LA CRIPTOGRAFÍA DE LA SEGUNDA GUERRA MUNDIAL: LA MÁQUINA ENIGMA

La máquina Enigma fue la protagonista de la Segunda Guerra Mundial, un dolor de cabeza para los criptoanalistas Aliados, y un método de comunicación seguro para los alemanes. El primer prototipo fue fabricado mucho antes de la guerra, y no por los alemanes, sino por una pequeña empresa de inventos formada por dos amigos, Scherbius y Ritter, en el año 1918.

La Enigma era diferente en la manera de cifrar al resto de máquinas de cifrado. Era una máquina electromecánica (formada de piezas mecánicas y eléctricas). La idea clave de la máquina, es entender que a pesar de servir para cifrar, realmente es un circuito eléctrico que se va modificando mediante el motor de cifrado.

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Orígenes y modelos

Tras ser patentada, el primer modelo fue lanzado al mercado en 1923 con el nombre de Enigma A. Ésta era demasiado pesada y grande. Tenía incluido un teclado de máquina de escribir e imprimía el texto cifrado. Era un modelo bastante primitivo de la Enigma.

La primera versión no tuvo mucho éxito, así que Scherbius y Ritter continuaron lanzando nuevos modelos mejorados. En 1924, salen al mercado la Enigma B y la Enigma C. Salieron a la vez ya que el modelo B seguía la idea de la Enigma A, clasificados ambos modelos en las «Printing Enigma«, siendo el C muy diferente, clasificado en las «Lamp machine«, puesto que ya no imprimía el texto, sino que el resultado se iluminaba, letra a letra, en un panel de bombillas. También era menos pesada, y permitía portabilidad, debido a que era como una maleta de madera con el teclado y el panel de bombillas dentro.

Aunque la Enigma C llamó la atención a los alemanes, no compraron ningún ejemplar hasta el 1926, cuando Scherbius y Ritter sacan al mercado el siguiente modelo de la «Lamp machine«, que pasa a llamarse «Commercial machine «: es la Enigma D. Éste modelo tenía como ventaja la posibilidad de modificar la posición del reflector, inmóvil en el modelo anterior. Después de este modelo, los alemanes piden la fabricación exclusiva de una Enigma con un panel de conexiones añadido. En 1927, la armada alemana comenzó una serie de pruebas/experimentos con el panel de conexiones que se quería implementar. De éstos, surge un primer modelo experimental de una Enigma de ámbito militar: la Zählwerk Enigma. Era una máquina de prueba.

En 1932, después de las experimentaciones con la Zählwerk Enigma, el ejército, junto con Scherbius y Ritter, fabrican la Enigma I, un modelo totalmente militar. Del mismo chasis que la Enigma D, contaba con reflector fijo y un panel de conexiones en la parte inferior.

Las Enigma I entraron a las filas de las fuerzas terrestres (Wehrmarcht) y aéreas (Luftwaffe) alemanas el mismo año de lanzamiento. Fue uno de los tipos de Enigma más comunes durante la guerra. Aun así, el ejército no paró de diseñar nuevos modelos con mejoras o ajustes determinados para cada unidad de combate. Un ejemplo es la Enigma M1, de 1934, al igual que una Enigma I, pero con una batería más potente, ya que estaba diseñada especialmente para las fuerzas marítimas alemanas (Kriegsmarine), y 3 rotores más, para escoger. Las Enigmas M1 eran compatibles con las Y si se usaban los rotores convencionales.

Más tarde y antes de la guerra, en 1938, se reparten entre los alemanes las nuevas Enigmas M2. En 1940, el ejército comienza a usar la Enigma M3. Las Enigmas M1, M2 y M3 eran modelos idénticos, pero en diferentes ediciones. Un año después, las M3 de una de las divisiones de la Kriegsmarine, es sustituida por un nuevo modelo, la Enigma M4, una versión mejorada y más compleja de la M3.

Ahora que ya se ha expuesto el origen de la Enigma y sus diversos modelos, se centrará la temática sobre los diferentes elementos que forman la máquina para entender mejor el funcionamiento y el cifrado. Los elementos a analizar son el motor de cifrado y el panel de conexiones.

