Po staletí bylo umění kryptografie doménou pera, papíru a lidského důvtipu. Od jednoduché Caesarovy šifry až po sofistikované Vigenèrovy čtverce, bezpečnost zprávy závisela na složitosti algoritmu a disciplíně šifranta. S příchodem průmyslové revoluce a vynálezem telegrafu se však svět dramaticky zrychlil. Zprávy, které dříve putovaly týdny, nyní překonávaly kontinenty v řádu minut. Tato nová rychlost však s sebou přinesla i nové nebezpečí: odposlech. Informace se staly zranitelnějšími než kdy dříve a poptávka po rychlé, spolehlivé a především bezpečné metodě šifrování dala vzniknout zcela nové generaci vynálezů – elektromechanickým šifrovacím strojům.
První kroky od papíru k mechanice byly skromné. Již v 15. století navrhl Leon Battista Alberti šifrovací disk, jednoduché zařízení se dvěma soustřednými kruhy, které usnadňovalo polyalfabetickou substituci. Skutečný posun však nastal až v 19. století, kdy se hodinářská přesnost a mechanická vynalézavost spojily s potřebami vojenství a diplomacie. Jedním z prvních významných zařízení byl kryptograf Charlese Wheatstonea z 60. let 19. století. Tento přístroj, připomínající dvojici propojených hodinových ciferníků, využíval systém ozubených kol s různým počtem zubů k tomu, aby se abecedy vůči sobě nepravidelně posouvaly. Ačkoliv byl důmyslný, byl stále čistě mechanický a jeho složitost byla omezená. Představoval však důležitý mezník: myšlenku automatizace šifrovacího procesu.
Skutečnou revoluci odstartovala až elektrifikace. Na počátku 20. století si vynálezci uvědomili, že elektrický proud může proces šifrování nejen zrychlit, ale i dramaticky zkomplikovat. Klíčovým momentem byl zrod konceptu rotoru. Tuto myšlenku nezávisle na sobě rozvíjelo několik vynálezců, ale za otce rotorového stroje je často považován Američan Edward Hebern. V roce 1917 si nechal patentovat svůj první „elektrický kódovací stroj“. Jeho princip byl geniálně jednoduchý: když operátor stiskl klávesu s písmenem, elektrický signál prošel skrz rotující disk – rotor. Tento disk obsahoval složitou spleť drátů, která vstupní písmeno zaměnila za jiné. Po každém stisku klávesy se rotor pootočil o jednu pozici, čímž se změnila celá vnitřní wiringová dráha pro další písmeno. Stejné písmeno na vstupu tak pokaždé znamenalo jiné písmeno na výstupu.
Tento princip – neustále se měnící polyalfabetická substituce – byl základem pro nejslavnější a nejobávanější šifrovací stroj historie: Enigmu. Německý inženýr Arthur Scherbius, inspirován Hebernovou prací, si Enigmu nechal patentovat v roce 1918. Původně byla určena pro komerční sféru, aby banky a firmy mohly chránit svá obchodní tajemství. Její skutečný potenciál však rozpoznala německá armáda, která ji po několika vylepšeních začala ve 20. letech masivně zavádět do své komunikace.
V čem spočívala síla Enigmy? Vzala Hebernův koncept a povýšila ho na novou úroveň. Místo jednoho rotoru používala sérii tří (později až pěti) vyměnitelných rotorů. Signál tak musel projít několika vrstvami kódování. Každý rotor se otáčel jinou rychlostí, podobně jako mechanické počítadlo. To znamenalo, že se kompletní šifrovací cyklus opakoval až po desítkách tisíc stisků kláves.
Klíčovým vylepšením byl takzvaný reflektor (Uhrkehrwalze), pevný disk na konci rotorové sady, který signál poslal zpět skrz rotory jinou cestou. Tento prvek měl dvě zásadní vlastnosti. Zaprvé znemožňoval, aby se písmeno zašifrovalo samo na sebe, což byla drobná, ale významná kryptografická slabina. Zadruhé činil šifrování symetrickým: pokud jste na stroji se stejným nastavením napsali zašifrovaný text, výsledkem byl původní otevřený text. Stroj tak mohl šifrovat i dešifrovat bez jakékoliv úpravy.
Poslední vrstvou složitosti, kterou německá armáda přidala, byla propojovací deska (Steckerbrett) na přední straně stroje. Ta operátorovi umožňovala pomocí kabelů prohodit dvojice písmen ještě předtím, než signál vstoupil do rotorů. Deset takových propojení exponenciálně zvýšilo počet možných denních nastavení do astronomických výšin. Německé velení věřilo, že Enigma je neprolomitelná.
Vznik Enigmy a dalších podobných strojů, jako byl britský Typex nebo americká Sigaba, definitivně ukončil éru tužky a papíru. Odstartoval technologické závody ve zbrojení mezi kodéry a kryptoanalytiky. Zatímco inženýři přidávali další rotory a zvyšovali složitost, na druhé straně se rodila nová generace matematiků a logiků, kteří se snažili proniknout do mechanického srdce těchto strojů. Právě honba za prolomením Enigmy v britském Bletchley Parku vedla k položení základů moderní informatiky a ke zkonstruování prvních počítačů. První šifrovací stroje tak nejen změnily tvář války a špionáže, ale staly se i nechtěnými porodními asistentkami digitálního věku.
