Computer-Geschichte: Opa wird 70

Im Bletchley Park konstruierte der britische Geheimdienst den ersten elektronischen Computer, um damit verschlüsselte deutsche Nachrichten zu knacken. Der Rechner verfügte bereits vor 70 Jahren über alle logischen Schaltkreise, die es für einen modernen Computer braucht.

Dieser Bericht entstand während eines Besuch im Bletchley Park im Juni 2013. Zum 70. Geburtstag des ersten elektronischen Computers publizieren wir eine aktualisierte Version.

Der damalige Direktor des Britischen Geheimdienstes MI6, Admiral Hugh Sinclair, kaufte 1938 einen idyllischen Landsitz: Bletchley Park. Hier sollten seine Spezialisten der Government Code & Cypher School (GC&CS) sich mit dem Knacken von verschlüsselten Nachrichten beschäftigen. Für diesen Zweck war das Anwesen ideal gelegen: 70 km von London entfernt und etwa in der Mitte zwischen den Universitätsstädten Cambridge und Oxford. Von dort rekrutierte Sinclair seine Kryptographen oder Linguisten mit Griechisch-Kenntnissen. Und immer öfter auch Mathematiker oder einfach nur Paradiesvögel, Menschen mit einer Passion für Kreuzworträtsel zum Beispiel.

Eine Schlüsselperson schliesst sich an

Ein Tag nach Ausbruch des Zweiten Weltkrieges meldete sich der Mathematiker Alan Turing im Bletchley Park und nahm dort seine Arbeit auf. Obwohl er erst 27 Jahre alt war, hatte sich Turing bereits einen Namen gemacht: Drei Jahre zuvor hatte er mit in einer wissenschaftlichen Abhandlung im Rahmen eines Gedankenexperiments eine abstrakte Maschine beschrieben, die alle möglichen Berechnungen durchführen konnte, die Turing-Maschine. Der Aufsatz gilt heute als theoretische Grundlage der Informatik.

Bild der ENIGMA: Eine Schreibmaschinen-Tastatur, statt Papier für jeden Buchstaben des Alphabets eine Lampe Bild in Lightbox öffnen.

Bildlegende: Die ENIGMA: Verschiedene Abteilungen der deutsche Kriegsmaschinerie setzten zur Verschlüsselung dieses Gerät ein. Peter Buchmann/SRF

Im Bletchley Park beschäftigte sich Turing mit der ENIGMA-Verschlüsselung, die das deutsche Militär zur Übersendung geheimer Funksprüche verwendete. In der Theorie galt die ENIGMA als sicher, doch die Praxis sah anders aus. Die Engländer fanden schliesslich zwei Schwachstellen und konnten den ENIGMA-Schlüssel regelmässig knacken:

  • Die deutschen Nachrichten begannen mit den immer gleichen Phrasen, zum Beispiel dem Wort «Wetterstation», oder dem Namen einer Einheit.
  • Ein Buchstabe wurde durch die ENIGMA nie als sich selber verschlüsselt. Ein G zum Beispiel wurde nach der Verschlüsselung zu irgendeinem Buchstaben, aber nie zu einem G.

Alan Turing entwickelte aufgrund dieser Kenntnisse eine elektromechanische Maschine, die parallel verschiedene ENIGMA-Schlüssel durchprobierte. Diese Maschine bekam den Übernamen «Bombe» (dabei dachten die Kryptographen nicht an einen Sprengsatz, sondern an ein Dessert, eine Eisbombe). Von diesen «Bomben» waren am Ende des Krieges rund 300 im Einsatz, in modifizierter Form auch in den USA.

Das kryptographische Meisterstück

1941 fiel den englischen Funkern ein neuartiges deutsches Signal auf, das sich grundlegend von den anderen deutschen Funk-Nachrichten unterschied. Die Spezialisten vom Bletchley Park vermuteten richtig, dass es sich um besondere verschlüsselte Nachrichten handelte.

Frontansicht der Bombe: 120 farbige Trommeln in einem grossen Kasten Bild in Lightbox öffnen.

Bildlegende: Die Bombe: Alan Turing entwickelte die Maschine, die nach den ENIGMA-Schlüsseln suchte. Die Bomben wurden von Frauen bedient. Peter Buchmann/SRF

Es stellte sich heraus, dass etwa 30 deutsche Kommandoposten in Europa diese Nachrichten empfangen konnten; dass Hitler damit direkt mit seinen Generälen sprach. Die Herausforderung für die englischen Kryptographen war enorm, alles ging darum, Hitler und seine Generäle abhören zu können. Die Nachlässigkeit eines deutschen Soldaten half ihnen dabei.

