美國大片《U-571》告訴人們，“英格瑪”密碼機是盟軍在戰爭中竭力獲取的尖端機密，是擊敗德國海軍潛艇的關鍵。歷史也是如此。對於潛艇戰，尤其是德國海軍的“狼群”戰術，無線電通信是潛艇獲取其海上活動信息的最重要手段，而“英格瑪”密碼機是關系到整個無線電通信安全的設備，其重要性可想而知。
自無線電和莫爾斯電碼問世以來，軍事通信進入了壹個嶄新的時代。然而，無線電通信是壹個完全開放的系統。在接收消息的同時，對方也能“壹目了然”。於是，人類歷史上長期伴隨戰爭的密碼立即與無線電結合，無線電密碼應運而生。直到第壹次世界大戰結束，所有的無線電代碼都是手工編碼的。毫無疑問，手工編碼的效率非常低。同時，由於人工編解碼效率的限制，許多保密性強的復雜加密方法無法在實際中應用，而簡單的加密方法容易被破譯。因此，軍事通信領域迫切需要壹種安全可靠、簡單有效的方法。
1918德國發明家亞瑟·謝爾比烏斯和理查德·裏特創立了壹家新技術應用公司。謝爾比烏斯曾研究過電氣應用，他想用現代電氣技術取代手工編碼和加密方法，發明壹種可以自動編碼的機器。
謝爾比烏斯將他發明的電子編碼機命名為“英格瑪”(意為啞謎)。壹看就是壹個盒子，裏面裝著復雜精致的部件，有點像打字機。可以簡單的分為三個部分:鍵盤、轉子、顯示器。
鍵盤1 * *有26個鍵，鍵盤排列和現在廣泛使用的電腦鍵盤基本壹致，只是為了讓交流盡量簡短，不易破譯，空格、數字、標點符號全部取消，只用字母鍵。鍵盤上方是顯示屏，不是現在意義上的屏幕顯示，只是26個字母相同的小燈泡。當鍵盤上的壹個鍵被按下，這個字母的加密密信對應的小燈泡就亮了，就是這樣壹個近乎原始的“顯示器”。顯示器上方是三個直徑為6厘米的轉子，其主要部件隱藏在面板下方，轉子是英格瑪密碼機的核心和關鍵部件。如果轉子的作用只是把壹個字母換成另壹個字母，那在密碼學上就叫“簡單替換密碼”。在9世紀，阿拉伯密碼學家能夠熟練地使用統計字母頻率的方法來解碼簡單的替換密碼。柯南道爾在他著名的福爾摩斯故事《舞動的小人》中描述了福爾摩斯利用頻率統計來解碼舞動的人形密碼(即簡單的替換密碼)的過程。——因為能旋轉，所以叫“轉子”！這是關鍵！當按下鍵盤上的壹個字母鍵時，相應的加密字母通過閃爍燈泡顯示在顯示屏上，轉子自動旋轉壹個字母的位置。比如妳第壹次輸入A，燈泡B亮了，轉子轉壹格，每個字母對應的密碼就變了。第二次輸入a，它對應的字母可能變成c；同樣，第三次敲a的時候，可能是燈泡D又亮了。——這是“謎”難以破譯的關鍵點。這不是簡單的替換密碼。同壹個字母在明文中可以用不同位置的不同字母來代替，在密文中不同位置的同壹個字母在明文中可以代表不同的字母，所以這裏字母頻率分析法就沒用了。這種加密方式在密碼學中被稱為“雙替代密碼”。
但如果連續輸入26個字母，轉子會轉壹整圈，回到原來的方向，此時編碼會重復。在加密的過程中，重復是最大的破綻，因為它能讓破譯密碼的人從中找到規律。所以“謎”增加了另壹個轉子。當第壹個轉子轉了壹整圈後，其上的齒輪帶動第二個轉子，使其方向旋轉壹個字母。假設第壹個轉子轉了壹整圈，按下A鍵，顯示屏上的D燈泡亮；當釋放A鍵時，第壹個轉子上的齒輪同時也帶動第二個轉子旋轉壹格，所以第二次鍵入A時，加密的字母可能是E；當妳再次釋放A鍵時，只有第壹個轉子旋轉，所以當妳第三次鍵入A時，對應的字母可能是f。
