LA CRIPTOGRAFIA DE LA SEGONA GUERRA MUNDIAL: LA MÀQUINA ENIGMA

La màquina Enigma va ser la protagonista de la Segona Guerra Mundial, un mal de cap pels criptoanalistes Aliats, i un mètode de comunicació segur pels alemanys. El primer prototip va ser fabricat molt abans de la guerra, i no pels alemanys, sinó per una petita empresa d’invents formada per dos amics, Scherbius i Ritter, l’any 1918. 

L’Enigma era diferent en la manera de xifrar a la resta de màquines de xifratge. Era una màquina electromecànica (formada de peces mecàniques i elèctriques). La idea clau de la màquina és entendre que tot i servir per xifrar, realment és un circuit elèctric que es va modificant a través del motor de xifrat.

previous arrow
next arrow
Slider

Orígens i models

Després de ser patentada, el primer model va ser llançat al mercat l’any 1923 amb el nom d’Enigma A. Aquesta era massa pesada i gran. Tenia inclòs un teclat de màquina d’escriure i imprimia el text xifrat. Era un model bastant primitiu de l’Enigma. 

La primera versió no va tenir gaire èxit, així que Scherbius i Ritter van continuar llançant nous models millorats. El 1924 surten al mercat l’Enigma B i l’Enigma C. Van sortir alhora perquè el model B seguia la idea de l’Enigma A, classificats ambdós models en les “Printing Enigma”, i el C, molt diferent, classificat en la “Lamp machine”, ja que ja no imprimia el text, sinó que el resultat s’il·luminava, lletra a lletra, en un panell de bombetes. També era menys pesada, i permetia portabilitat, pel fet que era com una maleta de fusta amb el teclat i el panell de bombetes a dins. 

Tot i que l’Enigma C va cridar l’atenció als alemanys, no en van comprar cap exemplar fins el 1926, quan Scherbius i Ritter treuen al mercat el següent model de la “Lamp machine”, que passa a anomenar-se “Commercial machine”: és l’Enigma D. Aquest model tenia com a avantatge la possibilitat de modificar la posició del reflector, immòbil en el model anterior. Després d’aquest model, els alemanys demanen la fabricació exclusiva d’una Enigma amb un tauler de connexions afegit. L’any 1927, l’armada alemanya va començar un seguit de proves/experiments amb el tauler de connexions que es volia implementar. D’aquests, sorgeix un primer model experimental d’una Enigma d’àmbit militar: va ser la Zählwerk Enigma. Era una màquina de prova. 

L’any 1932, després de les experimentacions amb la Zählwerk Enigma, l’exèrcit, juntament amb Scherbius i Ritter, fabriquen l’Enigma I, un model totalment militar. Del mateix xassís que l’Enigma D, comptava amb reflector fix i un tauler de connexions en la part inferior.

Les Enigma I van entrar a les fileres de les forces terrestres (Wehrmarcht) i aèries (Luftwaffe) alemanyes el mateix any de llançament. Va ser un dels tipus d’Enigma més comuns durant la guerra. Així i tot, l’exèrcit no va parar de dissenyar nous models amb millores o ajustaments determinats per a cada unitat de combat. Un exemple n’és l’Enigma M1, de 1934, igual que una Enigma I, però amb una bateria més potent, ja que estava dissenyada especialment per les forces marítimes alemanyes (Kriegsmarine), i 3 rotors més, per a escollir. Les Enigmes M1 eren compatibles amb les I si s’usaven els rotors convencionals.

Més tard i abans de la guerra, l’any 1938, es reparteixen entre els alemanys les noves Enigmes M2. El 1940, l’exèrcit comença a usar l’Enigma M3. Les Enigmes M1, M2 i M3 eren models idèntics, però en diferents edicions. Un any després, les M3 d’una de les divisions de la Kriegsmarine, és substituïda per un nou model, l’Enigma M4, una versió millorada i més complexa de la M3.

Els polonesos contra l’Enigma

El primer intent de trencar el xifrat de l’Enigma va ser per part dels Polonesos. Tot comença quan Hans-Thilo Schmidt, un integrant de la Chiffrierstelle, la oficina de comunicació alemanya, comença a filtrar informació sobre l’Enigma als Aliats. Es va crear un flux d’informació, documents detallats del funcionament… I tot això va acabar a la oficina de xifrat polonesa que es va proposar obtenir la clau diària de l’Enigma per a poder llegir les comunicacions. Com que els Aliats ja tenien exemplars de l’Enigma aconseguits en combat, només necessitaven saber la configuració inicial diària. L’única manera d’obtenir les claus era trencant el codi. Cada dia els equips criptoanalistes dels Aliats havien de tornar a començar perquè els alemanys canviaven la configuració, i fins i tot si aconseguien la clau d’aquell dia potser ja no hi servia de res, ja que la informació també caducava i deixava de ser útil.

