Google+ Aislado en este planeta: La máquina Enigma

lunes, 5 de enero de 2015

La máquina Enigma

'Enigma' fue el secreto mejor guardado de la II Guerra Mundial después de la bomba atómica


La criptografía ha sido desde antiguo, un arte y una ciencia usada en conflictos entre países, para transmitir mensajes de modo secreto que el enemigo no pudiera entender. Con el paso del tiempo los sistemas se fueron complicando pues a cada nuevo y más sofisticado código, seguía al poco su descifrado por el otro bando, de modo que el juego de espías y contraespías fue siempre una carrera sin fin.

El interés en la criptografía comenzó en Alemania durante la Primera Guerra Mundial, como una actividad secundaria, pero al renacer el militarismo con la llegada de los nazis, se convirtió en un asunto estratégico. Un ingeniero berlinés, Scherbius, había construido una máquina encriptadora a rotor que llamó Enigma, inspirándose en una máquina desarrollada años antes en Holanda.

Un modelo Enigma de tres rotores
El invento se perfeccionó con la importante adición de rotores intercambiables que complicaban enormemente el código y en 1923, en la Exhibición Postal Internacional de Berlín, se presentó la nueva máquina para la protección de secretos comerciales en competencia con otros modelos americanos y suecos.

Poco a poco Enigma se abrió camino y logró colocar un buen número de unidades 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 quien compró las primeras encriptadoras y a comienzos de los años 30 el ejército cursó algunos pedidos. En los años siguiente se convirtió en la máquina oficial de los principales ministerios y organismos del estado alemán. Puesto que la máquina comercial era de uso común en muchos países, no ocultaba ningún secreto, y japoneses, americanos y británicos partieron del diseño alemán para desarrollar sus propios modelos.

A partir de 1926, la marca "Enigma" quedó bajo el control del Estado Alemán y la máquina comercial desapareció del mercado. En ese momento la encriptadora tenía tres rotores, pero la marina alemana le añadió un cuarto rotor para hacerla más segura y versiones posteriores llegaron a utilizar cinco rotores.

De una forma elemental, su funcionamiento consiste en que cada vez que se introduce una letra del mensaje original, pulsando la tecla correspondiente en el teclado, la posición de los rotores varía. Debido a esta variación, a dos letras idénticas en el mensaje original, por ejemplo AA, les corresponden dos letras diferentes en el mensaje cifrado, por ejemplo QL. En la mayoría de las versiones de la máquina, el primer rotor avanza una posición con cada letra. Cuando se han introducido 26 letras y por tanto el primer rotor ha completado una vuelta completa, se avanza en una muesca la posición del segundo rotor, y cuando éste ha terminado su vuelta, se varía la posición del tercer rotor. El número de pasos que provoca el avance de cada uno de los rotores es un parámetro configurable por el operario y por tanto resulta impredecible. Los rotores son intercambiables y se pueden montar en cualquier orden. En esto consistía la configuración inicial que el alto mando cambiaba cada mes o con mayor frecuencia. 

El aparato funcionaba en las dos direcciones, es decir codificaba y decodificaba los mensajes, de modo que en ambos extremos tenía que haber una máquina Enigma con las mismas claves para poder entenderse. El número de combinaciones sin repetición, proporcionado por Enigma era de miles de millones por lo que los mandos alemanes de la época consideraban que la codificación de Enigma era simplemente indescifrable y este es el reto que tuvieron que afrontar los británicos al iniciarse la contienda con la invasión de Polonia en 1939. 

En ese momento, el matemático londinense Alan Turing ya estaba trabajando para el Servicio de Inteligencia británico. Un año antes, con 26 años y un abultado currículum científico a sus espaldas, había empezado con ellos su tarea a tiempo parcial, que desde el principio estuvo centrada en descifrar el código secreto que Alemania utilizaba para sus comunicaciones militares.

Escultura y retrato de Alan Turing en Bletchley Park
Poco antes del estallido de la guerra, Turing se había reunido con el Servicio de Inteligencia polaco, que también estaba intentando desentrañar el código Enigma. A partir de la información recibida, Turing empieza a trabajar con otro enfoque, mejorando el método polaco. Su base de operaciones se establece en la mansión de Bletchley Park, situada al norte de Londres, en plena campiña inglesa, donde llegaron a trabajar hasta 10.000 personas. Tres meses después, Turing ha entendido la base del código pero no es suficiente, es necesario procesar de forma rápida mucha información y para ello hay que automatizar el proceso. Ahí comienza el desarrollo de una máquina que bautizaron como "bomba", capaz de realizar análisis matemáticos para determinar las posiciones más factibles de los rotores, eliminando el resto, lo que reducía enormemente el volumen de proceso. Se construyeron numerosas máquinas que entraron en funcionamiento en la primavera de 1940 y también se perfeccionaron los algoritmos empleados de modo que la operación fue cada vez mejor. En 1943 las "bombas" ya descifraban un total de 84.000 mensajes de Enigma al mes.