因此，只有在26x26=676個字母之後，才會重復原始編碼。其實“英格瑪”有三個旋翼(“二戰後期德國海軍使用的“英格瑪”甚至有四個旋翼！)，那麽後面重復的概率就會達到26x26x26 = 17576個字母。在此基礎上，謝爾比烏斯巧妙地在三個轉子的壹端加了壹個反射器，用導線將鍵盤中相同的字母連接起來並顯示。反射器就像轉子壹樣，將壹個字母連接到另壹個字母上，但它並不旋轉。乍壹看，這樣的固定反射器似乎沒什麽用。它並沒有增加可以使用的碼數，但是如果妳把它和解碼聯系起來，妳就會看到這個設計的別出心裁。當按下壹個鍵時，信號不是直接從鍵盤傳到顯示器，而是先通過三個轉子連接的壹條線，再通過壹個反射器回到三個轉子，再通過另壹條線到達顯示器。比如上圖中按下A鍵，D燈泡亮。如果此時按的是D鍵而不是A鍵，那麽上面按A鍵時信號正好反方向通過，最後到達A燈泡。換句話說，在這種設計下，反射器雖然沒有像轉子那樣增加不重復的方向，但卻可以讓解碼過程完全重現編碼過程。
使用“英格瑪”通信時，發送者首先要調整三個轉子的方向(而這個轉子的初始方向是關鍵，必須事先得到發送者和接收者雙方的同意)，然後依次輸入明文，在顯示器上依次記下燈泡閃爍的字母，最後通過普通電報將記錄的閃爍字母按順序發送出去。接收到消息後，只要接收方也使用壹個Enigma，按照原來的約定，將轉子的方向調整到與發送方相同的初始方向，然後依次鍵入接收到的密文，顯示屏上自動閃現的字母就將是明文。加密和解密的過程是完全壹樣的，這就是反射器的作用。與此同時，反射器的壹個副作用是，壹個字母永遠不會被加密到它本身，因為反射器中的壹個字母總是連接到另壹個不同的字母。
恩尼格瑪加密的關鍵在於轉子的初始方向。當然，如果敵人接收到完整的密文，他仍然可以通過不斷嘗試轉動轉子方向來找到密鑰，特別是如果解碼器同時使用許多機器來做這項工作，那麽所需的時間就會大大縮短。對付這種“蠻力解碼法”(即逐壹嘗試所有可能性)，我們可以通過增加轉子的數量來應對，因為只要增加壹個轉子，實驗次數就可以乘以26倍！但是增加轉子會增加機器的體積和成本，密碼機需要便攜，而不是有幾十個甚至上百個轉子的龐然大物。然後方法也很簡單。英格瑪密碼機的三個轉子可以拆卸互換，使初始方向的可能性增加了六倍。假設三個轉子的編號分別為1，2，3，可以放在六個不同的位置:123-132-213-231-312-321。現在，當然，密文被發送和接收。
除了轉子方向和排列位置，Enigma還有壹個安檢口，鍵盤和第壹個轉子之間有壹個連接板。通過這個連接板，壹個字母可以和另壹個字母用連接線連接起來，這樣這個字母的信號在進入轉子之前就會轉換成另壹個字母的信號。這樣的連接最多可以有六個(後來的“謎”中甚至有十個)，這樣六對字母的信號就可以成對交換，而其他沒有連接的字母保持不變。-當然，連接板上的連接狀態也是由發送方和接收方預先約定的。
這樣，轉子的初始方向、轉子之間的相互位置和連接板的連接狀態構成了“謎”的三道牢不可破的安全防線，其中連接板是簡單的替換密碼系統，旋轉的轉子是點睛之筆，雖然數量不多，但使整個系統成為多重替換系統。雖然只是簡單的更換連接板，但在轉子的復合作用下，可以大大增加可能性的數量，進壹步加強保密性。我們來算算，經過這樣的處理，我們需要多少種可能性來嘗試通過“暴力解碼”來恢復明文:
