6 farklı şekilde dizilebiliyordu, beş tane ise 60 farklı şekilde) daha karmaşık hale getirdi. Rejewski yeni rotor dişlilerinin bağlantılarını çabucak ortaya çıkartsa da günlük anahtarları bulmak çok daha uzun bir süreç haline geldi. Bu arada siyasi gerginlikler de yükselmeyi sürdürüyordu.
1939 Nisan'ında Almanya Polonya'yla olan saldırmazlık paktından çekildi. Gelecek saldırının bu habercisi, Polonya Şifre Bürosunu bilgilerini müttefiklerle yani Fransa ve İngiltere ile paylaşmaya itti. Bu zamana kadar Polonya ordusu başkomutanlığı çözülen bütün mesajları müttefikleri ile paylaşmış ancak karşı casusluk korkusu yüzünden çözüm yöntemini hiç ifşa etmemişti. 26 Temmuz'da Varşova yakınlarında yapılan gizli bir buluşmada Polonyalı uzmanlar, Fransız ve İngiliz askeri yetkililerine Enigma kodunun kırıldığını açıkladılar ve onlarla Enigma'nın ordu versiyonunun kopyaları ile birlikte kod kırma prosedürü ve gelecekteki kod değişikliklerinde ne yapılacağı hakkındaki bilgilerini paylaştılar. 1 Eylül 1939'da Nazi Almanyası Polonya'yı işgal etti.
Polonya'dan Fransa üzerinden İngiltere'ye
Şifre Bürosunun bütün ekibi Alman istilasından sadece 4 gün sonra yani 5 Eylül'de Polonya'dan kaçma kararı aldılar. Gizlice Fransa'ya geçmeyi başardılar ve orada askeri kod kırmada uzmanlaşmış bir Polonya-Fransız istihbarat servisi olan PC Bruno'da çalıştılar. 1940 yılında Fransa düşüp PC Bruno'daki bütün uzmanlar Büyük Britanya'ya taşınmak zorunda kalana dek, Enigma ile şifrelenmiş neredeyse beş mesajdan biri burada çözüldü. Naziler ekibin bazı üyelerini kaçış yolunda yakalayıp şiddetli işkence yöntemleri uygulasa da hiçbiri Enigma kodunun kırıldığı sırrını ağzından kaçırmadı.
İngiltere'de Marian Rejewski ve Henryk Zygalski sürgündeki Polonya ordusunda göreve getirilmiş ve Boxmoor'daki bir Polonya Sinyal Tesisinde Alman el şifrelerini kırmaya çalışıyorlardı. İşgal altındaki Fransa'da bulundukları ve İngiltere'ye gelirken Franko'nun ordusu tarafından tutsak edildikleri için onları Bletchley Park'a – İngiliz ordusunun kod kırma merkez bürosu - çağırmanın fazla riskli olduğu düşünülmüştü.
Son Söz
Rejewski ve Şifre Bürosundaki çalışma arkadaşları tarafından geliştirilen fikirler, Enigma'nın sürekli değişen kodlarının kırılmasına yönelik diğer çalışmaların güçlü temelini oluşturdu. 1940'dan sonra Enigma kodlaması konusunda verilen uğraşta Bletchley Park'taki ekip ön plana çıktı. Bletchley Park'ın mühendisleri kendi “bomba” larını icat etmişlerdi ve savaşın sonuna kadar Almanlar'ın mesajlarının %100'ü düzgün biçimde çözülmüştü. Dwight Eisenhower, Enigma kodunun kırılmasının müttefiklerin galibiyeti için 'belirleyici' olduğunu söylemiştir ve bir çok tarihçi bunun savaşı iki yıl kısalttığını ve böylece milyonlarca insanın kayatını kurtardığını söyler.
Henryk Zygalski II. Dünya Savaşı'ndan sonra İngiltere'de kaldı. 1978 yılında hayatını kaybetti.
Marian Rejewski Polonya'ya döndükten sonra 1980 yılında 74 yaşında hayatını kaybetti.
İki matematikçi de Polonya Cumhuriyeti'ndeki en yüksek başarı madalyalarıyla ödüllendirilmenin yanısıra İngiliz Ordusu'ndan Savaş Madalyası da aldılar.
Çeviren ve düzenleyen: Didem Bilgin
Author: Wojciech Oleksiak 3.07.2014 with edits by Lea Berriault. Source: Rejewski Marian, Woytak Richard (1984), A Conversation with Marian Rejewski, Rejewski Marian, Summary of Our Methods for Reconstructing ENIGMA and Reconstructing Daily Keys, and of German Efforts to Frustrate Those Methods.