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El nacimiento de la informática en Gran Bretaña, Enigma, Boma, Colossus

Uno de los capítulos más importantes de los inicios de la informática es la historia del descifrado por los ingleses de los mensajes del ejército alemán durante la Segunda Guerra Mundial.

Si estos mensajes no se hubieran descifrado, la mayoría de los convoyes de suministro que los Estados Unidos enviaban a Gran Bretaña se habría pasado, y es muy probable que la salida de la guerra había sido muy diferente.

El secreto que el Gobierno inglés durante mucho tiempo impuso a este episodio hace que aún se conozca bastante mal.

Antes de entrar en la extraordinaria actividad que desarrollaron los ingleses agrupados en el famoso pazo de Bletchley Park, bajo la dirección de TH Flowers, con la participación determinante de Allan Turing, debemos volver de nuevo a las fuentes, es decir, a la máquina de codificación alemana ENIGMA y al papel de los polacos en este asunto.

ENIGMA Todo comienza en 1919 cuando el ingeniero holandés, Hugo Alexander KOCH toma una patente de máquina que debe calcular electromecánicamente. Sus ideas serán reanudadas por Arthur SCHERBIUS que crea en Berlín en 1923 una sociedad (la Chieffriermaschinen Aktiengesellschaft) para fabricar y difundir una máquina de calcular civil, es decir, accesible a todos, el ENIGMA.

Esta máquina no tiene ningún éxito comercial y la sociedad fabricante quiebra, pero había llamado la atención de los militares alemanes y la marina pone en servicio en febrero de 1926 el " Funksschüsselmaschine C " que es un ENIGMA comercial modificado por adición de un elemento (el panel de conexión).

ENIGMA se presenta en forma de una caja de madera de 34x28x15 cm y pesa una docena de kilos. Se construyeron más de 100000 máquinas, ya que eran utilizadas por todos los ejércitos alemanes. Hasta 60000 se utilizaron al mismo tiempo, 30000 por el ejército de tierra, 20000 por el ejército del aire, 6000 por la marina, 4000 por los otros servicios, incluidos los SS. Se valora la importancia de esta máquina, y de su descifrado, el principio de esta máquina es simple y astuto Se trata de efectuar una sustitución letra por letra. La originalidad es que la tabla de sustitución cambia con cada letra.

ENIGMA incluye:

- un teclado solamente alfabético,

- un panelde conexión (que no existía en el modelo comercial, donde el teclado atacaba directamente el tambor de entrada-salida)

- un tambor de entrada salida fija de 26 posiciones,

- 3 rotores móviles de 26 posiciones,

- 1 rotor " devolución " o " espejo " de 26 posiciones también,

- un cuadro de salida compuesto de 26 bombillas que corresponden a las 26 letras del alfabeto.

Todo ello abastecido por una pila de 4.5 voltios .

Cuando se presiona sobre una tecla, se cierra un circuito que cierra todos los elementos por debajo de él y enciende la bombilla que corresponde a la letra calculada, pero al mismo tiempo se hace girar una muesca al rotor de la derecha, lo que modifica la tabla de sustitución. Cuando se han mecanografiado 26 letras, este rotor vuelve de nuevo a su posición de origen, y transmite una retención al rotor siguiente que progresará un paso, como en un adicionador, y así sucesivamente. Se tendrá así la posibilidad de 26x26x26 (= 17756) tablas de codificación diferentes durante el mismo mensaje.

Cada uno de los 3 rotores móviles incluye 2 caras, una con 26 contactos, otra con 26 puntas empujadas por resortes para establecer el contacto con el rotor contiguo. Dentro del rotor, se conecta cada contacto a una punta según un cableado específico de este rotor. Hay pues 3 tipos de rotores (tipos I, II, III), diferentes por su cableado interno. Se pueden desplazar estos rotores en la máquina, multiplicando por 6 el número de posibilidades. En consecuencia, existirán 2 tipos de rotores suplementarios (tipos IV y V), lo que multiplicará aún por las 10 posibilidades. Las máquinas son las mismas todavía, pero se instalarán 3 rotores entre 5, según las instrucciones.

El panelde conexión permite además, con ayuda de cordones, permutar una serie de pares de letras (entre 6 y 10), aumentando otro tanto el número de posibilidades.

Todo esto se resume sobre el esquema de principio.

Se constata sobre éste la reversibilidad del cifrado, es decir, que si A se cifra en D, D será cifrado en A . Pues la misma máquina calcula exactamente y descifra de la misma forma. Es necesario por supuesto que las dos máquinas de codificación y descifrado sean rigurosamente idénticas (mismo posiciones de los rotores en la máquina, mismo calado inicial éstos, mismos cordones al panel de conexiones).

Enigma Las condiciones de codificación dependen pues :

- De elementos fijos, es decir los cableados del tambor de entrada-salida, de los 3 rotores, del tambor espejo.

- De elementos que varían periódicamente : la elección y el orden de los 3 rotores, el número y la posición de los cordones del panel de conexión. Estos elementos son difundidos por instrucciones periódicas a todos los operadores. El período variará durante el tiempo, acortándose cada vez más para hacer fracasar las tentativas de descifrado.