Pero las transmisiones más preocupantes para Gran Bretaña eran las que enviaban los U-Boot, los submarinos alemanes que operaban en el Atlántico Norte y que tantos estragos causaron a la flota mercante británica. Estos utilizaban un sistema Enigma reforzado para una mayor seguridad, que constaba de ocho rotores en lugar de cinco. Las posibles combinaciones aumentaban exponencialmente respecto al código anterior descifrado por las "bombas". Turing centró sus esfuerzos en la variante naval y, tras la captura de unos documentos alemanes, en los que estaban anotadas las claves para el mes de febrero de 1941, el matemático y su equipo pudieron reconstruir el sistema usado por los submarinos alemanes. Para que las "bombas" funcionaran con este nuevo código, Turing desarrolló una técnica estadística que permitía conocer la identidad de cada rotor en la máquina cifradora, antes de aplicar al mensaje su propia máquina descifradora.

Cuando en febrero de 1942 los U-Boot complicaron otra vez su sistema de transmisiones, en Bletchey Park tuvieron que empezar el trabajo de nuevo. Se percataron de que con independencia del número de rotores que conformaban las máquinas Enigma, en cada comunicación sólo se usaban tres de ellos. Entonces la marina alemana comenzó a utilizar uno más en cada mensaje, en total cuatro. El quebradero de cabeza duró hasta diciembre de 1942, cuando se volvió a descifrar el código. Esta complicada partida se mantuvo hasta el final de la guerra y los alemanes nunca supieron que sus códigos estaban al descubierto. El éxito de los británicos se debió en parte al monumental esfuerzo de decenas de matemáticos, ingenieros y oficiales de inteligencia, pero también a los errores de utilización por parte de algunos operadores alemanes. Se estima que los trabajos de Bletchey Park, contribuyeron a acortar la duración de la guerra en al menos dos años.

Pero, ¿qué fue de Alan Turing?. A partir de 1943 pasó a ser consultor general para el área de criptoanálisis de Bletchley Park. Su actividad deja de ser tan frenética y ahora tiene otro objetivo que es la máquina Lorenz SZ40/42, que conectaba a Hitler y al alto mando del ejército en Berlín con los generales del frente. Los analistas que trabajaron para desentrañar el funcionamiento del teletipo codificado de Lorenz, apodado "Tunny", se inspiraron en la teoría estadística elaborada por Turing para descifrar el Enigma naval. A partir de un mensaje enviado dos veces sin cambiar la clave, se pudo reconstruir una de estas máquinas y toda esta información se usó para fabricar uno de los primeros ordenadores de la historia, Colossus, que empezó a descifrar a escala industrial los códigos de "Tunny".

Acabada la guerra y debido a la importancia de su trabajo, Turing recibió, en 1946, la Orden del Imperio británico. Después fue contratado por el Laboratorio Nacional de Física (NLP) para competir con un proyecto americano, convirtiéndose en el Oficial Científico Principal en la Automatic Computing Engine. Su estancia en la ACE dio sus frutos desarrollando conceptos como las redes de cómputo, la subrutina y la biblioteca de software, además de constituir las bases de la red neuronal. Al abandonar, en 1948, la NLP, el trabajo de Alan Turing se dirigió hacia el campo de investigación de la Inteligencia Artificial, disciplina en la que fue pionero.

A mediados de 1948 fue nombrado director del Laboratorio de Computación de la Universidad de Mánchester y trabajó en el software de una de las primeras computadoras del mundo, la Manchester Mark IDespués, ya en 1952, Turing se centró en otra materia: la biología matemática, concretamente en la morfogénesis. También se interesó en otras cuestiones como la cibernética o el juego de ajedrez por ordenador.

La carrera profesional de Turing se vio truncada cuando lo acusaron de homosexualidad, una conducta que en aquel tiempo era delito según la ley británica. En 1952, el amante de Turing, ayudó a un cómplice a entrar en la casa para robarle. El científico acudió a la policía a denunciar el delito por lo que se vio envuelto en la causa. Durante la investigación policial, Turing reconoció su homosexualidad, y por ello le imputaron los cargos de "indecencia grave y perversión sexual".

La justicia le dio la opción de elegir su condena: ingresar en prisión o someterse a castración química mediante un tratamiento hormonal de reducción de la libido. Finalmente escogió las inyecciones de estrógenos, que le produjeron importantes alteraciones físicas y en consecuencia, un grave deterioro psicológico. Dos años después del juicio, en junio de 1954, Turing falleció debido a la ingestión de una manzana contaminada con cianuro, en circunstancias que apuntaban a un posible suicidio.

Toda esta historia ha dado pie a una película recientemente estrenada en nuestra cartelera, que viene avalada por su triunfo en el festival de Toronto. Se titula "The Imitation Game" (Descifrando enigma). Alan Turing es considerado ahora, uno de los padres de la ciencia de la computación y precursor de la informática moderna. Su vida, el desarrollo de Enigma y una interesante trama que reconstruye aquella época, nos permiten sondear en unos sucesos poco conocidos de la Segunda Guerra Mundial. 





La máquina Enigma cuenta hoy con muchos seguidores y gracias a Internet hay numerosos sitios donde se explica su funcionamiento y se puede simular la codificación de textos.

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