Mit einem 3D-Grafik-Programm hat Blog-Leser Richard SantaColoma ein 1878 patentiertes Verschlüsselungsgerät nachgebaut. Eine Pionierleistung der Chiffriertechnik kommt so nach fast 140 Jahren zu neuen Ehren.

Als um 1920 die Enigma und zahlreiche andere Verschlüsselungsmaschinen auf den Markt drängten, begann in der Kryptologie eine neue Ära. Nachdem man Jahrtausende lang von Hand oder mit einfachen Werkzeugen (z. B. Chiffrierscheibe) verschlüsselt hatte, übernahmen nun nach und nach Maschinen diese Aufgabe – mit einer Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit, die alles bis dahin Bekannte übertraf.

 

Generation Null

Es gab zwar schon vor 1920 Verschlüsselungsmaschinen, doch so gut wie keine davon spielte in der Praxis eine Rolle. Viele existierten nur als Pläne oder Patente. Die Sicherheit blieb meist weit hinter dem zurück, was später die Enigma und ähnliche Geräte boten.

Die Geschichte der Verschlüsselungsmaschinen vor 1920 (also der Generation Null) ist bisher nur lückenhaft erforscht. Ich bin daher zugegebenermaßen etwas stolz, dass das entsprechende Kapitel in meinem Buch Codeknacker gegen Codemacher momentan die wichtigste Quelle zum Thema ist. Beim Charlotte Crypto Symposium (März 2016) habe ich einen Vortrag über Verschlüsselungsmaschinen vor 1920 gehalten, der wohl ganz gut ankam.

Eine dieser Maschinen der Generation Null stammt von einem Erfinder namens G. Schacher aus Paris. In der Literatur wird dieses Gerät (“Schacher-Kryptograf”) nirgendwo erwähnt. Eine Suche bei Google Patents blieb erfolglos, und selbst im Standardwerk über Krypto-Patente von Jack Levine ist keine Erfindung von Schacher aufgeführt. Mir ist nicht einmal der vollständige Vorname dieses Herrn bekannt. Wer mehr zu diesem Gerät und seinen Hintergünden weiß, möge sich melden.

Dass diese interessante Maschine überhaupt auf mein Radar gelangt ist, habe ich Dr. Karsten Hansky zu verdanken. Dieser besitzt ein (deutsches) Patent des Geräts, das er mir zur Verfügung gestellt hat (hier gibt es das Patent als Download).

Schacher-Blueprint

Nebenbei bemerkt: Historische US-Patente sind über Google Patents leicht zu finden, ältere deutsche Patente gibt es dort dagegen nicht. Es gibt sicherlich Möglichkeiten, auch an alte deutsche Patente heranzukommen, diese habe ich jedoch bisher nicht genutzt. Ich hoffe, ich kann dies bei Gelegenheit nachholen.

 

Der virtuelle Nachbau

Ich vermute, dass der Schacher-Kryptograf nie in nennenswerten Stückzahlen gebaut wurde. Sollte es einen Prototypen gegeben haben, dann ist er verschollen.

Doch zum Glück gibt es heute 3D-Grafik-Programme (z. B. Blender), mit denen man beliebige Objekte zum Leben erwecken kann. Genau das hat Blog-Leser Richard SantaColoma aus Putnam Valley (nördlich von New York) gemacht. Richard ist einerseits ein hervorragender Voynich-Manuskript-Experte, andererseits ein geschickter Handwerker und begeistert von historischer Technik. Besonders beeindruckend fand ich, dass er das Rätsel um die Verschlüsselungsschreibmaschine Sphinx aus dem Museum von Stefan Beck gelöst hat, indem er das passende Patent fand.

SantaColoma

Richard hat den Schacher-Kryptografen mithilfe der 3D-Software Autodesk modelliert. So sieht das Ergebnis aus:

Schacher-1

Das folgende Bild zeigt einen zugehörigen Autodesk-Screenshot:

Schacher-Autodesk

Und hier noch ein Bild des Geräts aus einer anderen Perspektive:

Schacher-2

So funktioniert der Schacher-Kryptograf

Der Schacher-Kryptograf ist eine verschlüsselnde Index-Schreibmaschine.

Eine Index-Schreibaschine (siehe zum Beispiel hier) hat nur eine Taste. Welcher Buchstabe bei deren Betätigung gedruckt wird, legt der Bediener fest, indem er einen Drehschalter in die entsprechende Position bringt (für jeden Buchstaben gibt es eine Position).

