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Enigma

La Enigma es quizás una de las antigüedades crypto-máquina mas conocida de hoy en día. Se utilizo más que todo por los alemanes durante la Segunda Guerra Mundial para la correspondencia secreta militar. Diseñada por Arthur Scherbius en 1918, la Enigma, le fue fiel a su nombre, fue mantenida bien guardada en secreto hasta 1974, cuando el gobierno británico decidió revelar los detalles de cómo descifrar. Durante las guerras mundiales, los alemanes fueron ignoraron el hecho de que los polacos y los británicos habían conseguido crear una réplica de la Enigma, y mucho menos descifrar los mensajes alemanes interceptados, y siguieron utilizando la encriptación de mensajes de Enigma. Muchos estiman que este avance hizo que la Segunda Guerra Mundial ocurriera dos años menos, por lo tanto, salvando más vidas humanas.



Enigma se disponía en tanto sabores comerciales como militares. Enigma A y Enigma B son máquinas comerciales comercializadas por la empresa Chiffriermaschinen Aktien-Gesellschaft. La máquina utilizada por el ejército alemán se llama Enigma Wehrmacht. La Marina de Guerra alemana tiene su propia versión llamada Funkschlüssel M o M3. Mientras que los alemanes eran sin duda los pioneros de esta máquina, un hecho menos conocido es que se utilizaron máquinas similares en países como Italia y España. Los japoneses también diseñaron una máquina que fue adaptada para el escrito japonés. Enigma pertenece a la categoría general de las máquinas de cifrado llamado rotor de máquinas que fueron populares durante esta época. Un hilo común que une a todas estas máquinas es la utilización de los discos llamados rotores circulares en el cifrado de texto.

Rotores:



Antes, profundizar en el trabajo real, ayudaría entender el concepto de rotores. Un rotor es un disco circular con una serie de contactos eléctricos en cualquiera de sus lados. Los rotores de la Enigma estaban provistos de 26 contactos eléctricos en ambos lados, cada contacto que representa una letra particular. Internamente, cada uno de los contactos en una de las caras se conectó a otro contacto en la otra cara. Por ejemplo, el contacto correspondiente a A en la cara derecha puede ser conectado a un contacto en la cara izquierda corresponde a J. Del mismo modo, C en la cara derecha puede hacer conectado a cable I en la cara izquierda. El esquema en el que cada rotor se es conectado por dentro fue previamente definido. Durante los primeros años de su utilización, Enigma tenía tres rotores identificados como I, II y III, y se difieren unos de otros en sus esquemas de conexión. Como en años, existió la necesidad de aumentar el nivel de encriptación de la Enigma. Con este fin, un conjunto de cinco rotores se presentó que ninguna de las tres sería utilizada a la vez. Los rotores se colocan paralelos entre sí como común un eje central común imaginario y se pueden hacer rotar individualmente utilizando un equipo de montaje. Además, un "manual configurable ", por decirlo de alguna forma, un complemento llamado bordo se colocó antes de los rotores. En esencia se trataba de un "rotor" aplanado, que no podía moverse (por lo que lo llamamos un estator), que prevé que el operador con la opción de conexión en un esquema diferente sólo por el intercambio de cables entre los puertos. Esto añade una nueva dimensión al nivel de seguridad como la configuración de conexión podría cambiarse periódicamente fácil.



Enigma tenia un teclado similar a una maquina de escribir con 26 teclas y una serie de 26 bombillas que correspondía a cada letra del alfabeto. Cifrar un texto es tan sencillo como pulsar una letra sobre este teclado - una bombilla se ilumina, y la letra que designa es el correspondiente texto cifrado. Si la misma letra se presiona de nuevo, una letra diferente se enciende. Así, Enigma realiza una sustitución poli-alfabética es decir, sustituye a una letra en la llanura de texto con letras distintas cada vez que la letra se encuentra en el formato de texto, como en contra de los mono-alfabético en que la sustitución de una letra en el formato de texto se sustituye por una letra fija en todo. Esto se logra con la ayuda de los tres rotores colocados uno tras otro. Si sólo uno de los rotores se usa, entonces el cifrado se limita a una suma mono-alfabético de sustitución ya que cada letra "entrante" tendría otro letra de 'salida' correspondiente carta. Así, Enigma, la 'salida' de un rotor se le da al próximo rotor. Una vez más, si este fuera el caso, se trataría únicamente de una serie de sustituciones mono-alfabéticas. Por lo tanto, inmediatamente después de cada letra se introduce, los rotores se hacen para girar a una nueva posición. Así que pulsando la misma tecla una vez más en la sucesión se producen en la actualidad un sistema de cifrado de texto correspondiente a los nuevos puestos de rotor. El derecho de la mayoría de rotor sigue girado por cada tecla de prensa, la del centro del rotor una vez por cada 26 rotaciones de la primera y de manera similar al rotor de la izquierda-la mayoría de rotores giran una vez por cada 26 rotaciones de la mitad del rotor. Así pues, en efecto, si la misma letra se introduce varias veces (un caso trivial), el sistema de cifrado de texto comenzará en la repetición de un patrón sólo después de 26x26x26 = 17576 veces.

Trabajo Interno:

Enigma es un dispositivo electromecánico. Los botones en el teclado actúan como interruptores en un circuito eléctrico. Al pulsar un botón se cierra un circuito y de las causas actuales de la corriente de una batería a través de la depresión de botón, el rotor de conexión, a la lámpara y vuelve a la otra Terminal de la batería. En las últimas versiones de los Enigma improvisados un reflector de disco adicional se adjunta a partir del tercer rotor, que, como su nombre implica, cambia su trazado actual a través de un camino diferente de vuelta a los rotores. Por ejemplo, si el actual sale a través de la Terminal designada como F del tercer rotor, el reflector de disco sería tan pasiva con cable que volvería a las rutas de la corriente a través de la Terminal S de la misma.