Los polacos contra el Enigma

El primer intento de romper el cifrado de la Enigma fue por parte de los Polacos. Todo comienza cuando Hans-Thilo Schmidt, un integrante de la Chiffrierstelle, la oficina de comunicación alemana, empieza a filtrar información sobre la Enigma a los Aliados. Se creó un flujo de información, documentos detallados del funcionamiento … Y todo esto terminó en la oficina de cifrado polaca que se propuso obtener la clave diaria de la Enigma para poder leer las comunicaciones. Como los Aliados ya tenían ejemplares del Enigma conseguidos en combate, sólo necesitaban saber la configuración inicial diaria. La única manera de obtener las claves era rompiendo el código. Cada día los equipos criptoanalistas de los Aliados tenían que volver a empezar porque los alemanes cambiaban la configuración, e incluso si conseguían la clave de ese día quizás no servía de nada, ya que la información también caducaba y dejaba de ser útil.

No se sabía muy bien por dónde empezar a atacar la Enigma; de hecho, los alemanes pensaban que era indescifrable debido a la llave con el efecto de aleatoriedad. A causa del poco personal de la oficina de cifrado polaca y el pésimo enfrentamiento del sólido cifrado, para la Enigma se reclutaron estudiantes del último curso de Matemáticas, instruyéndoles en un curso de criptología y añadiéndolos a las hileras de la oficina. Debido a diversas circunstancias, sólo pudieron reclutar a tres estudiantes: Marian Rejewski, Jerzy Rozycki y Henryk Zygalski.

Rejewski, en 1932, logró dar el primer paso investigando con una Enigma y un gran tráfico de señales cifradas capturadas (los alemanes enviaban mensajes con pequeños bloques de letras codificadas con Morse vía radio). Rejewski encontró una gran debilidad en un factor introducido por los alemanes teóricamente para aumentar la seguridad: la clave de sesión, considerada una mejora, fue el hilo del que tiraron los polacos para romper la Enigma. Como la clave se escribía 2 veces para evitar errores, la primera letra descifrada sería la cuarta y así hasta llegar a la tercera letra. A partir de ahí, se pueden empezar a encontrar algunos patrones y junto con un modelo matemático del funcionamiento de la Enigma ideado por Rejewski, se pudo encontrar un método para romperla. Aun así, este método era demasiado complejo y largo para que una persona lo hiciera en un día; por tanto, Rejewski y sus ayudantes diseñaron una máquina para facilitar la tarea: fue llamada Ciclómetro, y consistía en una Enigma doble de 6 rotores y 2 reflectores que reducía en un 75% las teclas que debían apretar los operarios para probar combinaciones.

Con el tiempo los alemanes fueron mejorando la Enigma y los polacos mejorando los métodos por los que atacarla. Cuando el Ciclómetro dejó de ser efectivo, Zygalski diseñó un conjunto de hojas perforadas que buscaban patrones dependiendo de la configuración de los rotores.

En total hicieron más de 160 hojas perforadas para buscar configuraciones. El método era efectivo pero requería muchos operarios y horas de trabajo. Debemos recordar que aunque los polacos rompieron el código Enigma en varias ocasiones y pudieron leer las comunicaciones, cada día se reseteaba todo y se empezaba de nuevo. Además, muchas veces la información era inútil.

Como estas hojas tenían muchos inconvenientes y en la práctica no acababan siendo de mucha utilidad (tenían que probar muchas combinaciones), crearon una máquina electromecánica como la misma Enigma, que automatizó la tarea humana de las hojas de Zygalski. Esta máquina se llamó Bomba, una combinación de 6 réplicas polacas de máquinas Enigma que era capaz de comprobar mil combinaciones en el tiempo que una persona comprueba una. Se construyeron 6 Bombas, cada una por una combinación de rotores (en aquella época no se habían implementado los rotores extras y sólo había 3, es decir, 6 combinaciones). Las Bombas eran capaces de encontrar la configuración inicial de las Enigmas, rompiendo el código en un tiempo razonable para que la información fuera útil. Estuvieron funcionando durante unos 5 años, en los que leían todas las comunicaciones alemanas.
Este tiempo de victoria terminó en septiembre de 1938. El ejército alemán cambió el procedimiento para encontrar la clave de sesión y en diciembre se incluyeron 2 rotores adicionales, teniendo así 5 rotores para elegir 3. Como se ha dicho anteriormente, las combinaciones subirían hasta 60 y, por tanto, había que construir 60 Bombas. La falta de presupuesto, tiempo y la proximidad del Imperio Alemán en Polonia, hicieron que finalmente la oficina de cifrado polaca que consiguió romper la Enigma y sus trabajadores se desplazaran hacia Francia, y tiempo después, huyendo de la invasión nazi, en Inglaterra. Allí se les encomendó la misión de romper los códigos de las SS y SD, mientras que la lucha contra la Enigma continuaba en Bletchley Park.