No se sabia molt bé per on començar a atacar l’Enigma; de fet, els alemanys pensaven que era indesxifrable a causa de la clau amb l’efecte d’aleatorietat. A causa del poc personal de l’oficina de xifrat polonesa i el pessimisme enfrontament del sòlid xifrat, per a l’Enigma es van reclutar estudiants de l’últim curs de Matemàtiques, instruint-los en un curs de criptologia i afegint-los a les fileres de l’oficina. A causa de diverses circumstàncies, només van poder reclutar tres estudiants: Marian Rejewski, Jerzy Rozycki i Henryk Zygalski. 

Rejewski, el 1932, va aconseguir donar el primer pas investigant amb una Enigma i un gran tràfic de senyals xifrades capturades (els alemanys enviaven els missatges amb petits blocs de lletres codificades amb Morse via ràdio). Rejewski va trobar una gran debilitat en un factor introduït pels alemanys teòricament per augmentar la seguretat: la clau de sessió, considerada una millora, va ser el fil del qual van tirar els polonesos per trencar l’Enigma. Com la clau s’escrivia 2 vegades per evitar errors, la primera lletra desxifrada seria la quarta i així fins arribar a la tercera lletra. A partir d’aquí, es poden començar a trobar alguns patrons i juntament amb un model matemàtic del funcionament de l’Enigma ideat per Rejewski, es va poder trobar un mètode per a trencar-la. Així i tot, aquest mètode era massa complex i llarg perquè una persona ho fés en un dia; per tant, Rejewski i els seus ajudants van dissenyar una màquina per facilitar la tasca: va ser anomenada Ciclòmetre, i consistia en una Enigma doble de 6 rotors i 2 reflectors que reduïa en un 75% les tecles que havien d’apretar els operaris per provar combinacions.

Amb el temps els alemanys van anar millorant l’Enigma i els polonesos millorant els mètodes pels quals atacar-la. Quan el Ciclòmetre va deixar de ser efectiu, Zygalski va dissenyar un conjunt de fulles perforades que buscaven patrons depenent de la configuració dels rotors.

En total van fer més de 160 fulles perforades per buscar configuracions. El mètode era efectiu però requeria molts operaris i hores de treball, a més cal recordar que tot i que els polonesos van trencar el codi Enigma en vàries ocasions i van poder llegir les comunicacions, cada dia es resetejava tot i es començava de nou. A més, moltes vegades la informació era inútil.

Com aquestes fulles tenien molts inconvenients i a la pràctica no acabaven sent de molta utilitat (havien de provar moltes combinacions), van crear una màquina electromecànica com la mateixa Enigma, que va automatitzar la tasca humana de les fulles de Zygalski. Aquesta màquina es va anomenar Bomba, una combinació de 6 rèpliques poloneses de màquines Enigma que era capaç de comprovar mil combinacions en el temps que una persona comprova una. Es van construir 6 Bombas, cada una per una combinació de rotors (en aquella època no s’havien implementat els rotors extres i només hi havia 3, és a dir, 6 combinacions). Les Bombas eren capaces de trobar la configuració inicial de les Enigmes, trencant el codi en un temps raonable perquè la informació fos útil. Van estar funcionant durant uns 5 anys, en els quals llegien totes les comunicacions alemanyes.
Aquest temps de victòria va acabar el setembre de 1938. L’exèrcit alemany va canviar el procediment per trobar la clau de sessió i al desembre es van incloure 2 rotors addicionals, tenint així 5 rotors per escollir-ne 3. Com s’ha dit anteriorment, les combinacions pujarien fins a 60 i, per tant, calia construir 60 Bombas. La falta de pressupost, temps i la proximitat de l’Imperi Alemany a Polònia, van fer que finalment l’oficina de xifrat polonesa que va aconseguir trencar l’Enigma i els seus treballadors es desplacessin cap a França, i temps després, fugint de la invasió nazi, a Anglaterra. Allà se’ls va encomanar la missió de trencar els codis de les SS i SD, mentre que la lluita contra l’Enigma continuava a Bletchley Park.