- De elementos que varían con cada mensaje : la posición inicial de los 3 rotores, elegida y enviada por el operador al principio de cada mensaje en forma de 3 letras (la clave) repetidas 2 veces por seguridad. Esta repetición facilitará en gran parte el descifrado por los polacos, que sabrán que la 1ª y la 4ª letra de cada mensaje, así como la 2ª y 5ª, y 3ª y 6ª corresponde a la misma letra inicial. Esta clave se cifraba con un calado de los rotores conocida de todos, pues la máquina, a la codificación como al descifrado, se colocaba sobre la clave que acababa de definirse.

- De elementos que varían a cada letra por la rotación de los rotores, como se indica anteriormente.

El enorme número de combinaciones así realizado - que dejo al lector el cuidado de contar - hacía imposible todo descifrado por los métodos clásicos (prueba de todas las combinaciones). El Estado Mayor alemán dormía sobre sus dos orejas. Esto era contar sin la ingeniería de matemáticos polacos y luego ingleses, y también sin las actividades de los servicios de información polacos y franceses.

El papel de Polonia (y de Francia).

Polonia, resucitada en 1919 por el Tratado de Versalles y teniendo una confianza limitada en sus dos potentes vecinos, consideró que un servicio de cifrado eficaz le era indispensable. Constituyó uno que le dio toda satisfacción hasta febrero de 1926, fecha en la que la marina alemana ponía el ENIGMA en servicio.

Los mensajes que se hacen indescifrables indescifrables, el servicio de cifrado polaco concluye que eran calculados por una máquina. Se obtuvo un ENIGMA civil y constató que los mensajes interceptados podían haber sido cifrados por esta máquina, sin por ello descifrarlos.

En octubre de 1931, un funcionario de cifrado alemán propuso a los servicios de información franceses de los documentos. El capitán BERTRAND se encargó de tratar este asunto y recibió el 8 de noviembre de 1931 un prospecto de utilización y un prospecto de codificación del ENIGMA militar. Los transmitió al servicio de cifrado francés (poco competente) que los declaró inexplotable, luego a los ingleses que los archivaron sin ulterior trámite. Tuvo una mejor recepción polaca, y de su jefe el comandante LANGER, y se establece una colaboración entre ellos. Los polacos se enteraron así de las diferencias entre las máquinas civiles y militares y sobre todo el papel de la clave duplicada. A pesar de estas contribuciones sus esfuerzos permanecían sin resultado y decidieron recurrir a matemáticos y en particular al joven y brillantez Marian REJEWSKI, entonces de 27 años.

Éste, proveído de un gran número de mensajes codificados sobre 2 meses y de los fascículos mensuales de utilización (siempre proporcionado por Bertrand) llegó progresivamente a reconstituir el cableado interno de los 3 rotores, gracias a la clave duplicada y al hecho de que, periódicamente, cada uno de los 3 rotores tomaba la primera posición. Establece a continuación el cableado del tambor espejo y el de las conexiones entre el tambor de entrada y el teclado. Pudo así construir ENIGMA rigurosamente idéntico al modelo alemán, lo que le permitía descifrar los mensajes a condición de conocer las condiciones iniciales de la máquina de codificación.

Enigma Así a partir de finales de 1932 los polacos estaban en condiciones de leer todos los mensajes del ejército alemán gracias a la ingeniería (y también a la intuición y a la oportunidad) de sus matemáticos y a la información que les ha sido proporcionada por los servicios franceses. Esta situación duró hasta 1938, a pesar de las modificaciones introducidas por los alemanes en sus máquinas y sus procedimientos, que los polacos seguían con una notable celeridad.

Este éxito fue obtenido por métodos muy variados, manuales y mecánicos sobre los cuales soy incapaz de dar detalles. Dicen que a finales de 1938, disponían de 17 contrapartes de ENIGMA, y que una de sus máquinas más eficaces, el "ciclómetro" utilizaba los rotores de dos ENIGMA.

El 15 de septiembre de 1938, los alemanes modificaron la clave no cada día, sino con cada mensaje.

Para hacer frente a esta nueva dificultad a los polacos construyeron una máquina más elaborada, incluyendo los rotores de 6 ENIGMA (un par combinación de posiciones de los 3 rotores), llamada "LA BOMBA". También consideraron un método basado en tarjetas perforadas amontonadas sobre una mesa luminosa que permite encontrar las perforaciones comunes a todas las tarjetas de un paquete. Este método era muy largo.

Estas novedades comenzaban a dar resultado cuando el 15 de diciembre de 1938 los alemanes añadieron 2 rotores, lo que hace pasar de 6 a 60 el número de combinaciones de posiciones de rotores, y multiplicaban así por las 10 necesidades de hombres y de material de los servicios polacos.

Esto era imposible de realizar rápidamente.

Ante la urgencia de la situación internacional, los polacos convocaron en Varsovia el 24 y 25 de julio de 1939 a los servicios ingleses y franceses (una primera reunión había tenido lugar en enero de 1939, pero nadie había indicado nada importantes sobre sus trabajos).

Revelaron entonces a sus colegas todos sus descubrimientos y dieron a cada uno un ENIGMA, así como todos los resultados de sus trabajos. Será ahora cuando toca jugar a los ingleses.

Referencia: Página personal. (François Holvoet-Vermaut)

Divulgacion fisica. rafael Barzanallana