Máquina encriptadora Enigma

Enigma

El interés en la criptografía comenzó en Alemania durante la Primera Guerra Mundial pero se detuvo en 1918 después del Armisticio.

Pero al renacer el militarismo en Europa, el interés se reavivó y en Alemania se usaron los trabajos de Arthur Scherbius, un ingeniero berlinés, que había construido una máquina encriptadora a rotor que llamó Enigma, inspirándose en la máquina inventada por el holandés Hugo Koch.  Scherbius no tenía recursos suficientes para su empresa y por ello se asoció con Willie Korn formando la compañía Enigma Chiffiermaschinen AG en Berlín.

Ambos mejoraron el diseño de la máquina de Scherbius, con la importante adición de rotores intercambiables.  En 1923, en la Exhibición Postal Internacional, que se realizó en Berlín, mostraron su nueva máquina para la protección de secretos comerciales.

El negocio no reportaba buenas ganancias pues tenían la competencia de máquinas estadounidenses y suecas, siendo el sueco Hagelin el único que vendió un buen número de máquinas en todo el mundo, antes que la Enigma hiciera presencia en el mercado.

Poco a poco Enigma se abrió camino y logró colocar un buen número de máquinas en bancos y organizaciones internacionales, hasta que los militares a finales de los años 20 mostraron interés en el dispositivo.  Primero fue la marina alemana que ordenó las primeras máquinas encriptadoras y luego a comienzos de los años 30 el ejército puso las primeras órdenes.

Los japoneses copiaron la máquina comercial y pusieron los rotores en la parte superior.   Esa máquina fue conocida por la Inteligencia de EE.UU. como "Green".  Luego los japoneses construyeron otras máquinas más seguras y los británicos, con las dos que habían comprado, diseñaron otras para su propio uso.

Enigma mostrando los rotores

Rotores en la parte superior y enchufes en la inferior.

Finalmente la fuerza aérea de Alemania adoptó también la Enigma, convirtiéndose así en la encriptadora oficial de la Wehrmacht.   Más tarde se les unieron la Abwher (Servicio de Inteligencia), las SS, la Gestapo, el Sicheheitsdiensts (Servicio de Seguridad e Inteligencia Política del Partido Nacionalsocialista) y hasta los ferrocarriles del estado.

A partir de 1926, la firma Enigma estaba bajo el control del Estado Alemán y la máquina comercial desapareció del mercado.  Para ese momento la encriptadora tenía 3 rotores, pero la Kriegsmarine le añadió un cuarto rotor para hacerla más segura.

La máquina militar básica llamada Modelo Uno (Eins) que también se llamó Modelo W (Wehrmarcht Enigma) entró en servicio el 01 de Junio de 1930 y ofrecía 200 quintillones de posibles combinaciones.  Esto formó la columna vertebral de lo que creían, sería el código secreto indescifrable de las Fuerzas Armadas alemanas.

Mientras tanto, en Estados Unidos, Polonia, Holanda y Francia existían Enigmas comerciales compradas antes que el gobierno alemán prohibiera su venta para uso civil y menos que fuera exportada.

La máquina encriptadora Enigma tiene el aspecto de una máquina de escribir y como tal fue confundida por muchos soldados cuando a finales de la guerra se encontraban con uno de esos aparatos.  Pero Enigma no imprimía letras en un papel.  La máquina tiene un teclado y más arriba tiene un tablero con, 26 letras que se iluminan, correspondientes a las 26 letras del alfabeto.

La energía eléctrica pasa del teclado a los rotores y el reflector e ilumina la letra correspondiente en el tablero.

Cuando en el teclado se presiona una tecla, digamos la Q, se ilumina una letra totalmente diferente, digamos la U, mediante una lamparita que ilumina la letra.  Cada máquina utilizaba una batería de 4,5 voltios, o podía utilizar también la energía eléctrica si estaba disponible.

Al presionar la tecla Q el circuito eléctrico se completaba a través de los rotores siguiendo un determinada secuencia y de cuerdo a la clave utilizada, en este caso se iluminaba la letra U. 

