세계 2차대전의 해결 열쇠 "에니그마"에 대한 재미있는 이야기

안녕하세요. 진또배기입니다.
오늘날 컴퓨터가 개발될 수 있었던 단서를 제공한 "에니그마"에 대해서 알아보겠습니다.

1. 역사적 배경

에니그마 개발의 배경은 1939년 발발했던 세계 2차대전으로 거슬러 올라갑니다.
독일 나치군의 공격을 막아내기 위해 연합군은 많은 노력을 했지만 번번이 실패하고야 말았습니다.
그로 인해 막을 수 있는 공격을 제대로 막지 못하고 이길 수 있는 전쟁도 패전하는 일이 발생하면서 나치군에 대한 암호문을 해독하는 것이 매우 중요하다고 판단했습니다. 

제2차세계대전이 한창이던 1940년대, 연합군은 독일 나치군의 암호를 해독하기 위해 잉글랜드 천재 수학자 ‘앨런 튜링(Alan Turing)’을 찾게 됩니다.
캠브리지 대학과 프린스턴 대학에서 확률론과 수이론, 수리논리학을 전공한 그는 당대 천재 수학자 중 한 명이었습니다.

나치군의 에니그마는 복잡한 치환 작업을 통해 다양한 문장으로 암호화를 시켜 나치군이 사용하였습니다.
보안이 강화될 수 있도록 스크램블러를 추가해 매우 복잡한 암호문을 사용하였습니다.

*원거리 통신에서 전하고자 하는 메시지를 암호화하거나 시그널을 뒤섞어 메시지를 해독 불능하게 만드는 장치

암호문을 처음 받아 본 튜링은 해독할 수 있는 방법을 생각해냅니다.
나치군이 사용하는 방법을 반대로 풀어나가는 것이었죠.
즉, 암호문에 있는 스크램블러를 제거하고 암호 풀이 목록을 활용해 암호를 해독하기에 이릅니다.
물론 이런 과정은 인간이 직접 할 수도 있지만, 인간의 뇌보다 더 영리한 기계가 대신한다면 보다 신속하게 처리하게 되겠죠.
튜링은 ‘봄브(The Bombe)’라는 기계를 만들어 나치군이 사용하는 에니그마를 완벽 해독하기에 이릅니다.

*봄브(The Bombe)
제2차세계대전 동안 독일의 에니그마를 해독하는 것을 돕기 위해 사용되었다.

앨런 튜링을 비롯한 영국의 암호해독부의 노고 덕분에 암호 해독이 성공적으로 이루어졌고, 결국 제2차 세계 대전의 판도는 바뀌게 됩니다.

2. 작동원리

에니그마의 작동원리는 굉장히 복잡하지만 간략하게 표현하면 다음과 같습니다.

에니그마는 입력 키보드, 입력축, 램프보드, 회전자, 반사판, 플러그보드(배전판) 등으로 이루어져 있습니다.

1) 입력 키보드를 눌러 신호를 입력한다. 
이때 군사용 에니그마는 플러그보드(배전판)을 이용해 두 글자의 신호 위치를 바꾼다. 
예를 들어 플러그보드에 A와 J가 연결돼 있고, S과 O가 연결돼 있다고 치자. 먼저 입력 키보드에 A키를 입력하면 회전자로 신호가 들어가기 전에 J로 이동한 뒤, 회전자에서 J가 연결된 전선으로 암호화를 거친다. 회전자를 거쳐 암호화가 된 후, 램프보드로 신호를 받을 때, 만약 암호화된 신호가 S라면, S에서 O로 옮겨가 신호로 O를 받게 된다. 
이 긴 암호화 과정이 끝나면 최종적으로 램프보드의 O키에 불이 들어온다.

2) 입력된 신호가 회전자에 도달하면 인접한 3개의 회전자를 통해 암호화된다. 각각의 회전자는 하나의 글자를 다른 글자로 치환하는데, 각각의 회전자 설정은 다음과 같다.

회전자 종류	ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
Ⅰ	EKMFLGDQVZNTOWYHXUSPAIBRCJ
Ⅱ	AJDKSIRUXBLHWTMCQGZNPYFVOE
Ⅲ	BDFHJLCPRTXVZNYEIWGAKMUSQO
Ⅳ	ESOVPZJAYQUIRHXLNFTGKDCMWB
Ⅴ	VZBRGITYUPSDNHLXAWMJQOFECK
Ⅵ	JPGVOUMFYQBENHZRDKASXLICTW
Ⅶ	NZJHGRCXMYSWBOUFAIVLPEKQDT
Ⅷ	FKQHTLXOCBJSPDZRAMEWNIUYGV

ex) 만약 3개의 회전자가 VI-I-II이고 회전자 배열이 AAZ라면 신호는 오른쪽부터 들어가므로 회전자 II->I->VI의 순서대로 통과한다. 처음에 Z키를 눌렀다면 회전자 II에서 Z에 해당하는 E를 거쳐, 회전자 I에서 E와 연결된 L을 거쳐, 마지막으로 회전자 VI에서 L과 연결된 E가 되어 반사판에 도달한다.

3) 반사판은 26개의 알파벳을 13개의 쌍으로 이어주어 들어온 신호를 다른 글자의 배전으로 돌려 다시 돌려보낸다. 반사판에서 한 글자는 무조건 다른 글자로 이어지기 때문에, 어떤 글자를 누르면 램프에서 절대로 그 글자가 뜰(Pop) 수 없는 문제가 생긴다. 이 치명적인 단점이 에니그마를 해독하는 데 매우 중요한 역할을 한다. 전기의 반사판은 회전이 불가능한, 말그대로 판이었으나 후기로 가면서 이러한 단점을 개량한 회전하는 반사판까지도 등장하게 된다.

4) 반사판을 통해 되돌아간 신호는 1번과 2번의 과정을 다시 역행으로 반복한다.

 

3. 영화 이미테이션 게임

실존인물 앨런 튜링의 실화를 바탕으로 나치 독일의 암호기 에니그마를 해독하는 과정을 그린 영화입니다. 

이 영화를 보면 에니그마를 개발한 과정을 알 수 있는데요. 물론 픽션이 섞여있긴 하지만, 당시의 시대적 배경과 개발 과정을 알아보면 더 흥미롭게 다가갈 수 있습니다.

감사합니다.
진또배기 올림.