Trekkingen van de Staatsloterij gebruikten in jaren zeventig cryptotechniek uit de Koude Oorlog

Van staatsgeheim naar staatslot: hoe Delftse cryptografen de trekking automatiseerden

In 2026 bestaat de Staatsloterij 300 jaar. Een mijlpaal die groots wordt gevierd — met jubileumprijzen, speciale trekkingen en trotse pers- en reclameberichten. Maar wie op de website van de Staatsloterij zoekt naar de geschiedenis van de systemen waarmee in de vorige eeuw decennialang de winnende nummers werden getrokken, vindt daar niets van, vreemd genoeg ook niet in het onvolprezen Nationaal Archief. Geen woord over de machines, de bedenkers of de ontwerpers ervan, de technologie, die de Staatsloterij gebruikte om miljoenen Nederlanders via de televisie maandelijks in spanning te houden. Dit artikel vult die lacune voor het eerst na ruim vijftig jaar.

Dit is het verhaal van twee Delftse hoogleraren, een ruisgenerator en een onverwachte ontmoeting tussen cryptografie en consumentenvertrouwen.

De tijdlijn van de verschillende systemen

• 1947 — de Colex, het eerste Nederlandse telexberichtvercijferingssysteem na WO-II;
• jaren 50–60 — inzet van Ecolex-vercijferingssystemen bij defensie en ambassades;
• eind jaren 60 — storingen in het toen bestaande trekkingssysteem van de Staatsloterij;
• 1970 — eerste elektronische Staatsloterijmachine, ontworpen door prof. Oberman (TH Delft, afdeling Schakeltechniek);
• 1981 — tweede generatie trekkingssysteem, onder verantwoordelijkheid van zijn collega prof. Snijders (TH Delft, afdeling Schakeltechniek).

De aanloop: storingen en een zoektocht

Eind jaren zestig deed zich met enige regelmaat een vervelend probleem voor: het trekkingssysteem van de Nederlandse Staatsloterij vertoonde storingen. Op zich een technisch ongemak, maar voor een organisatie die haar bestaansrecht ontleende aan publiek vertrouwen was zelfs de suggestie van onbetrouwbaarheid gevaarlijk. Miljoenen guldens werden via lotnummers verdeeld, en iedere storing in een trekking kon leiden tot verdachtmakingen en imagoschade en vervolgens omzetverlies.

De loterij-directie besloot in 1967 op zoek te gaan naar een nieuw, betrouwbaar en storingsvrij elektronisch trekkingssysteem. Hun zoektocht leidde hen naar een opvallende plek: de afdeling Schakeltechniek van de Technische Hogeschool Delft, onder leiding van professor dr.ir. R.M.M. Oberman. Oberman werkte in het bekende blauw-oranje, 90 meter hoge gebouw van de TH Delft, goed zichtbaar vanaf de A13. Hij was indertijd de bouwgemachtigde voor de TH in de jaren 1960-1969 van dat gebouw. Inmiddels is het gebouw een beoogd rijksmonument.

De keuze voor een universitaire organisatie lijkt op het eerste gezicht misschien vreemd, maar was dat niet. Oberman en zijn naaste medewerker (later prof.) A. Snijders hadden namelijk jarenlange ervaring met een technisch probleem dat verrassend veel leek op dat van de loterij: namelijk het genereren van reeksen getallen die écht onvoorspelbaar zijn? Daar kwam nog bij dat het systeem voor de Staatsloterij geen serie productiesysteem zou zijn, maar een enkel systeem voor de maandelijkse loterijtrekking. Dat was daarom niets voor de industrie, maar misschien wel voor een universiteit.