Bletchley Park

La lluita contra l’Enigma s’havia tornat més exigent, ja que els alemanys havien canviat el procediment per instaurar les claus de sessió de cada missatge, que era just el punt dèbil de l’Enigma, i alhora el que va ajudar als polonesos a trencar-la. La diferència del nou protocol amb l’antic, era el fet que era invulnerable al criptoanàlisi polonès, ja que els trigrames del principi del missatge no eren els mateixos en text en clar. Per aquest motiu, es podria dir que a Bletchley Park es va començar de zero tot i que tenien molta informació sobre l’Enigma gràcies als polonesos.

Bletchley Park va ser la gran oficina dedicada a les xifres de la GC & CS (Government Code and Cypher School) de la Segona Guerra Mundial. Per a buscar personal, igual que els polonesos, van seleccionar perfils adequats a les universitats. Van ser contractats historiadors, filòlegs, matemàtics… Els treballadors van créixer exponencialment, de manera que en el mes de maig de 1938 van comprar una finca de Milton anomenada Bletchley Park, on es va traslladar tot el personal. Allà, a més de desxifrar l’Enigma, capturaven comunicacions, dissenyaven xifrats, construien i milloraven les màquines de xifrat anomenades Tipex, etc. Així i tot, els nostres protagonistes estaven a la unitat dedicada a la Enigma. Aquests són: Dillwyn Knox, John Jeffers, Gordon Welchman i Alan Turing.

Aquest primer grup va prendre la lluita on els polonesos la van deixar, van agafar estudis d’aquests on es feia un llistat de seqüències de lletres comuns en els missatges, com noms de ciutats, unitats, ordres militars, dates… I a partir d’un descobriment que van fer van començar a intentar desxifrar. Experimentant amb ella, van observar com una lletra mai era xifrada per si mateixa, gràcies a la pròpia estructura de la màquina i com estava dissenyat el circuit elèctric. D’aquesta manera, una ‘S’ mai es xifraria en una ‘S’, un fet aparentment insignificant, però si ho pensem detingudament, junt a les paraules comuns que tenien, podien anar formulant hipòtesis per a trencar el codi.

Realitzant aquest anàlisi, Turing es va adonar que hi havia certs bucles de l’equivalència entre lletres que estaven relacionats amb certes configuracions de rotors, un descobriment semblant al de Zygalski amb les seves fulles foradades. Alan Turing, davant d’aquest descobriment, va deixar l’anàlisi durant un bon temps per a dedicar-se a dissenyar un nou model de les Bombas poloneses, que anomenaria Bombe. Aquesta màquina era un gran pas, ja que comptava amb 90 rotors i grans làmines foradades per buscar patrons, que eren capaces de treure la configuració de les Enigmes a partir de tots els descobriments de la secció de Bletchley Park dedicada a l’Enigma. Aquests descobriments retallarien el temps que trigava la Bombe, ja que descartava combinacions impossibles i camins morts.

La construcció de les Bombe va ser d’un cost elevat i els desxifradors de l’Enigma es van haver de guanyar la credibilitat perquè els dotessin del suficient pressupost com per a construir aquella grandiosa màquina. Nigel de Grey, veterà del criptoanàlisi que va formar part de la Sala 40 (grup que durant la Primera Guerra Mundial va interceptar totes les comunicacions dels enemics per ràdio) va demanar que se li donés atenció immediatament als projectes de Bletchley Park i se’ls dotés de recursos necessaris per a realitzar el seu treball. Aquesta petició va arribar a Churchill, i aquest va destinar els recursos necessaris per a la construcció de la Bombe i fins i tot més personal per a totes les unitats. Així, els britànics van començar a poder llegir les comunicacions alemanyes. 

A les unitats dedicades a l’Enigma en general, van arribar més de 10.000 persones que signaven un document de confidencialitat on no podien compartir amb ningú en què estaven treballant ni a on. De fet, tots els descobriments de Bletchley Park eren classificats com “ULTRA”, el més alt secret en el govern britànic. Tota aquesta informació no va ser destapada fins als anys 70. El nivell de confidencialitat va ser tal, que fins i tot l’any 1942 van començar a desxifrar missatges que parlaven sobre camps de concentració i tortures abans que cap altre país dels Aliats ho sapigués: no van dir res ignorant la gravetat de l’assumpte per a protegir la confidencialitat de Bletchley Park.