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Los secretos de “Enigma”, la máquina de encriptar de los nazis

Por Luis Enrique Corredera, 03 de mayo de 2011

La máquina Enigma cierra un capítulo en materia de criptografía, siendo esta posiblemente la primera máquina compleja usada para cifrar, y también la primera combatida por criptoanalistas armados de los primeros ordenadores. En honor a la verdad, la primera máquina usada para el cifrado de información fueron los discos de cifra de León Alberti, del que ya hablamos en el artículo de las cifras del renacimiento [1].

Los discos de cifras de Alberti consistían en dos discos, uno mayor que otro, que contenían escritas todas las letras del alfabeto, y una aguja unía los centros de los dos discos. Con esta máquina, podía configurarse, por ejemplo la letra A alineada con la letra C, y así obtener un cifrado de tipo César con desplazamiento “3” [2]. Sin embargo, este rudimento admitía usos muy avanzados, como ya estaréis imaginando, pues si después de codificar cada letra del mensaje, cambiamos la clave girando los discos, estos discos nos sirven para codificar y decodificar mensajes cifrados con la cifra de Vigenère [1].

La máquina Enigma [3] aparece en el año 1923, patente concedida al ingeniero alemán Arthur Scherbius [4], y fue el dispositivo más revolucionario jamás creado para facilitar las comunicaciones enviando la información de forma segura. Su funcionamiento estaba inspirado en los discos de cifras de Alberti, pero con sensibles mejoras que combinaban una sencillez enorme a la hora de usarla, y el cifrado más difícil de romper de toda la historia hasta ese momento. Además, por su diseño, aunque una máquina Enigma fuera interceptada, no era suficiente para poder descifrar los mensajes cifrados con ella.

La máquina Enigma presentaba un teclado con el que el operador insertaba el mensaje (plano o cifrado, en función de si se usaba para cifrar o descifrar). Este teclado se conectaba a 3 rotores, y éstos a su vez a un clavijero, que finalmente se conectaba a unas lámparas que representaban cada letra del alfabeto. Los tres rotores, cada vez que una tecla era pulsada, giraban, cambiado su posición, y por tanto, su conexión entre la entrada y la salida también cambiaba. Cada rotor tenía 26 posiciones, y estaba conectado a otro en serie, y éstos, finalmente a un reflector que permitía conocer el mensaje de salida de la Enigma a través del panel de luces. Los rotores conectaban de forma diferente entradas y salidas, y éstos podían cambiarse de posición y de orientación.

El proceso de cifrado de un mensaje pasaba por colocar la configuración de rotores y clavijeros que sería usada como clave y, después, pulsar una a una cada las letras del mensaje en el teclado. Al pulsar una letra, el teclado se conecta con el primer rotor a través del clavijero, provocando la primera transformación en el mensaje. Atraviesa el primer rotor siguiendo a través del circuito, hasta el segundo rotor, sufriendo su segunda transformación y así, de forma análoga, hasta el tercero. Con cada tecla, los rotores van girando en serie.
 
Los rotores de la máquina Enigma podía ser configurados de 17.576 maneras diferentes, y el clavijero admitía 100.391.791.500 formas distintas de conectarse. Los tres rotores eran intercambiables entre sí, lo que permitía 6 combinaciones más a añadir como posibles claves, dando como resultado 10.586.916.764.424.000 configuraciones (también llamadas claves) diferentes para poder usar, y para descifrar un mensaje era necesario conocer la forma en que fue configurada la máquina cuando fue cifrado, y configurarla de la misma forma, para poder conocer el texto plano.

