B1 · Episode 8 · 5:04
How the Enigma Machine Worked and Was Cracked
This episode explains how the Enigma machine used rotating rotors to create polyalphabetic substitution, calculates its enormous key space (1.6 × 10²⁰ possibilities), and describes how Allied cryptanalysts at Bletchley Park—including Alan Turing—broke its codes using pattern recognition, specialized machines called 'bombes', and mathematical insights.
Source：stph / aperi.tube · License：CC BY-SA 4.0
Transcript
À chaque fois que j'appuie sur une lettre,
Each time I press a letter,
je fais tourner le rotor droit d'un cran. Donc j'appuie sur le A,
the rightmost rotor advances by one position. So I press A,
Enigma me dit c'est le G qui s'allume.
and Enigma lights up G.
Si je rappuie ensuite sur le A, cette fois- ci ce ne sera plus le G,
If I press A again, this time it won’t be G,
mais ce sera le C, parce que le rotor droit a tourné.
but rather C—because the rightmost rotor has advanced.
Le rotor droit tourne à chaque fois que je demande une lettre.
The rightmost rotor turns with every letter typed.
Le rotor médian, lui, ne tourne que lorsque le rotor droit a fait exactement un
The middle rotor, however, only advances when the rightmost rotor completes exactly one full rotation,
tour, de la même manière que l'aiguille des minutes avance d'un cran quand
just as the minute hand advances one notch when the second hand completes one full circle,
l'aiguille des secondes a fait un tour complet.
so too does the minute hand advance one notch.
Et le rotor gauche, lui, avance d'un cran lorsque le rotor du milieu a fait un tour
And the leftmost rotor? It advances one notch when the middle rotor completes one full rotation,
complet, de la même manière que l'aiguille des heures avance d'un cran quand
just as the hour hand advances one notch when the minute hand completes one full circle,
l'aiguille des minutes a fait un tour complet.
so too does the hour hand advance one notch.
Et donc les substitutions deviennent violemment polyalphabétiques.
Thus, the substitutions become strongly polyalphabetic.
Cette fois- ci, on ne peut plus du tout faire d'analyse des fréquences.
This time, frequency analysis no longer works at all.
Et on ne peut plus faire ce qu'on faisait avec Vigenère,
Nor can we apply the method used for Vigenère,
qui utilisait un tableau très structuré.
which relied on a highly structured table.
Alors, on ne va pas faire une cryptanalyse très complexe,
We won’t perform an extremely complex cryptanalysis,
mais on peut au moins énumérer le nombre de possibilités de notre Enigma à nous.
but we can at least enumerate the number of possible configurations for our Enigma.
Il y a eu plusieurs versions d'Enigma, je vous ai montré la plus simple,
There were several Enigma versions—I showed you the simplest one,
elle reste malgré tout fortement combinatoire.
yet even this version remains highly combinatorial.
Les rotors, je vous ai dit que la machine utilisait trois rotors,
Regarding rotors: I mentioned earlier that the machine uses three rotors,
en fait il y en avait cinq.
but in fact, five different rotors were available.
Et donc l'opérateur devait au préalable choisir les trois rotors qu'il utilisait,
The operator had to first choose which three rotors to use,
60 possibilités.
yielding 60 possible combinations.
La position de départ des rotors, 26 pour celui de gauche,
Initial rotor positions: 26 for the leftmost rotor,
26 pour celui du milieu, 26 pour celui de droite,
26 for the middle rotor, and 26 for the rightmost rotor,
17 000 possibilités.
totaling about 17,000 possibilities.
Et le tableau des connexions, le calcul est compliqué,
The calculation for the connection table is complicated,
mais ça fait de l'ordre de 1, 5 10 puissance 14 possibilités.
but it yields roughly 1.5 × 10¹⁴ possible combinations.
Au total, on a donc 1, 6 10²⁰ possibilités.
In total, there were therefore 1.6 × 10²⁰ possibilities.
Et c'était ça le secret bien gardé de la machine Enigma.
And this was the closely guarded secret of the Enigma machine.
Dans quelle configuration elle était au départ.
Namely, its initial configuration.
C'était assez facile pour les Alliés de se procurer une machine Enigma,
It was relatively easy for the Allies to obtain an Enigma machine,
ils en ont eu une très tôt, il suffisait de capturer un soldat nazi qui en avait une
they acquired one very early on—simply by capturing a Nazi soldier who had one,
et on avait la machine.
and then they had the machine.