En el principio original que data del Siglo IV AC, un invento del romano Aeneas Tacitus , cada letra es reemplazada por la letra que ocupa el siguiente lugar más n,   por ejemplo A + 2 = C. B + 2 = D etc.  Pero, para hacerlo más complicado Scherbius hizo que los rotores se movieran con cada letra tecleada incrementando el valor de n.  Por ejemplo A + 2 = C; B + 3 = E etc.

Cada tecla de la Enigma mueve los rotores de acuerdo a una cierta secuencia y el impulso eléctrico viaja vía un reflector de regreso a los rotores, pero siguiendo un patrón diferente, permitiendo que un número enorme de permutaciones, den la misma letra correspondiente cuando se encripta o cuando desencripta un  texto.

Para aumentar el número de permutaciones, en las Enigmas militares se añadió un tablero en el frente de la máquina que contenía un conmutador, llamado "Steckerbrett", con sus correspondientes cables y enchufes.  Las posibles permutaciones con la Enigma de tres rotores es de 26 x 26 x 26 ó 17,576 permutaciones, lo que significaba que la secuencia original sólo podía repetirse después de 17,576 combinaciones.  En la de 4 rotores es de 26 x 26 x 26 x 26 = 456.976 combinaciones.  Los cables permitían permutar las letras usando combinaciones de 5 o 6 cables de los 13 posibles.

Los rotores tenían un anillo exterior marcado con las 26 letras, la clave utilizada determinaba la posición de los anillos de los rotores.  Por ejemplo se podía transmitir con la clave JHCT y para el efecto el operador giraba los anillos de los rotores hasta mostrar esa combinación.  Luego seleccionaba los cables enchufándolos según le indicaba la clave y eso aumentaba la posibilidad de obtener no menos de 159 quintillones de combinaciones.

Para hacerlo más complejo, el equipo contaba con varios juegos de rotores de los cuales el operador seleccionaba tres (cuatro al final de la guerra), según las instrucciones con la clave que utilizaba al momento de encriptar un mensaje.

La operación de la máquina podía realizarla un solo hombre, pero por lo general requería el empleo de dos operadores, uno que leía el mensaje y lo iba tipeando en la Enigma y otro que iba leyendo las letras que se iluminaban y las escribía en un papel para luego transmitirlas por telegrafía o teletipo.

Empleando los rotores y la  clave correspondiente, si la letra original Q era transmitida en un mensaje como una letra U, el operador que lo recibía tecleaba esa letra U en la Enigma, haciendo que se iluminara la letra A, la cual escribía en un papel.

Obviamente todo dependía de los rotores utilizados y de los cables enchufados, por tanto las letras correctas sólo aparecían cuando los operadores que transmitían y recibían los mensajes, utilizaban las mismas combinaciones o "clave".  La clave inicialmente era cambiada mensualmente, luego semanalmente y después diariamente.

Varias Enigmas comerciales fueron usadas por la Legión Cóndor alemana en la Guerra Civil Española (1936-1939.)  Algunos de cuyos mensajes fueron descifrados por la GCCS (Government Code Ciphering School de Inglaterra), pero la GCCS no supo entonces, que no podrían descifrar los códigos de las Enigmas 1 y W, hasta que los polacos lo lograron en 1939.  Este aspecto de la historia del Enigma, fue ocultado por el gobierno inglés, para dar la impresión de que ellos habían podido romper el código.   Incluso, en 1974, F.W. Wintherbotham publicó el libro "The Ultra Secret" donde insinuaba que fueron los británicos que lograron descifrar el código Enigma.  Pero una década después, en 1986, la verdad fue revelada.

Los polacos estuvieron analizando el código Enigma, desde 1928, utilizando cuatro estaciones de escucha en Varsovia, Starogard, Poznam y Krzeslawice.  Al comienzo los militares polacos se vieron imposibilitados de descifrar los códigos, pero solicitaron la ayuda de matemáticos de la Universidad de Poznam, liderados por Marian Rejewski, y pronto se vieron los primeros frutos.  Los polacos utilizaron inicialmente una máquina Enigma comercial, como base para sus investigaciones.

En 1931 de manera paralela, el French Deuxieme Bureau comenzó a trabajar con la Enigma bajo el liderazgo del capitán Gustave Bertrand.   Los franceses trabajaron en coordinación con los polacos para descubrir la forma de romper el código de la Enigma.   Poco después, en 1933, los polacos ya obtenían los primeros mensajes descifrados.  Se cree que en el período de 1933 a 1939, los polacos descifraron unos 100.000 mensajes alemanes.  El secreto fue mantenido de manera estricta, a tal punto, que eran muy pocas las autoridades polacas que conocían el hecho.