Im August 1941 sollte ein deutscher Nachrichten-Soldat in Athen einen dreiseitigen Text nach Wien übermitteln. Weil die Station in Wien die Nachricht nicht vollständig empfangen konnte, musste der Soldat den ganzen Text noch einmal übermitteln. Dabei unterliefen im zwei schwerwiegende Fehler:

  • Er benützte den gleichen Schlüssel wie beim ersten Versuch.
  • Er schickte nicht die exakt gleiche Nachricht, sondern verwendete Abkürzungen, um sich das nochmalige Übermitteln zu vereinfachen.

Weil die Engländer mithörten, waren diese Fehler entscheidend. Die Kryptographen vom Bletchley Park konnten die beiden Nachrichten vergleichen, dechiffrieren und den Schlüssel isolieren. Dem 22-jährigen Bill Tutte gelang es dann in monatelanger Arbeit, die Funktionsweise der deutschen Verschlüsselung nachzuvollziehen, eine einzigartige Leistung in der Geschichte der Kryptographie.

Mit Frauenzimmern rechnen

Der Angriff auf die deutsche Verschlüsselung basierte auf Statistiken, die von Computern erstellt wurden. Bloss: 1943 waren Computer nicht Maschinen, sondern Menschen. Computer war ein Beruf; und während des Krieges ein typischer Frauenberuf. Ganze Zimmer voller Frauen führten damals die Berechnungen der Mathematiker aus. Das Entschlüsseln einer deutschen Nachricht dauerte aber bis zu acht Wochen, deshalb musste eine effizientere Lösung her.

Der erste Versuch mit einer Maschine, die Nachricht und Schlüssel auf zwei Papierstreifen einlas, befriedigte nicht. Es war wieder Alan Turing, der die entscheidende Idee hatte: Er empfahl, den begnadeten Elektroingenieur Tommy Flowers von der britischen Post mit ins Boot zu holen.

In ein paar Monaten zum ersten Computer

Ein Gestell mit vielen Röhren, Schaltern und Lampen. Im Vordergrund ein Drucker. Bild in Lightbox öffnen.

Bildlegende: Colossus, der erste Computer: Zum Knacken des Lorenz-Schlüssels konstruierten die Leute um Max Newman und Tommy Flowers den ersten Computer. Peter Buchmann/SRF

Im Januar 1944 wurde der erste elektronische Computer fertig gestellt und in Betrieb genommen, seine Erfinder gaben ihm den Namen «Colossus». Ein paar Monate später konnte Tommy Flowers eine weitere, verbesserte Maschine abliefern, gerade noch rechtzeitig vor dem D-Day, der Invasion in der Normandie. Mithilfe dieser Maschine konnten sich die Engländer beispielsweise vergewissern, dass Hitler tatsächlich auf ein mit grossem Aufwand inszeniertes Ablenkungsmanöver hereingefallen war.

Mit den von Turing entwickelten «Bomben» und den ersten Colossus-Computern konnten die Engländer täglich tausende von deutschen Nachrichten entschlüsseln. Doch damit war es noch nicht getan. Die Information musste analysiert und weiterverteilt werden. 9000 Menschen waren am Ende des Krieges rund um die Uhr mit der Entschlüsselung und Auswertung von Nachrichten beschäftigt. «Der Bletchley Park wandelte sich während des Krieges von einer Manufaktur zu einer Fabrik», sagt Iain Standen, Direktor der Bletchley Park Stiftung. Historiker schätzen, dass der Krieg dadurch um zwei Jahre verkürzte wurde.

Das grosse Vergessen

Die GC&SC hatte nach dem Krieg jedoch andere Prioritäten, als sich bei den Mitarbeitern zu bedanken. Wichtig war stattdessen die absolute Geheimhaltung: Alle Maschinen und Computer wurden demontiert, die Pläne vernichtet. Es verstand sich von selbst, dass die Mathematiker und Ingenieure nie über ihre Arbeit – und ihren Erfolg – reden durften.

Es dauerte mehr als 30 Jahre, bis die Öffentlichkeit allmählich erfuhr, welche Rolle der Bletchley Park während des Krieges gespielt hatte. «Auch heute noch sind gewisse Funktionsweisen der ENIGMA-Entschlüsselung und des Colossus geheim», sagt Phil Hayes, ein Ingenieur der zusammen mit Tony Sale die Colossus-Replika für das National Museum of Computing nachgebaut hat.

Lange Tradition des computergestützten Abhörens

Aus der GC&SC wurde 1946 das Government Communications Headquarters (GCHQ) – eine Abkürzung, die aktuell zusammen mit dem US-amerikanischen Geheimdienst NSA wieder für Schlagzeilen sorgt. Dabei zeigt die Geschichte des Bletchley Parks, wie Geheimdienste schon immer versucht haben, mithilfe der neusten technischen Mittel alle Kommunikationskanäle abzuhören.

Auf den Computer bezogen könnte man deshalb zugespitzt sagen: Nicht weil wir Computer haben, können uns Geheimdienste abhören; sondern wir haben Computer erhalten, weil die Geheimdienste diese für ihre Abhöraktionen brauchten.