Par contre, connaître la configuration de départ,
However, knowing the initial configuration,
ça c'était le secret bien gardé. Alors,
that was the closely guarded secret. So,
10 puissance 20 possibilités pour notre ordinateur,
10²⁰ possibilities for our computer,
qui évidemment n'existait pas pendant la Seconde Guerre mondiale,
which of course did not exist during World War II,
c'est aujourd'hui cinq millions d'années de calcul pour tout tester.
would today take about five million years to test exhaustively.
Comment les Alliés ont fait pour essayer de décrypter les messages des nazis?
How did the Allies attempt to decipher Nazi messages?
Eh bien, ils ont lancé un programme secret dans ce bâtiment,
Well, they launched a top-secret program in a building,
à Bletchley Park.
at Bletchley Park.
dans lequel se trouvaient des femmes et des hommes qui au quotidien ont essayé de
Inside were women and men who, day after day,
nombreuses possibilités, ont essayé de trouver les codes jour après jour.
tried numerous possibilities to crack the daily codes.
On a aussi mis au point des machines, la machine ici s'appelle une bombe,
They also developed special machines—the one shown here is called a ‘bombe’,
qui travaillait beaucoup plus vite que les décrypteurs.
which worked much faster than human codebreakers.
Là, il y a une opératrice qui est en train de configurer une bombe pour essayer de
Here, an operator is configuring a bombe,
déchiffrer le message du jour,
trying to decipher that day’s message,
et la bombe va être capable de faire le travail de dix mille décrypteurs.
and it could do the work of ten thousand codebreakers.
En plus de ce travail par force brute,
In addition to this brute-force approach,
on pouvait essayer de faire certaines observations.
one could also try making certain observations.
Par exemple, les messages de l'Allemagne parlaient souvent de la météo.
For example, messages from Germany often mentioned the weather.
La météo, c'est quelque chose de très important pendant la guerre et donc
Weather was extremely important during the war,
on annonçait souvent aux soldats du front quelle allait être la météo du jour.
so soldiers at the front were frequently informed in advance about that day’s weather.
De la même manière, les messages terminaient souvent par le salut nazi.
Similarly, messages often ended with the Nazi salute.
Et bien ça, c'est quelque chose de très précieux pour ceux qui veulent décoder les
For those trying to decode such messages,
messages, parce que quand on sait ce qu'on cherche,
this is extremely valuable—because once you know what you’re looking for,
ça nous aide à trouver la clé. Et en plus de ces observations,
it helps us find the key. Beyond these observations,
il y avait un groupe de mathématiciens, je vais
a group of mathematicians also joined the effort—including Alan Turing here,
y arriver, ici Alan Turing, qui est un des fondateurs de l'informatique moderne,
one of the founders of modern computer science.
qui ont travaillé à essayer de trouver des propriétés mathématiques
They worked to uncover mathematical properties of the Enigma machine’s transformations,
des transformations de la machine Enigma pour essayer de réduire au maximum la
aiming to drastically reduce the number of possible combinations,
combinatoire, le nombre de possibilités que devaient tester les opératrices,
that operators and machines had to test one by one.
les opérateurs et les machines.
(referring back to 'possible combinations')
Et cette cryptanalyse, elle a joué un rôle crucial pendant la deuxième guerre
This cryptanalysis played a crucial role in World War II.
mondiale. Aujourd'hui, il y a des estimations
Today, estimates suggest that
qui disent qu'on pense que cette cryptanalyse, elle a permis.
this cryptanalysis likely made a decisive contribution.
D'économiser, entre guillemets, deux ans de guerre,
in quotation marks, it ‘saved’ as much as two years of war—
que la guerre aurait pu continuer deux ans de plus si on n'avait pas eu cette
the war might otherwise have lasted two additional years.
cryptanalyse. Voilà, j'ai terminé ma présentation.
That concludes my presentation.
Si vous avez des questions, mon adresse mail apparaît à l'écran,
If you have any questions, my email address appears on screen,
je serai ravi d'y répondre.
and I’ll be delighted to reply.
Je vous souhaite une bonne journée.
Have a wonderful day!
Au revoir.
Goodbye!