El 15 de Setiembre de 1938, los alemanes cambiaron radicalmente los métodos utilizados para generar los códigos.  Esto obligó a los polacos a fabricar el primer pseudo computador mecánico para ayudarles a descifrar los nuevos códigos.  En Octubre de 1938 habían fabricado su "bomba kryptologiczna" (Bomba Criptológica) que fue construida paralelamente al "Ciclómetro" que ayudó para establecer el patrón de la clave.

El método consistía en usar juegos de 26 hojas de papel perforado con 2610 agujeros.   Las combinaciones de 51 líneas de agujeros, por 51 columnas de agujeros, permitía hallar los lugares convergentes con sus respectivas combinaciones para crear la clave.

Posteriores mejoras de la Enigma obligaron a los polacos a usar 60 bombas criptológicas y juegos de 60 hojas perforadas en vez de 26.  A mediados de Julio de 1939, el Jefe de Estado Mayor polaco, Teniente General Waclaw Stachiewicz, autorizó compartir los secretos de Enigma con los servicios de inteligencia aliados.  Se llegaron a acuerdo y los polacos les entregaron a los ingleses y franceses copias de las máquinas Enigma.  Los británicos comenzaron a leer los mensajes alemanes en Agosto de 1939.

Enigma The battle for the code

Al comenzar la invasión de Polonia, los polacos destruyeron todas las máquinas y documentos y el personal fue enviado a Francia a fines de Setiembre de 1939.   En Octubre de 1939, se creó el centro de radio-escucha "Bruno" en Gretz-Armainvillers cerca a París.  Más tarde Bruno estuvo enlazado por teletipo con la GCCS en Londres.

Es bueno recordar, que no hubo secretos en la máquina comercial que Scherbius vendía por US$200 para protección de secretos comerciales y además había sacado patentes en Estados Unidos (#1.584.660) el 11 de Mayo de 1926 y en Inglaterra el 11 de Agosto de 1927 con el #267.472.   Varios países ya habían comprado esa máquina, incluyendo Japón e Italia y la propia GCCS que adquirió dos.

Pero, lo que sí es un hecho irrefutable es que, si la Enigma era utilizada correctamente su código era indescifrable, en especial el de la marina, que para entonces ya tenía 8 rotores. 

Para engañar al enemigo, los alemanes enviaban constantemente mensajes falsos. 

Ahora se sabe, que varias claves nunca fueron descifradas durante la guerra y que Bruno solamente pudo descifrar mensajes alemanes transmitidos en Octubre de 1939, en la tardía fecha del 17 de Setiembre de 1940.

Enigma tenía tres defectos básicos.

1. Al comenzar la guerra la máquina ya tenía diez años de vida.  Sólo a finales de la guerra fueron incluidos dos nuevos rotores, pero para entonces los estadounidenses tenían una máquina de 15 rotores, diez para crear combinaciones eléctricas y 5 para las mecánicas.

2. Había una falla de diseño, que requería el ingreso de un grupo de 3 letras repetidas dos veces y fue esta falla, la que les permitió a los polacos descifrar el código de la Enigma.  La marina luego usó 4 letras.

3. El infaltable error humano.  Los encriptadores, por aburrimiento o por fuerza de la costumbre, empezaron a tipear constantemente los mismos grupos de letras, como QAZ o WSX, en vez de usar combinaciones siempre diferentes.  A esto se unió el hecho, de que debido a la rígida disciplina alemana, se generaban mensajes con formatos de texto constantemente repetidos y que identificaban fácilmente la procedencia del mismo, por ejemplo el emitido todos los días a las 2400 horas reportando indicativos de estaciones, frecuencias, horarios de transmisión etc.

La estación Bruno fue desmantelada el 10 de Junio de 1940, en plena invasión alemana y el 24 de ese mes, los criptólogos franceses y polacos fueron evacuados a Argelia desde donde operaron clandestinamente como el grupo Cadix.  Más tarde fuerzas polacas de Cadix trabajó secretamente en la Francia Ocupada.