Eine Index-Schreibmaschine kann man auf einfache Weise zu einer einfachen Verschlüsselungsmaschine umwandeln, indem man den Drehschalter falsch beschriftet. Wenn beispielsweise in der A-Position ein D, in der B-Position ein E, in der C-Position ein F usw. gedruckt wird, ergibt sich eine Verschlüsselung.

Eine Index-Verschlüsselungsmaschine, die nach diesem Prinzip funktioniert, habe ich letztes Jahr auf Klausis Krypto Kolumne vorgestellt: die Rehmann Diskret.

Der Schacher-Kryptograf funktioniert ähnlich wie die Rehmann Diskret, nur dass man hier jeweils zwischen fünf falschen Beschriftungen (diese sind in Form fünf konzentrischer Buchstaben-Ringe gegeben) wählen  kann. Beim Verschlüsseln kann man beispielsweise für den ersten Buchstaben den ersten Ring (von außen), für den zweiten Buchstaben den zweiten Ring usw. wählen. Das Ergebnis entspricht einer Vigenère-Chiffre mit einem Schlüsselwort der Länge 5.

Der Ausdruck erfolgt nicht auf einem Blatt Papier, sondern auf einem Papierstreifen.

Ich finde es toll, dass Richard SantaColoma dieses Gerät nach fast 140 Jahren wieder zum Leben erweckt hat und danke ihm herzlich für diese Arbeit.

Es gibt übrigens noch zahlreiche andere verschollene Verschlüsselungsmaschinen. Vielleicht hat ja jemand Lust, eine davon zu modellieren.

Zum Weiterlesen: 25 offene Forschungsfragen in der historischen Verschlüsselungstechnik

Kommentare (12)

  1. #4 Thomas
    2. August 2016

    Oben habe ich wohl einige Chiffriergeräte übersehen, dafür zwei doppelt, deshalb noch ein Nachschlag:

    https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?action=pdf&docid=AT000000000618B
    https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?action=pdf&docid=DE000000047705A
    https://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?action=pdf&docid=DE000000061472A

    Eine super Idee von Richard, den Schacher-Apparat mit dem Programm nachzukonstruieren. Viel anschaulicher als die Patentzeichnungen!

    • #5 Klaus Schmeh
      2. August 2016

      Vielen Dank, das sind sehr interessante Links. Werde ich mir noch genauer anschauen.

  2. #6 Joachim
    2. August 2016

    Jetzt wäre es noch klasse, wenn es dazu entsprechende 3D-Drucker Dateien gäbe.

  3. #7 Matthias
    2. August 2016

    Das ist das netteste, das ich bei den alten US-Patente gefunden habe:
    http://patentimages.storage.googleapis.com/pdfs/US197199.pdf

  4. #8 Thomas
    3. August 2016

    Ein Spaßvogel war der Erfinder des ähnlich flachen Chiffrierapparats mit Zählvorrichtung, der wie eine Taschenuhr aussieht (Patent Nr. 3195 von 1878, link unter #3). Auf der Rückseite befinden sich ein Kalender und eine “Bieruhr”, zu der er schreibt:
    “Die Anwendung der Zählvorrichtung als Bieruhr ergiebt sich leicht; bei Empfang eines Glases Bier wird die Platte D je um eine Stelle weitergedreht und so wird die nächsthöhere Zahl in dem Schauloch zum Vorschein kommen. Obgleich hier nur die Zahlen 1 bis 10 stehen, ist anzunehmen, daß jedes trinklustige Individuum wissen wird, ob es die Bieruhr schon ganz durchgetrunken, also wieder an den Anfang derselben gekommen ist.”

  5. #9 Klaus Schmeh
    3. August 2016

    Nils Kopal über Facebook: Sehr cool – will er die Maschine eigentlich auch mal wirklich bauen? 🙂

    • #10 Klaus Schmeh
      3. August 2016

      Wohl nicht. Aber vielleicht will er sein Modell animieren.

  6. #11 Richard SantaColoma
    http://proto57.wordpress.com/
    10. August 2016

    “Eine super Idee von Richard, den Schacher-Apparat mit dem Programm nachzukonstruieren. Viel anschaulicher als die Patentzeichnungen!”

    Thank you, Thomas. I hope to add more detail when I have the opportunity. I may attempt to create a (virtual 3D) video of it in operation, also.

  7. #12 Richard SantaColoma
    http://proto57.wordpress.com/
    10. August 2016

    “Nils Kopal über Facebook: Sehr cool – will er die Maschine eigentlich auch mal wirklich bauen?”

    I do a little bit of machining and metal work, and I would love to build one. I do no know if I would ever have the time, but it would be a good project to attempt. All the parts would be buildable with a small lathe, drill press, and some other hand and power tools.