Sebagian orang awam mengetahui kata enigma dari film The Imitation Game yang menceritakan kisah kehidupan sosok ahli matematika, Alan Turing. Sebelumnya ada baiknya untuk terlebih dahulu mengetahui tentang dasar cryptography. Enigma dapat diartikan sebagai sesuatu yang sulit untuk dipahami, sulit dimengerti, membingungkan, sebuah puzzle yang sulit (bahkan mustahil) untuk dipecahkan. Selama Perang Dunia kedua, pihak Nazi Jerman menggunakan semacam kode rahasia yang disebut dengan enigma, yang mana pada dasarnya merupakan sebuah mesin untuk encryption (penyandian) pesan yang akan dikirimkan. Kebanyakan dari pesan tersebut dikirimkan melalui radio, yang mana pihak sekutu lawan dapat mengetahui komunikasi tersebut, namun tidak memahami isi pesannya. Pada saat itu teknologi dan pengetahuan encryption Jerman jauh lebih maju dibandingkan sekutu.
Hal tersebut mengakibatkan enigma code menjadi tidak terpecahkan selama bertahun-tahun, hingga para pemecah sandi di Bletchley Park (termasuk Alan Turing di dalam sana) berhasil menemukan celah yang fatal, sehingga mampu memberikan dukungan penting dalam mengalahkan Nazi. Sebuah enigma machine standard memiliki keyboard, beberapa buah rotor, dan plug board di sisi bawah, berikut ini ialah gambar sebuah enigma machine standard.
Untuk melakukan penyandian (encrypt) sebuah pesan dengan menggunakan enigma machine, terlebih dahulu menulis kalimat dalam alphabet. Setiap tombol di keyboard ditekan, rotor akan berputar, dan pesan akan dianggap sebagai satu-kesatuan, sehingga pesan tersebut perlu dituliskan dari awal sampai akhir sebelum dikirimkan. Enigma machine tersebut akan mengubah komposisi urutan huruf dalam pesan, setelah itu huruf-huruf tersebut akan disandikan (encrypted), atau lebih mudah dipahami diganti, menjadi huruf lain. Untuk mengacak susunan tersebut digunakan plug board di sisi bawah enigma machine. Dengan demikian bila sang pengirim pesan menuliskan satu huruf yang sama terus-menerus dalam satu pesan, oleh enigma machine pesan tersebut akan diubah menjadi pesan dengan rangkaian huruf yang berbeda. Untuk memecahkan sandi tersebut, maka diperlukan informasi mengenai susunan konfigurasi rotor dan plug board yang digunakan untuk mengirimkan pesan tersebut. Selebihnya kurang lebih diketahui seperti dalam film The Imitation Game, bagi yang sudah menonton pastinya.
Bila dilihat dari sisi pendekatan matematika, sebuah enigma machine bisa dikatakan sangat luar biasa di era tersebut. Pertama untuk sebuah enigma machine yang menggunakan tiga buah rotor (dari maximum lima buah rotor), sudah dapat menghasilkan kemungkinan yang begitu luar biasa banyak. Berikut ini adalah perhitungannya.
- Bila menggunakan 3 rotor, didapat 5 X 4 X 3 = 60 kemungkinan
- Setelah itu setiap rotor memiliki masing-masing posisi awal mulainya, yang mana sejumlah 26, sesuai huruf dalam alphabet, didapat 26 X 26 X 26 = 17576
- Bagian paling berpengaruh ialah plug board, yang mana setiap pasangan huruf yang dipetakan sebelum disandikan, akan menambah tingkat kerumitan secara drastis
- Perhitunganya ialah 26!/(6! X 10! X 1024) = 15078274937250
- Akhirnya kemungkinan keseluruhan ialah hasil kali perhitungan yang sudah dilakukan, yakni 1589625552178263600000
Kelemahan Enigma Machine dan Pemecahannya
Selama bertahun-tahun, meski mereka telah mendapatkan enigma machine, pihak sekutu sulit untuk memecahkan enigma code. Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa untuk memastikan keamanan encrytion, pihak Nazi menambahkan plug board yang berfungsi memetakan dan menukar pasangan antar huruf, hal tersebut menjadi kekuatan sekaligus kelemahan dari enigma machine tersebut. Karena sifat dasar dari enigma machine tersebut, maka mustahil untuk sebuah karakter huruf disandikan (encrypted) menjadi huruf yang sama. Huruf tersebut akan disandikan menjadi huruf yang berbeda. Pihak Nazi membiarkan kelemahan tersebut.
Adalah Alan Turing yang merancang Bombe, sebuah perangkat yang berfungsi menirukan enigma machine. Bombe bekerja menirukan kerja beberapa ribu rotor enigma, sekaligus perangkat logika rangkaian elektrik yang memetakan kemungkinan tersebut. Pada tahun 1941 pihak Inggris telah menegambangkan 12 buah Bombe, hingga tahun 1944 dikembangkan lebih dari 150 buah Bombe, untuk memecahkan pesan rahasia Nazi. Pihak Nazi yang tidak mengetahui bahwa enigma code mereka telah dipecahkan, terus menggunakan metode tersebut untuk mengirimkan pesan, hingga mereka kalah dalam Perang Dunia kedua. Meski pihak Nazi terkadang mengubah variasi enigma machine, dengan mengganti jumlah rotor yang digunakan, namun pihak Inggris dapat memecahkannya dengan waktu yang relatif singkat. Semua itu dapat dilakukan karena enigma machine memiliki satu kelemahan fatal, yakni tidak dapat melakukan encryption satu huruf menjadi huruf tersebut kembali, huruf yang sama.