ADFGVX: de Duitse geheimtaal die het lot van een oorlog bepaalde
Stel je een tweetrapskluis voor. In de eerste stap verwissel je elke letter van je boodschap voor een code van twee tekens. In de tweede stap schud je vervolgens de volgorde van al die codes door elkaar volgens een geheim recept. Wie de boodschap onderschept, ziet alleen een chaotische reeks van zes steeds terugkerende letters en moet twee sloten tegelijk kraken om er iets van te maken. Dat is in de kern de ADFGVX-methode: een versleutelingstechniek die het Duitse leger in 1918, in het laatste jaar van de Eerste Wereldoorlog, gebruikte om berichten via de radio te versturen zonder dat de vijand kon meeluisteren.
De naam ADFGVX klinkt cryptisch, en dat is precies de bedoeling. Het zijn de enige zes letters die in de versleutelde tekst voorkomen, ongeacht wat de oorspronkelijke boodschap was. Ze zijn niet willekeurig gekozen: in morsecode klinken deze zes letters zo verschillend van elkaar dat een telegrafist ze onder slechte radio-omstandigheden nauwelijks kon verwarren. Daarmee loste de methode een praktisch probleem op uit een tijd waarin radiotelegrafie nog een nieuwe en storingsgevoelige technologie was.
Wat is het precies?
ADFGVX combineert twee klassieke versleutelingstechnieken: substitutie (het vervangen van tekens) en transpositie (het omgooien van de volgorde). Dat maakt het lastiger te kraken dan wanneer je slechts één van beide truc toepast.
De eerste stap gebruikt een zogeheten Polybius-vierkant, genoemd naar een Griekse geschiedschrijver die al in de oudheid met zo'n rooster experimenteerde. Dit is een raster van 6 bij 6 vakjes, met de letters A, D, F, G, V en X als rij- en kolomlabels. In de 36 vakjes staan de 26 letters van het alfabet plus de tien cijfers 0 tot en met 9, in een volgorde die is vastgelegd in de geheime sleutel. Elk teken uit de oorspronkelijke boodschap wordt vervangen door het paar van rij- en kolomletter waarop het teken in het rooster staat. De letter 'B' kan bijvoorbeeld op de kruising van rij A en kolom D staan, en wordt dan het lettertekenpaar 'AD'.
Na deze stap is de boodschap al een reeks van steeds twee van de zes ADFGVX-letters, maar nog niet werkelijk veilig: iemand die het rooster kent, kan de tekst direct teruglezen. Daarom volgt de tweede stap, de kolomtranspositie. De rij van lettertekenparen wordt onder een geheim sleutelwoord geschreven, kolom voor kolom. Vervolgens worden de kolommen niet van links naar rechts uitgelezen, maar in de alfabetische volgorde van de letters van het sleutelwoord. Het resultaat is een tekst waarin zowel de tekens zelf zijn vervangen als hun onderlinge volgorde grondig is dooreengehusseld. Zonder het rooster én het sleutelwoord is de boodschap vrijwel onleesbaar.
Wat wil men ermee bereiken?
Het doel was doodgewoon militair: het Duitse leger wilde bevelen, troepenbewegingen en coördinaten via de radio kunnen versturen zonder dat de Franse en Britse tegenstanders konden meeluisteren. Radiotelegrafie was in de jaren rond 1918 nog relatief nieuw op het slagveld en bood grote voordelen ten opzichte van telefoonlijnen, die makkelijk werden doorgesneden. Het nadeel was dat radiosignalen door iedereen met de juiste apparatuur konden worden opgevangen, ook door de vijand.
ADFGVX moest daarom aan een paar eisen voldoen. De methode moest snel genoeg zijn om in het veld, onder tijdsdruk, met potlood en papier toe te passen. De uitkomst moest bovendien betrouwbaar via morsecode te versturen zijn, vandaar de keuze voor die zes onderling goed te onderscheiden letters. En de versleuteling moest sterk genoeg zijn om de Franse cryptoanalisten, van wie de Duitsers wisten dat ze actief meeluisterden, buiten de deur te houden. Dat laatste doel is uiteindelijk niet gehaald, zoals verderop blijkt.