三個旋翼的不同方向組成26 x 26 x 26 = 17576種可能性；
三個轉子之間不同的相對位置有六種可能性；
連接板上6對字母成對交換的可能性極其巨大，有100391791500種；
所以壹個* * *有17576 x 100391791500，結果大概是100000000000！那就是壹億種可能性！如此巨大的可能性，換句話說，即使可以調動大量的人力物力，也幾乎不可能通過“暴力解碼”的方式來壹壹檢驗可能性。只要遵循約定的轉子方向、位置和連接板的連接狀態，發射器和接收器就可以非常容易地進行通信。這就是恩尼格瑪密碼機的秘密原理。
1918年，謝爾比烏斯申請了恩尼格瑪密碼機的專利，1920年，他開發了商用基本型和帶打印機的豪華型，但高昂的價格(相當於今天的3萬美元左右)使恩尼格瑪密碼機不太受歡迎。就在謝爾比烏斯開發出英格瑪密碼機的同時，另外三個人也做出了類似的發明。在1919年，荷蘭人亞歷山大·柯克也註冊了類似的發明專利“密寫機”，但由於無法商業化，最終在1927年轉讓了這項專利(所以也有人說謝爾比烏斯根據科赫的專利研制了“英格瑪”密碼機)。瑞典人阿爾維德·達姆(Arvid Damm)也獲得了相同原理的專利，但它壹直停留在紙面上，直到他在1927年去世。第三個人是美國人愛德華·赫伯恩，他的經歷最為悲慘。他發明了“斯芬克斯”密碼機，並籌集了38萬美元開辦了壹家工廠進行生產和銷售。結果只賣了十幾套，收入不到2000美元。1926被股東起訴，被定罪入獄。
在1923國際郵政協會大會上，公開亮相的“英格瑪”密碼機還是少數買家。眼看“謎”就要無疾而終了，突然真相大白——1923年，英國政府公布了壹戰官方報告，談到了壹戰期間英國因破譯德國無線電密碼而獲得的決定性優勢，引起了德國的高度重視。隨即，德國開始加強無線電通信的安全性，對恩尼格瑪密碼機進行了嚴格的安全性和可靠性測試。人們認為，德國軍隊必須配備這種密碼機，以確保通信安全。謝爾比烏斯的工廠接到德國政府和陸軍的訂單後，從1925開始能夠批量生產英格瑪，德國海軍從1926開始正式裝備。兩年後，德國軍隊。當然，這些軍用模型“英格瑪”在核心旋翼結構上與之前銷售過的少數商用模型不同，所以即使有商用模型，也無法得知軍用模型的具體情況。納粹黨控制德國政權後，也對“英格瑪”密碼機的使用進行了評價，認為密碼機便於攜帶和使用，更重要的是極其安全。對於敵人來說，即使有密碼機，如果不能同時掌握三道防線組成的密鑰，也無法破譯。德國最高統帥部首席通信官埃裏希·福爾·吉貝爾上校認為，英格瑪將是德國國防軍閃電戰最完美的通信設備。因此，“英格瑪”從德國最高統帥部到武裝部隊都作為標準密碼機廣泛使用。——德國人完全有理由相信，他們已經掌握了當時世界上最先進、最安全的通信加密系統，這是壹個無法破解的密碼系統。然而，如此愚蠢地信任機器，到頭來只會給妳帶來苦果。
然而，英格瑪之父謝爾比烏斯卻未能看到英格瑪的廣泛應用以及對第二次世界大戰的巨大影響。因騎馬時意外受傷於5月1929去世。