Descifrando los mensajes Enigma

Gracias al detallado conocimiento sobre el funcionamiento de la máquina, los matemáticos polacos Marian Rejewski [5], Jerzy Rozychi [6] y Henryk Zygalski [7] elaboraron un método para aprovechar una redundancia en el protocolo alemán de uso de la Enigma. La configuración era tomada de un libro de claves, y cada mensaje empezaba con tres letras, repetidas dos veces. Se desarrolló el ciclómetro [8], que fue una máquina usada para descifrar los mensajes Enigma basándose en estas repeticiones, y cuando los alemanes cambiaron el protocolo, se desarrolló una máquina más evolucionada, llamada Bombe [9] (en reconocimiento a las bombas criptográficas desarrolladas por los polacos), que permitía el análisis de mensajes Enigma. La segunda versión de la Bomba de Alan Turing [10] (uno de las más brillantes mentes de nuestra historia, y uno de los padres de la informática) se basaba en un error de diseño de la Enigma, que impedía que una letra de entrada se convirtiera en sí misma como salida Enigma.

Otros ejemplos de máquinas de rotores fueron la americana SIGABA [11], o las japonesas PURPLE [12] y la JN-25 [13].
 
El uso de Enigma durante la Segunda Guerra Mundial permitió a los alemanes intercambiar información en secreto durante años, hasta que ésta fue criptoanalizada. Durante los años en que el secreto fue impenetrable, los alemanes gozaron de comunicación secreta que reforzaba su estrategia militar. Después de ser descifrada la Enigma, los aliados hicieron esfuerzos para mantener en secreto esta situación, pues si querían usar información privilegiada, que los alemanes creían tener en secreto, debían ser cautelosos para que éstos no lo descubrieran.

Si quieres adentrarse más en profundidad en lo relativo al criptoanálisis de la máquina Enigma, te recomiendo recurrir al libro “Los códigos secretos”, de Simon Singh, donde disfrutará de una extraordinaria explicación del proceso. Tampoco dejes pasar la ocasión de revisar todas las referencias que incluyo en este artículo, porque si te ha gustado, algunas serán una verdadera delicia. Si quieres jugar un poco con un emulador de la máquina Enigma no dejes de visitar [14]. Espero encontrarte pronto en nuestro camino hacia la escritura secreta en El Reservado.

Referencias
[1] Referencia a Leo Alberti: http://www.elreservado.es/news/view/220-noticias-espias/946-los-trucos-que-utilizaban-en-el-renacimiento-para-ocultar-los-mensajes
[2] El cifrado de César: http://www.elreservado.es/news/view/220-noticias-espias/746-la-criptografia-de-julio-cesar-y-el-kamasutra
[3] La máquina Enigma: http://es.wikipedia.org/wiki/Enigma_%28m%C3%A1quina%29
[4] Arthur Scherbius: http://en.wikipedia.org/wiki/Arthur_Scherbius
[5] Marian Rejewski: http://en.wikipedia.org/wiki/Marian_Rejewski
[6] Jerzy Rozychi: http://en.wikipedia.org/wiki/Jerzy_R%C3%B3%C5%BCycki
[7] Henryk Zygalski: http://en.wikipedia.org/wiki/Henryk_Zygalski
[8] Ciclómetro: http://www.kriptopolis.org/enigma-16
[9] Bombe: http://es.wikipedia.org/wiki/Bombe  
[10] Alan Turing: http://es.wikipedia.org/wiki/Alan_Turing
[11] SIGABA: http://en.wikipedia.org/wiki/SIGABA
[12] PURPLE: http://en.wikipedia.org/wiki/Purple_%28cipher_machine%29
[13] JN-25: http://en.wikipedia.org/wiki/JN-25#JN-25
[14] Simulador de máquina Enigma: http://enigmaco.de/enigma/enigma.swf

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1 Comentarios
jesussoto
05 de Mayo de 2011 a las 16:17
Excelente entrada sobre Enigma. Se agradece la referencia a los matemáticos polacos, grandes olvidados en el comienzo, como la figura de Alan Turing, de cual no se supo nada sobre su participación hasta mucho después de su muerte. Secretismo, tanto que los ingleses estuvieron vendiendo máquinas Enigmas capturadas a otros países alabando lo "indescifrables" que resultaban.
Hay varias películas que hablan sobre Enigma; pero cuidado, muchas son novelas que distorsionan exageradamente la realidad como U-571(2000) o la vergonzosa Enigma(2001) basada en la novela de Robert Harris.
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