Voorbeelden uit de praktijk
De methode kent een aantal goed gedocumenteerde momenten in de geschiedenis van de Eerste Wereldoorlog.
- Maart 1918 — invoering van ADFGX. De Duitse officier Fritz Nebel ontwikkelde een eerste versie met een 5 bij 5-vierkant en dus zonder cijfers. Deze werd ingezet bij het begin van het Duitse Lenteoffensief, ook wel de Kaiserschlacht genoemd, een grootschalig offensief bedoeld om de oorlog te beslissen voordat Amerikaanse troepen in grote aantallen zouden arriveren.
- Juni 1918 — uitbreiding tot ADFGVX. Al snel bleek dat het ontbreken van cijfers in de praktijk lastig was, bijvoorbeeld voor het doorgeven van coördinaten en aantallen. Het Duitse leger breidde het vierkant daarom uit naar 6 bij 6 met de extra letter V, waarmee ook cijfers direct versleuteld konden worden.
- Juni 1918 — het Radiogramme de la Victoire. De Franse cryptoanalist Georges Painvin, werkzaam voor het Franse Bureau du Chiffre (de militaire cryptografiedienst), slaagde erin een onderschept ADFGVX-bericht te ontcijferen. Dit bericht, dat later bekend zou worden als het 'Overwinningsradiogram', onthulde waar de Duitsers hun volgende aanval planden. Deze informatie hielp de Franse legerleiding zich tijdig voor te bereiden op het Duitse offensief richting Parijs, en wordt door historici gezien als een belangrijke bijdrage aan het uiteindelijk afslaan daarvan.
- Na 1918 — leermateriaal. Sindsdien duikt ADFGVX steeds weer op in inleidende cryptografiecursussen aan universiteiten en in cryptografieboeken, als schoolvoorbeeld van hoe je substitutie en transpositie kunt combineren, en van hoe zulke combinaties tóch te kraken zijn.
Hoe ver is de techniek?
ADFGVX is, laten we daar geen misverstand over laten bestaan, een volledig verouderde en onveilige methode. Al binnen enkele maanden na invoering wist Painvin met pen, papier en veel doorzettingsvermogen de code te breken, gebruikmakend van statistische patronen in de tekst: bepaalde lettercombinaties komen in natuurlijke taal nu eenmaal vaker voor dan andere, en die patronen bleven ook na de versleuteling deels zichtbaar. Volgens overlevering — niet elk historisch detail hierover is met evenveel precisie gedocumenteerd — kostte dit soort cryptanalyse Painvin destijds zoveel mentale inspanning dat hij tijdens de oorlog aanzienlijk gewicht verloor.
Met de rekenkracht van een hedendaagse computer is een ADFGVX-bericht van enige lengte in een fractie van een seconde te kraken, zelfs zonder voorkennis van het rooster of het sleutelwoord. De methode wordt dan ook nergens meer gebruikt voor daadwerkelijke beveiliging. Het historische belang zit hem niet in de kracht van de versleuteling, maar in wat het gebruik ervan liet zien: dat radiocommunicatie kon worden onderschept en dat cryptanalyse — het kraken van codes — een beslissende rol kon spelen in oorlogsvoering. Die les vormde mede de basis voor de grootschalige investeringen die latere mogendheden, tot en met de Tweede Wereldoorlog en daarna, in signals intelligence staken.
Wie werken eraan?
Aan de Duitse kant was Fritz Nebel de bedenker van het systeem, in dienst van de Oberste Heeresleitung, de Duitse legerleiding. Aan Franse zijde was het vooral Georges Painvin die naam maakte binnen het Bureau du Chiffre, de cryptografische dienst van het Franse leger, door de code te breken.
Tegenwoordig 'werkt' er in strikte zin niemand meer aan ADFGVX als beveiligingstechniek, simpelweg omdat er niets meer te verbeteren of te verdedigen valt. Wel wordt het onderwerp levend gehouden door cryptografiehistorici en door docenten cryptografie aan universiteiten wereldwijd, die het gebruiken om studenten de basisprincipes van substitutie en transpositie bij te brengen. Musea die zich toeleggen op de geschiedenis van cryptografie, zoals het Nederlandse Crypto Museum, documenteren dit soort historische methoden en de apparaten en technieken die er destijds bij hoorden.