jueves, 19 de marzo de 2015

Criptografía (III): la máquina Enigma (II)

Partiendo de la primera versión de mi propia máquina Enigma (ver post anterior) me propongo llegar a una segunda versión un poco más aproximada a aquellas que utilizaba el ejército alemán en la II Guerra Mundial (y digo aquellas porque llegaron a utilizar diferentes modelos).

En esta segunda versión utilizaremos tres rotores en lugar de uno e incluiremos un reflector.

El primer rotor gira un veintiseisavo (1/26) de una  vuelta completa con cada pulsación de una tecla, el segundo un veintiseisavo (1/26) de una vuelta tras una rotación completa del primero y el tercero un veinteseisavo (1/26) de una vuelta tras una rotación completa del segundo.

Con un único rotor, tal y como comentaba en el post anterior, la máquina utilizaría 26 alfabetos diferentes (volvería a su posición inicial tras pulsarse 26 teclas), con dos usaría 676 alfabetos (ambos volverían a su posición inicial tras pulsarse 26 x 26 = 676 teclas) y con tres el número de alfabetos es 17.576 (los tres rotores volverían a su posición inicial tras pulsarse 26 x 26 x 26 = 17.576 teclas).

En cada rotor cada contacto de una cara está conectado o cableado a un contacto de la cara contraria, por ejemplo como se muestra en la figura, y cada rotor está cableado de una manera diferente.

Cada uno de los contactos de la segunda cara del primer y segundo rotor se conecta a otro de la primera cara del rotor siguiente, y los de la segunda cara del tercer rotor se conectan a un contacto del reflector.

El reflector es en realidad otro rotor, pero no gira y sólo tiene contactos en su primera cara. Su misión consiste en reenviar de vuelta la señal que recibe de la salida del tercer rotor, otra vez a través de los tres rotores, hacia el panel de luces por un "camino" diferente.

De esta forma, el esquema de funcionamiento de la segunda versión de mi máquina Enigma podría ser el siguiente:


Los rotores se identificaban en las máquinas Enigma con números romanos y ahora la clave para cifrar los mensajes consiste en las tres letras que marcan la posición inicial de cada uno de ellos, es decir, si la clave es "A-B-C" el operador debe girar manualmente el primer rotor hasta hacer coincidir el carácter "A" con su indicador de posición, el segundo hasta que la letra "B" coincida con su indicador de posición y el tercero hasta que la "C" coincida con su respectivo indicador.

Realmente, las letras se identificaban en cada rotor con un número (A=1, B=2,...Z=26), por lo que en el caso anterior la clave sería en realidad "1-2-3".

Veamos un ejemplo de cifrado. Supongamos que queremos cifrar el mensaje "PRUEBA" con la clave "1-1-1". Para ello el operador debe girar cada rotor hasta hacer coincidir el carácter "A" con sus respectivos indicadores de posición y posteriormente teclear cada uno de los caracteres del texto en claro:


Y para descifrar, como ya sabemos, otro operador con una máquina igual debería girar cada rotor hasta hacer coincidir el carácter "A" con sus respectivos indicadores de posición y después teclear cada uno de los caracteres del texto cifrado:


Ahora mi segunda versión de la máquina Enigma ya se parece bastante a las utilizadas por el ejército alemán en la II Guerra Mundial, pero éstas eran aún más complejas, ya que tenían algunas características adicionales a las comentadas y les introdujeron nuevos componentes para hacer más difícil el criptoanálisis.

De estas características y componentes trataré en el siguiente post.

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