De cryptografische achtergrond: ruis als geheim

Om te begrijpen waarom Oberman en Snijders de aangewezen mensen waren, is een stap terug in de tijd nodig. Na de Tweede Wereldoorlog ontwikkelde Nederland vercijferingssystemen voor beveiligde communicatie via telex — toen het dominante medium voor schriftelijke berichtgeving op afstand. De Colex (ontwikkeld rond 1947) en de daaropvolgende Ecolex waren telexberichtvercijferingssystemen die gebruikt werden door de overheid. De werking van deze vercijfersystemen berustte op het principe van de One Time Pad (OTP): een vercijfermethode waarbij een bericht wordt gecombineerd met een unieke, volledig willekeurige sleutel van dezelfde lengte. Het resultaat is een onleesbare cijfertekst, die alleen te ontcijferen valt als de ontvanger aan de andere kant exact dezelfde sleutel gebruikt om die van de ontvangen cijfertekst af te trekken. Het gaat hier om zogenaamde symmetrische sleutelsystemen. Het zijn systemen waarvoor aan de verzendzijde en de ontvangstzijde dezelfde sleutel gebruikt wordt. Deze vercijfersystemen zijn wiskundig bewezen veilig mits de sleutel de goede ruiskwaliteiten heeft. (Wet van Shannon)

Het geheim zat in de ruis. Die moest volledig willekeurig zijn, vrij van elk patroon, en dat voor zeer lange tijd. Maar elektronica is van nature niet willekeurig — computers volgen regels en algoritmes. Het ontwikkelen van betrouwbare elektronische ruisgeneratoren die dus echt onvoorspelbare reeksen produceerden, was in de jaren vijftig en zestig dan ook een specialistisch vakgebied. Oberman en Snijders beheersten dat vakgebied. De Colex en Ecolex, uitgerust met hun ruisgeneratoren, werden gebruikt op Koninklijke Marineschepen en vele Nederlandse ambassades, die waren aangesloten op het nationale en internationale telexnetwerk.

Er was nog een tweede raakvlak. Bij de PTT, het Dr. Neher Laboratorium in Leidschendam — waar beiden tot 1958 hadden gewerkt — werd ruis ook gebruikt om de werking van telefooncentrales te testen. Het belgedrag van grote aantallen bellers vertoont namelijk sterk willekeurige patronen, vergelijkbaar met de ruis die gebruikt werd in een vercijferingssysteem. Oberman en Snijders kenden ruisbronnen vanuit twee totaal verschillende invalshoeken.

Het verband met de loterij: dezelfde kern, ander doel

De essentiële eis voor een eerlijke loterij is, tot veler verrassing, dezelfde eis als voor een veilig vercijferingssysteem: een getallenstroom zonder enig voorspelbaar patroon. Elk getal en elke getalscombinatie moet even waarschijnlijk zijn als elke andere. Maar ook: geen enkele trekking mag informatie geven over de volgende of de vorige of welke uitkomst dan ook.

Precies omdat het resultaat van de ruisgenerator van een cryptografisch systeem geen patroon mocht bevatten, was het resultaat ook niet ’terug te rekenen’ of ergens uit af te leiden. Dat maakte de basis van een vercijfersysteem ideaal voor een publieke loterij, de Staatsloterij, maar tegelijk ongeschikt als herhaalbaar administratief systeem. Het resultaat van de ruisgenerator van een vercijfersysteem was per definitie onreproduceerbaar en dat was nu juist de bedoeling, ook, juist, voor een loterij. De koppeling van een lotnummer aan een prijs was in essentie een trekking uit die stroom van onvoorspelbare getallen.

Het eerste systeem: 1970

In 1970 leverde Oberman’s afdeling het eerste volledig elektronische trekkingssysteem voor de Staatsloterij af. Internationaal stonden zulke systemen nog in de kinderschoenen. Nederland behoorde tot de landen die internationaal vooropliepen met het gebruik van elektronische ‘random’ techniek in een publieke financiële context. Andere landen gebruikten in die tijd nog mechanische systemen (ballen, trommels).

In het blokschema hiernaast van de functionele werking van het loterijsysteem springt één element eruit: het blokje linksboven, aangeduid als random gen. Dat is de ruisgenerator — de kern van de correcte werking van de machine. Alle overige onderdelen zijn in feite ondersteunend aan die ene bouwsteen.

