Kryptologie: Neue Einblicke in historische Chiffriergeräte

Die Kryptologie ist fast schon so alt wie die Menschheit: Spätestens seit Erfindung der Schrift kommt sie zum Einsatz, sei es bei religiösen Botschaften im alten Ägypten, in der griechischen und römischen Kriegskunst oder im Ersten und Zweiten Weltkrieg. Auch die Erfindung des ersten Computers und die heutigen Anwendungsformen in der digitalen Welt sind ohne Kryptologie nicht denkbar.

Aber wie lassen sich vertrauliche Nachrichten verschlüsseln, wie knacken? Was passiert, wenn die Geheimhaltung auffliegt? Und welche Konsequenzen hat das womöglich? Mit spannenden Fragen wie diesen befasst sich die Historische Kryptologie. Sie erforscht zum Beispiel verschlüsselte Texte sowie Methoden und Gerätschaften zur Ver- und Entschlüsselung von Nachrichten in Militär, Diplomatie, Wirtschaft. Dabei arbeitet sie eng mit verwandten Disziplinen wie Geschichte, Technik- und Ideengeschichte sowie der Informatik, Künstliche Intelligenz, (Computer-)Linguistik oder der digitalen Bildverarbeitung zusammen. Die Forschungen der historischen Kryptologie können sich vielerorts sehen lassen: Ein gutes Beispiel ist die Kryptologische Sammlung des Deutschen Museums, die zu einem großen Teil in der 2022 eröffneten Dauerausstellung Bild-Schrift-Code präsentiert wird.

„HistoCrypt 2023“ in München

Im Deutschen Museum fand zudem unlängst die „6. Internationale Konferenz für Historische Kryptologie (HistoCrypt 2023)“ statt. Sie gab vom 20. bis 22. Juni 2023 Einblicke in die neueste Forschung auf diesem Gebiet. „Bei der HistoCrypt Tagung kommen jedes Jahr Forschende der Kryptologie aus ganz unterschiedlichen Bereichen und Erdteilen zusammen, um ihre neuesten Projekte und Ergebnisse vorzustellen. Von geheimen Runen, Steganografie, der Entzifferung von historischen Manuskripten und deren Auswertung über Chiffriermaschinen und Entzifferungsgeräte bis hin zur Vermittlung moderner Verfahren wie Zero-Knowledge: Auch in diesem Jahr wurde wieder eine spannende Bandbreite an Themen aus der historischen Kryptoforschung abgedeckt“, sagt Carola Dahlke, Kuratorin für Kryptologie und Informatik am Deutschen Museum und General Chair der diesjährigen HistoCrypt Tagung.

Bei der Erschließung und Erforschung der Verschlüsselungsgeräte kommt dem BMBF-Projekt „3D-Cipher“ ein besonderer Stellenwert zu: Das Deutsche Museum hat seine Kryptologische Sammlung im wahrsten Sinne des Wortes durchleuchtet. Die hierbei entstehenden Forschungsdaten können direkt von der Kryptocommunity genutzt werden, um eigenständige Forschungsarbeiten zu ergänzen sowie komplett neue Fragestellungen zu entwickeln.

Chiffriergeräte im CT

„Das Innenleben der Chiffriermaschinen, mit denen Militär, Geheimdienste oder auch Banken ihre Botschaften verschlüsselten, ist eines der bestgehüteten Geheimnisse überhaupt: Die Maschinen selbst waren Geheimnisträger. Eine Öffnung der Geräte ist aus konservatorischer Sicht oft nicht möglich, ohne diese zu beschädigen“, sagt Dahlke. Im Rahmen des BMBF-Projekts „3D-Cipher“ wurden 60 Chiffriergeräte aus der Kryptologischen Sammlung des Deutschen Museums mit industriellen Computertomographen (CT-Scanner des Fraunhofer IIS/EZRT) durchleuchtet, um einen Einblick in ihr Inneres zu erhalten. Die generierten Daten werden nachhaltig gespeichert und im kreativen Umgang sowohl für Forschungs- als auch Vermittlungszwecke genutzt. „So werden zum einen alle Daten in einem offenen Format für Forschungszwecke digital zur Verfügung gestellt, zum anderen ermöglicht ein eigens für das Projekt entwickelter Online-CT-Viewer allen Interessierten, selbst die dreidimensionalen CT-Daten zu erkunden“, erläutert Matthias Göggerle, Projektkoordinator 3D-Cipher.

Anders als bei anderen 3D-Digitalisierungsverfahren wie etwa Photogrammmetrie oder Laserscans, die lediglich die Oberfläche der Objekte erfassen, lässt die CT-Technologie zerstörungsfrei in das Innere der Chiffriergeräte blicken. Die Computertomographie nutzt Röntgenstrahlung, um die Objekte zu durchdringen. Für die räumliche Erfassung wird entweder die Röntgenquelle bewegt, wie bei medizinischen Computertomographie, oder das Objekt selbst rotiert langsam um seine eigene Achse, so der Fall bei der industriellen Computertomographie. Hierdurch wird ein Blick von allen Seiten und Blickwinkeln in die Geräte ermöglicht, auch nur an einzelnen Schnittbildern, ohne die davor- und dahinterliegenden Bauteile. Dies ermöglicht umfassende Analysen, Messungen und Visualisierungen, die den Geräten ihre konstruktiven Geheimnisse entlocken und Hinweise auf ihre objektspezifische Geschichte geben soll.

3D-Modelle für Forschung und Öffentlichkeit

„Bis zum Projektende Ende September 2023 werden wir 3D-Modelle von allen 60 Chiffriergeräten haben, die aus einer Zeitspanne von den 1870er-Jahren bis in die 1990er-Jahre stammen“, sagt Göggerle. Mit der entsprechenden Software können die Chiffriergeräte aus jeder denkbaren Perspektive angeschaut, gedreht, auf jede Ebene im Inneren des Gerätes gezoomt und einzelne Bauteile sogar digital „herausgenommen“ werden. Diese 3D-Modelle werden in den kommenden Wochen für Museumsbesucherinnen und -besucher sichtbar gemacht – mithilfe eines speziellen CT-Viewers auf der Webseite des Deutschen Museum Digital. Schon jetzt sind alle Datensätze in der Webplattform MorphoSource vertreten, die ebenfalls einen integrierten CT-Webviewer beinhaltet. Darüber hinaus sind bereits einige Animationen und 3D-Modelle online veröffentlicht worden, die einen ersten Einblick in die Möglichkeiten der CT-Technologie gewähren (siehe Nutzung).

Für die Forschung eröffnen sich durch das BMBF-Projekt neue Perspektiven: Durch den Blick ins Innere der Chiffriermaschine kann man die verschiedenen Exponate desselben Typs auf Abweichungen hin vergleichen oder anhand der 3D-Modelle millimetergenaue Nachbauten anfertigen. Zudem kann man auch endlich feststellen, in welchem Zustand bestimmte Exponate sind, die man nicht einfach aufschrauben kann“, erklärt Göggerle und betont: „Die entstanden CT-Daten werden mutmaßlich noch auf Jahre hinweg für Forschungszwecke herangezogen und die Arbeit mit historischen Chiffriergeräten prägen. Zudem können die Daten in der Ausstellung des Deutschen Museum sowie online für Vermittlungszwecke eingesetzt werden“.

Autorin: Katrin Schlotter