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El cifrado de la Maquina Enigma
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Primero, no obstante, he de explicaros el cifrado de Vigenère. Básicamente consiste en un cifrado de sustitución, como el citado anteriormente del artículo de María Estuardo, pero diferente para cada letra en función de una clave. No os asustéis: vayamos por partes. Os muestro a continuación la tabla de Vigenère:
Es una tabla con los alfabetos empezando cada vez por una letra posterior. La mejor forma de ver cómo funciona es explicando un ejemplo. Seguiré el mismo de la Wikipedia.
mensaje: P A R I S V A U T B I E N U N E M E S S E
clave: L O U P L O U P L O U P L O U P L O U P L
criptograma: A O L X D J U J E P C T Y I H T X S M H P
La clave es LOUP y así se va repitiendo letra tras letra. Vamos a codificar la primera P. Tomamos dicha P (del texto) de la primera fila y la L (de la clave) de la primera columna. Vemos que se cortan en la A y esa es la primera letra cifrada (está destacado en rojo en el gráfico anterior). Ahora vamos a cifrar la A. Análogamente, tomamos la A de la primera fila y la O de la primera columna: tenemos la O. Para la R, la tomamos también de la primera fila y la U de la primera columna y vemos que se cruzan en la L (destacado en azul en el gráfico anterior). Y así sucesivamente.
Si alguien intercepta el mensaje y no conoce la clave no podrá descifrarlo a priori sin conocer la clave; aunque sepa que es una codificación de Vigenère. Los métodos estadísticos no sirven, ya que la misma letra puede ser codificada de formas diferentes. A primera vista, parece imposible de descifrar, pero los criptoanalistas son gente muy hábil. Y lo consiguieron. Resulta que si conocemos la longitud de la clave ya podemos atacar el problema. Supongamos, como en este caso, que sabemos que la longitud de la clave es 4 (LOUP). Lo único que hay que hacer es un análisis estadístico para las posiciones 1, 5, 9, …; otro para 2, 6, 10, …; otro para 3, 7, 11, …; y finalmente otro para 4, 8, 12, … ya que el cifrado se repite cada cuatro posiciones y, por tanto, cada cuatro posiciones, tenemos una sustitución simple resoluble con los métodos estadísticos.
Para averiguar la longitud podemos hacerlo a través de la búsqueda de repeticiones en el texto (requiere una explicación, y la encontraréis en el libro que cito en fuentes). Recordad que siempre estamos pensando en un texto suficientemente largo. Ya podéis intuir que el secreto de la cifra Vigenère está en el tamaño de la clave: a clave más larga, mayor dificultad.
Esta codificación es obra, obviamente, de Blaise de Vigenère y estoy hablando de allá por el año 1585.
Vamos ahora al año 1918 en el que el inventor alemán Arthur Scherbius y su íntimo amigo Richard Ritter fundaron la compañía Scherbius y Ritter, una innovadora empresa de ingeniería que englobaba todo, desde turbinas hasta almohadas eléctricas. Uno de los proyectos de Scherbius era sustituir los inadecuados sistemas de criptografía empleados en la Primera Guerra Mundial. En lugar de utilizar lápiz y papel había que sacar partido a la tecnología de la época, y con esa idea desarrolló la máquina Enigma.
Fue una obra maestra de la ingeniería. Es casi imposible explicarla por completo, pero sí se puede tener una idea de su funcionamiento. Básicamente, tenemos un teclado para escribir el texto que queremos cifrar, una unidad modificadora y un tablero expositor para mostrar el resultado de la codificación. La parte más interesante es esa unidad modificadora. En la figura siguiente vemos una de las ruedas que la componían pero con un alfabeto de seis letras para simplificar el dibujo (en minúsculas, el texto sin cifrar; en mayúsculas, el texto cifrado):
Para codificar el texto plano, el operador pulsa una letra y el el grueso disco de goma plagado de cables hace una función que la transforma antes de salir en el tablero. En este caso, el mensaje “café” sería codificado como “DBCE”. Si fuera sólo así, tendríamos una codificación de sustitución y ya sabemos cómo descifrarla.
La idea de Scherbius era que cada vez que se codificara una letra, esa rueda girase un sexto de vuelta (un veintiseisavo de revolución para un alfabeto completo de 26 letras). Al dar ese sexto de vuelta, la codificación de la siguiente letra será diferente y no la que tenía al principio. En nuestro caso, la primera vez que codificáramos la b obtendríamos la A, pero justo después, el modificador gira y si volvemos a codificar la b obtendremos la C; y la siguiente vez obtendremos la E (observad los cables que las unen).
Problema: a la que se hayan puesto 6 letras, el ciclo vuelve a empezar y volvemos a tener la posición inicial. Tenemos un cifrado de Vigenère con una clave de 6 letras (en el caso real de 26 letras): una clave demasiado pequeña.
Para resolver este problema, Scherbius puso un segundo disco modificador de modo que, cuando el primer disco daba una vuelta completa, el segundo giraba una posición. Aquí os muestro dos posiciones con dos modificadores en que el segundo modificador está en la misma posición, pero la del primero ha cambiado:
Ahora, en lugar de tener 6 posibles cambios de letra, tenemos 6*6=36 cambios. Recuerdo que el 6 era a modo simple y para simplificar; en realidad, hemos pasado a una clave de 26 a 26*26=676 posiciones. No contento con ello, Scherbius añadió un tercer modificador: cuando el segundo disco había dado una vuelta, el tercero avanzaba una posición. Así que tenemos 26*26*26=17.576 disposiciones diferentes de los modificadores, o sea, un cifrado de Vigenère con una clave de longitud 17.576.
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