Het systeem heeft ongeveer tien jaar dienstgedaan. Aan het eind van die periode verzocht de directie van de Staatsloterij de TH opnieuw een nieuw systeem te ontwikkelen — met de vereiste dat ook dat systeem geschikt moest zijn voor trekkingen op nationale televisie.

Betrouwbaarheid en testen…

Voordat het systeem ook maar één keer live ging, had het intern al 30.000 testronden doorlopen. Bij een maandelijkse trekking zou dat neerkomen op ruim 2.300 jaar aan loterijgeschiedenis — meer dan tien keer de gehele bestaansduur van de Staatsloterij tot nu toe. Niet omdat het testen moest, maar omdat willekeur nu eenmaal niet te controleren valt door er maar één keer naar te kijken. Het testen of getallen en een reeks werkelijk willekeurig zijn samengesteld vergt vele, vele testen en controles.

Het tweede systeem: 1981

Het tweede systeem, als vervolg op het systeem uit 1970, werd rond 1981 ontwikkeld. Ditmaal onder verantwoordelijkheid van professor A. Snijders. De basis bleef ongewijzigd: een elektronische ruisgenerator die willekeurige getallen produceerde zonder voorspelbaar patroon, rechtstreeks afgeleid van de techniek in de cryptografische systemen.

Het systeem bevatte meer en kleinere elektronica dan zijn voorganger van tien jaar geleden. De miniaturisering van de jaren zeventig had zijn werk gedaan. Maar één opvallend detail stak daar bovenuit: aan de binnenzijde was het apparaat volledig bekleed met loodplaten.

Die loodplaten dienden om eventuele elektromagnetische straling te blokkeren — zowel inkomend als van buitenaf. In de wereld van de cryptografie staat dit bekend als TEMPEST: de wetenschap (en het risico) dat elektrische apparaten informatie kunnen lekken via onbedoelde elektromagnetische emissies. Dat inzicht, opgedaan bij de bouw en het gebruik van de Ecolex-vercijferingssystemen, werd nu ook toegepast op een loterijmachine.

Het geheim zit in de sleutel

De Ecolex-vercijferingssystemen werden in 1959 gederubriceerd: van staatsgeheim naar dienstgeheim, en vervolgens vrijgegeven. Die beslissing was niet lichtvaardig genomen, maar berustte op een fundamenteel cryptografisch principe. De veiligheid van een vercijferd bericht hangt uitsluitend af van de kwaliteit en geheimhouding van de sleutel — en nergens anders van. Niet van de werking van het systeem, niet van de constructie van de ruisgenerator, niet van welk technisch detail dan ook. Wie de sleutel niet heeft, kan het bericht niet ontcijferen, ongeacht hoe goed hij het systeem kent. Wie de sleutel wél heeft, heeft verder niets nodig.

Dit principe — bekend als Kerckhoffs’ beginsel, al geformuleerd in 1883 — betekent dat een systeem waarvan de werking volledig openbaar is, even veilig kan zijn als een geheim systeem, mits de sleutel geheim blijft. Een systeem onnodig geheimhouden voegt geen veiligheid toe, maar voegt wel forse kosten en onnodige beperkingen toe.

Precies daarom kon de ruisgenerator uit de Ecolex — de kern van een voormalig staatsgeheim vercijferingssysteem — zonder enig veiligheidsrisico worden ingezet in de Staatsloterij. Het systeem was openbaar, de trekkingen waren live op televisie, en toch was er geen enkel bezwaar vanuit de veiligheidshoek. Niet omdat men onvoorzichtig was, maar omdat men begreep waar het geheim werkelijk zat.

Het display: techniek van het tijdperk

Het systeem moest geschikt zijn voor de Nationale televisie-uitzendingen. De loterijgetallen moesten dus erg goed zichtbaar zijn. Praktisch bruikbare ledlampen bestonden in die jaren nog niet. Omdat het systeem ook op televisie kwam was er een goede, grote en duidelijke display nodig.

