Bei den meisten kryptologischen Verfahren sind Wiederholungen ein Schwachpunkt. Rejewski suchte also nach Mustern. Im Falle der Enigma-Sendungen waren die auffälligsten wiederkehrenden Muster die Spruchschlüssel. Diese wurden immer zu Beginn einer Nachricht zweimal gesendet.
Hier ein kleines Beispiel:Die Deutschen erkannten hierbei keine Gefährdung der Sicherheit - vielmehr mussten sie den Spruchschlüssel doppelt senden, um Bedienungsfehler oder Funk-Interferenzen auszuschließen.
Rejewski untersuchte die aufgefangenen chiffrierten Spruchschlüssel. Er wusste, dass das erste und vierte Zeichen den gleichen Buchstaben im Klartext darstellten, wobei der erste Buchstabe mit der Grundstellung verschlüsselt wurde und beim vierten Buchstaben die Walze genau drei Schritte weitergedreht war. Die Tabelle zeigt vier aufgefangene Funksprüche:
Rejewski stellt daraus folgende Tabelle zusammen:
Da ihm nun hunderte dieser Funksprüche täglich zur Verfügung standen, die alle mit der gleichen Grundstellung chiffriert waren, war es ein Leichtes, die Tabelle zu vervollständigen.
Mit jeder neuen Grundeinstellung änderte sich natürlich auch die Tabelle. War es nun möglich, anhand dieser Tabellen den aktuellen Schlüssel zu bestimmen? Bei genauerer Betrachtung stellte Marian Rejewski fest, dass sich gewisse Strukturen in den Tabellen befanden, besser gesagt Ketten oder Permutationen. So ist beispielsweise das 'A' mit dem darunterliegenden 'F' verknüpft. Das 'F' aus der oberen Zeile wiederrum mit dem 'W' und dieses schließlich wieder mit dem 'A', unserem Ausgangspunkt - die Kette war geschlossen. Für die restlichen Buchstaben verfährt man analog und erhält:
Die Anzahl und die Länge der Verknüpfungen differierte jeden Tag. Jedoch blieb es zunächst offen, um welchen der 10.000.000.000.000.000 möglich Tagesschlüssel es sich handelte. Zudem war die Rolle des Steckbretts in bezug auf die Verknüpfungen nicht geklärt. Nach monatelangen Untersuchungen stelle Rejewski fest, dass die Ketteneigenschaften ausschließlich aus der Walzenstellung resultierten - die Steckverbindungen bewirkten lediglich ein Vertauschen der Elemente der Verknüpfungen. Anzahl und Länge blieben unverändert. Er hatte also eine Eigenschaft gefunden, die nur die Walzenkonfiguration widerspiegelte.
Rejewski's Arbeit hatte sich gelohnt. Ihm war es gelungen, das unlösbare Problem, in ein immer noch schwieriges, aber durch Menschen lösbares zu verwandeln. Von nun brauchte er sich nur noch um die Walzenkonfigurationen zu kümmern. Ihre Anzahl läuft auf 105 456 hinaus, also die möglichen Walzenlagen multipliziert mit den Walzenstellungen. (6 * 17576 = 105 456)
Dank Hans-Thilo Schmidt konnte man mit einem genauen Nachbau der Enigma arbeiten. Es sollte noch ein ganzen Jahr dauern, bis Rejewski's Team, bestehend aus weiteren Mathematikern und Ingeneuren, einen Katalog mit allen Konfigurationen zusammengestellt hatten. Endlich konnte begonnen werden, die deutschen Funksprüche zu entschlüsseln. Zwar war in dieser Lösung das Steckbrett nicht berücksichtigt, jedoch stellte dies ein eher geringeres Problem dar. Man hatte es mit Wortgebilden wie zum Beispiel "alkulftilbernil" zu tun - was im Klartext wohl "Ankunft in Berlin" bedeutete. Dem Team kam hierbei zugute, dass sie alle fließend deutsch sprachen und so die Deutung leicht war. Durch Analyse der Worte konnte man schnell die durch das Steckbrett vertauschten Buchstaben bestimmen. Hier 'N' und 'L'.
Rejewski's Katalog sollte jedoch nicht lange in Gebrauch bleiben. Zu aufwändig war die Suche. Zudem veränderten die Deutschen ihr Übermittlungverfahren hin und wieder leicht. Aus diesen Gründen wurde ein mechanisches Katalogsystem entwickelt. Dieses der Enigma sehr ähnliche System, bestand aus sechs Einheiten, wegen der sechs möglichen Walzenlagen. Diese parallel arbeitenden Maschinen waren in der Lage, innerhalb von zwei Stunden den gesuchten Tagesschlüssel zu finden. Bezeichnet wurde es mit "Bomby".