Un mensaje encriptado tenía este aspecto:

Fernschreiben H.F.M.No. 3389

+ HRKM 143617 3857 -
AN HEERESGRUPPENKOMMANDO 2= 56 18 74 (FRX)
2379 -1352 - 3 TLE - FRX FRX - 1TL -345=

01 07 09
LHYJF JTHFD AXPWT HGTFR KFXZO JNCSP RHYZW HNDRF IWMMV LODFR
NHGFR DMWUW MJDRF DCCEX IYPAH RMPZI OVBBR LUHJG UPOSY EIPWJ
KHYGF SLAOX LOHGT HQOSV VALPB DJEUK NSQXN KYGVH GFICA CVGUV
OQFAQ WBKXZ JSQJF ZPEVJ RO -

3TL - 663- 83 02 31
NHGGK SUYFF SYBDO JUPCX DMVWQ LCZJW HYHGF XWGAR KLRLX KMMBG
SZHEV INQWI NRMBS QPTCK LKCQR MTYVG UQODM EIEUT VSQFI MWORP
LKUJH HYHSL THYUZ MLAQW MBRTX HUEAF BZNVR VZWXX MTWOE GIEBS
LKIFR JAPGN FJXDK I -

3TL - 883- 12 24 17
JMVFT KIHGF KIJGT EIHBF LNFTR YFBHK YYXJK IXKDF RTSHB HLUEJ
ZRJDL KIVFD HFBYL GFSEW KIKGF KHLFW JKLLZ TFMWD QDQQV JUTJS
VPRDE MKGTD BPBXX USOPG NHGTY ISGPY IYKST VQUIO CAVCW AKEQQ
EFRVM XSLQC FPFTF SPIIU NHUYT O =
1 ABT GEN ST D H NR. 2050/38 G KDOS +

Nota: No intente descifrarlo porque el contenido es ficticio.

Especial agradecimiento al Sr. Jalo Rasowsky por su ayuda para obtener las notas traducidas del polaco al castellano, del libro Krzysztof Gaj: Szyfr Enigmy. Metody Zlamania.


Bibliografía

LIBRO: Seizing the Enigma: The Race to Break the German U-Boats Codes, 1939-1943 por David Kahn
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-Enigma the Battle Code, Hugh Sebag Montefiori, John Wiley & Sons 2001
-James Rusbridger y Eric Nave, Betrayal at Pearl Harbor, Londres, 1992.
-Krzysztof Gaj: Szyfr Enigmy. Metody Zlamania [Enigma Cipher. The methods of Breaking], WKL, Warsaw 1989.
-Marian Rejewski: 'An Application of the Theory of Permutations in Breaking the Enigma Cipher'
in: Applicaciones Mathematicae. 16, No. 4, Warsaw 1980.5. Marian Rejewski: 'How Polish
-Mathematicians Deciphered the Enigma'; in: Annals of the History of Computing. Arlington, Vol. 3, No. 3, July 1981

LIBRO: The Secret Wireless War, The Story of MI6 Communicatrions 1939-1945, Geoffrey Pidgeon, Whaddon, 2008

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LIBRO: Enigma the Battle for the Code por Hugh Sebag-Montefiori

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Enigma electronicaModerno Enigma electrónico para armar

El museo del Bletchley Park Code Center vende un kit electrónico de la máquina Enigma en £119.99 sin la caja de madera.

Permite encriptar y desencriptar mensajes utilizando el método de la máquina Enigma, pero empleando modernos circuitos electrónicos.

The Mansion, Bletchley Park, Sherwood Drive, Bletchley, Milton Keynes, MK3 6EB, UK

Desde Londres se llega muy fácil en tren desde la estación Euston hasta la estación de Milton Keynes Central.  Bletchley Park queda a unos pocos minutos caminando desde la estación.

El museo es muy interesante y tiene en exhibición todo el equipo que se utilizaba durante la guerra para comunicaciones y encriptamiento.  Se puede pasar todo el día en el museo, tiene una cafetería y faltará tiempo para ver todo lo que hay, pero se paga una sola vez y se puede regresar usando el mismo ticket durante un año.


Publicado: 10 febrero/2001 - Actualizado: 09 abril/2012






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