Het display
De cijfers op het display waren 104 bij 74 millimeter groot en werden gevormd door roosters van vijf kolommen en zeven rijen van kleine gele, sterk reflecterende schijfjes, die ieder afzonderlijk onder computerbesturing konden draaien. Een gele, luminicerende, zijde naar voren betekende een actieve pixel; een zwarte zijde betekende een lege pixel. Door combinaties van die vijfendertig schijfjes konden alle benodigde cijfers of letters via de computerbesturing van het systeem worden samengesteld, zelfs in grote zalen met slechte verlichting.

Twee anekdotes over toeval en vertrouwen

Hoe willekeurig is willekeurig?

Tijdens de operationele periode van het tweede systeem deed zich een opmerkelijk incident voor. Op een gegeven moment werden tijdens een trekking twee keer achter elkaar exact dezelfde combinatie van vijf cijfers getrokken. Bij de medewerkers van de Staatsloterij veroorzaakte dat consternatie: was er iets mis met de machine?

Professor Snijders gaf een gastcollege voor de betrokkenen. Hij legde de werking van het systeem uit en berekende vervolgens wat de kans was op zo’n samenloop in een gegeven periode. De conclusie: het was onwaarschijnlijk, maar zeker niet onmogelijk. Een derde keer zou pas echt opmerkelijk zijn — en die is er nooit gekomen.

Wie daarna nog steeds overtuigd was dat sommige lotnummers meer kans hadden dan andere, kreeg van Snijders het droge advies om vooral gebruik te maken van die inzichten. Hijzelf heeft, ter vermijding van elke schijn van betrokkenheid of toekomstige anekdote, nooit een staatslot gekocht.

Lood en loot-zwaar

Het tweede systeem werd voor de maandelijkse tv-uitzendingen regelmatig verplaatst naar een televisiestudio voor de trekking. De medewerkers die dat karwei opknapten, klaagden stelselmatig over het gewicht van het apparaat. Dat klopte ook letterlijk: de TEMPEST-afscherming, de ongewenste mogelijkheid tot uit- of instraling van trekkingsinformatie, bestond uit massieve loodplaten die aan de binnenzijde waren aangebracht. Een zware cryptografische erfenis, in meer dan één opzicht.

Tot slot: van staatsgeheim naar staatslot

In de tien jaar dat het tweede systeem in gebruik was, wees het loterij-apparaat samen met zijn voorganger voor tientallen miljoenen guldens aan prijzen toe — op basis van getallen die voor niemand voorspelbaar waren, en dat ook moesten zijn. Wat begon als kennis voor het verzenden van geheime telexberichten over communicatieverbindingen tussen ambassades en tussen marineschepen, belandde uiteindelijk in een systeem dat miljoenen Nederlanders vertrouwden: de Staatsloterij. De ruisgenerator was de stille verbinding tussen deze twee werelden, die verder niets gemeen leken te hebben.

Terug in de tijd…

Toen Oberman in 1970 zijn eerste elektronische systeem maakte, stond de trekkingsteller bij de indienststelling op 17 maart 1970 op 596. De trekking nummer 1245 vond plaats op 10 maart 2026. Dat was ongeveer 649 trekkingen later en daarmee 56 jaar verder in de tijd. In de jaren zeventig en tachtig waren er gemiddeld zo’n 11 trekkingen per jaar, nu zijn dat er 16.

Wat er op het spel stond….

1. Als men alleen al rekent met de jaaromzetten van de Staatsloterij — ƒ 179 miljoen in 1970 en ruim ƒ 500 miljoen in 1981 — dan was er in de eerste tien jaar via het elektronische trekkingssysteem van Oberman naar schatting ruim drie miljard gulden aan loterijomzet.
2. Het opvolgende systeem van Snijders verwerkte in een vergelijkbare periode vanaf 1981 vermoedelijk nog eens zes miljard gulden of meer.
3. Dat maakt deze systemen niet tot een technisch curiosum, maar tot een kernonderdeel van een miljardenproces.
4. De ruisgenerator die Oberman en Snijders voor de Colex en de Ecolex ontwikkelden, heeft tientallen jaren zeer goed gefunctioneerd, trekking na trekking, getal na getal, zonder dat iemand de uitkomst kon voorspellen.

Bronnen