Bletchley Park

La lucha contra la Enigma había vuelto más exigente, ya que los alemanes habían cambiado el procedimiento para instaurar las claves de sesión de cada mensaje, que era justo el punto débil de la Enigma, al mismo tiempo lo que ayudó a los polacos romperla. La diferencia del nuevo protocolo con el antiguo, era el hecho de que era invulnerable al criptoanálisis polaco, ya que los trigramas del principio del mensaje no eran los mismos en texto en claro. Por este motivo, se podría decir que en Bletchley Park se empezó de cero aunque tenían mucha información sobre la Enigma gracias a los polacos.

Bletchley Park fue la gran oficina dedicada a las cifras de la GC & CS (Government Code and Cypher School) de la Segunda Guerra Mundial. Para buscar personal, al igual que los polacos, seleccionaron perfiles adecuados a las universidades. Fueron contratados historiadores, filólogos, matemáticos … Los trabajadores crecieron exponencialmente, por lo que en el mes de mayo de 1938 compraron una finca de Milton llamada Bletchley Park, donde se trasladó todo el personal. Allí, además de descifrar la Enigma, capturaban comunicaciones, diseñaban cifrados, construían y mejoraban las máquinas de cifrado llamadas típex, etc. Aun así, nuestros protagonistas estaban en la unidad dedicada a la Enigma. Estos son: DILLWYN Knox, John Jeffers, Gordon Welchman y Alan Turing.

Este primer grupo tomó la lucha donde los polacos la dejaron, cogieron estudios de estos donde se hacía un listado de secuencias de letras comunes en los mensajes, como nombres de ciudades, unidades, órdenes militares, fechas … Y a partir de un descubrimiento que hicieron empezaron a intentar descifrar. Experimentando con ella, observaron como una letra nunca era cifrada por sí misma, gracias a la propia estructura de la máquina y como estaba diseñado el circuito eléctrico. De este modo, una ‘S’ nunca se cifraría en una ‘S’, un hecho aparentemente insignificante, pero si lo pensamos detenidamente, junto a las palabras comunes que tenían, podían ir formulando hipótesis para romper el código.

Realizando este análisis, Turing se dio cuenta de que había ciertos bucles de la equivalencia entre letras que estaban relacionados con ciertas configuraciones de rotores, un descubrimiento similar al de Zygalski con sus hojas agujereadas. Alan Turing, ante este descubrimiento, dejó el análisis durante un buen tiempo para dedicarse a diseñar un nuevo modelo de las Bombas polacas, que llamaría Bombe. Esta máquina era un gran paso, ya que contaba con 90 rotores y grandes láminas agujereadas para buscar patrones, que eran capaces de sacar la configuración de las Enigmas a partir de todos los descubrimientos de la sección de Bletchley Park dedicada a la Enigma. Estos descubrimientos recortarían el tiempo que tardaba la Bombe, ya que descartaba combinaciones imposibles y caminos muertos.

La construcción de las Bombe fue de un coste elevado y los descifradores de la Enigma se tuvieron que ganar la credibilidad que los dotaran del suficiente presupuesto como para construir aquella grandiosa máquina. Nigel de Grey, veterano del criptoanálisis que formó parte de la Sala 40 (grupo que durante la Primera Guerra Mundial interceptar todas las comunicaciones de los enemigos por radio) pidió que se le diera atención inmediatamente a los proyectos de Bletchley Park y se les dotara de recursos necesarios para realizar su trabajo. Esta petición llegó a Churchill, y éste destinó los recursos necesarios para la construcción de la Bombe e incluso más personal para todas las unidades. Así, los británicos empezaron a poder leer las comunicaciones alemanas.

En las unidades dedicadas a la Enigma en general, llegaron más de 10.000 personas que firmaban un documento de confidencialidad donde no podían compartir con nadie en que estaban trabajando ni dónde. De hecho, todos los descubrimientos de Bletchley Park eran clasificados como «ULTRA», el más alto secreto en el gobierno británico. Toda esta información no fue destapada hasta los años 70. El nivel de confidencialidad fue tal que incluso en 1942 comenzaron a descifrar mensajes que hablaban sobre campos de concentración y torturas antes que ningún otro país de los Aliados lo supiera: no dijeron nada ignorando la gravedad del asunto para proteger la confidencialidad de Bletchley Park.