Supongamos que el operador decide utilizar los rotores designados I ,II y III, en el orden que ha fijado la posición inicial de los tres rotores a AAZ y para demostrar fácilmente cómo funciona la máquina, el ha conectado el enchufe de modo que A este asignada así misma, B está asignada a B, C está asignada a C, etc. En la práctica, los cables se pueden hacer en cualquier orden aleatorio simétrico.

Ahora, supongamos que presiono la letra J. Tan pronto como presione la tecla, el primer rotor (el rotor mas a la derecha) los pasos de uno, de manera que el rotor de ajuste es ahora AA A. Cuando se presiona la tecla también se cierra una Circuito eléctrico, como se explicó anteriormente, y, por tanto, establece la creación de un curso. Los siguientes pasos ilustran cómo fluye la corriente:

1. De la batería
2. A través de la tecla presionada J
3. A través del enchufe: En nuestro caso, hemos conectado manualmente J a J junto el enchufe.
4. A través de los rotores: la corriente entra ahora el primer rotor (el extremo derecho) - rotor III a través de la Terminal de J derecha sobre su cara. Ahora, en el rotor III, Terminal J está conectada a la Terminal T *. Así que la corriente deja el primer rotor a través de T y entra en el rotor II adyacentes a través de terminales de T. En rotor II, T es conectado a N *. Así, la corriente fluye a través de N y pasa a través del rotor I a N, donde es igualmente conectado a W *. La corriente esta hecha para que se haga de nuevo en el rotor I por el reflector que simplemente vuelve a las rutas actuales de la Terminal W a la Terminal V * de rotor I. La corriente ahora toma un nuevo camino hacia atrás al rotor II, rotor III, el enchufe Y luego a bordo de la lámpara de manera similar. Finalmente, la lámpara que corresponde a la de cifrado texto se ilumina.

Para poner lo anterior en un texto de cáscara de nuez, La corriente fluye en este camino cerrado:

Batería -> Deprimido clave J-> enchufe bordo de J -> rotor III J -> rotor III T -> T rotor II -> rotor II N -> EN rotor -> rotor IW -> reflector (rotor 1 W -> 1 rotor V) -> rotor II -> rotor I II -> rotor II F -> F rotor III -> rotor III C -> C enchufe-> Lámpara C -> Batería Battery

Ahora, cuando la segunda letra se presiona en el teclado, gira el rotor III a la siguiente posición. Supongamos que la letra J es presionada. La señal llega pasado el enchufe, y entra rotor III en la Terminal de K en lugar de la J, a diferencia de la Terminal durante la primera pulsación, ya que el rotor se ha avanzado por una posición. Si en lugar de ello, el actual fuera a entrar rotor III a través de la misma Terminal J entonces, esto daría lugar a la actual tomando un camino similar, como el caso anterior, lo que resulta en la misma lámpara brillante. Esta es sólo una de múltiples etapas de sustitución mono-alfabéticas. Así, para lograr un poli consumo de sustitución alfabética, la rotación de las ruedas es esencial. Ahora, si por tercera vez, J fuera pulsada, la rueda ha girado tres posiciones y, por tanto, el actual sería introducir rotor III en la Terminal L, proporcionando un camino diferente de la actual y, por tanto, un sistema de cifrado de texto para el mismo texto plano. Muchas veces esto es llamado compensación.



Aquí hay una imagen que demuestra el funcionamiento interno de la Enigma. Aquí, la letra A está oprimida. Las líneas rojas y flechas indican cómo fluye la corriente de la batería, a través de la presión de una letra, a través de los rotores y, por último, a la lámpara D. (Una posible configuración inicial del rotor podría haber sido AAB utilizando rotores I II y III en ese Orden, es decir, el actual rotor III entra primero y luego viaja a través de I y II y vuelve a través de la ruta - I II y III).

Esta «reflexión» de las señales de vuelta a los rotores es una característica única de la Enigma y hace que Enigma sea una crypto-máquina simétrica, es decir, si el sistema texto cifrado a un formato de texto fuera descifrado, una vez más, con la misma configuración inicial de los rotores, el texto se obtendría. Sin embargo, esta característica también proveyó a crypto analíticos con una herramienta para trabajar para descifrar el texto cifrado.

* Tabla de cableado para diferentes rotores:
Input = ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ (rotor right side)
||||||||||||||||||||||||||
I = EKMFLGDQVZNTOWYHXUSPAIBRCJ
II = AJDKSIRUXBLHWTMCQGZNPYFVOE
III = BDFHJLCPRTXVZNYEIWGAKMUSQO
IV = ESOVPZJAYQUIRHXLNFTGKDCMWB
V = VZBRGITYUPSDNHLXAWMJQOFECK

Reflectores
Contacts = ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
||||||||||||||||||||||||||
Reflector B = YRUHQSLDPXNGOKMIEBFZCWVJAT
Reflector C = FVPJIAOYEDRZXWGCTKUQSBNMHL

Típico procedimiento de operación:

Para usar Enigma para cifrar y descifrar un texto, el remitente y destinatario necesita utilizar configuraciones idénticas iniciales, y saber, el orden y las posiciones iniciales de los rotores, la configuración del enchufe, etc. Los libros de códigos que contienen todos estos detalles se distribuyeron a todos los destinatarios. Cada día, un entorno diferente y se utilizó fue descartado al final del día. Al comienzo de la jornada, el funcionario encargado de la creación de la máquina establecería el orden de los rotores para el día utilizando el libro de códigos. A continuación bloquearía el panel frontal y el operador seria capaz de cambiar únicamente el enchufe de la configuración y las posiciones iniciales de los rotores. Para cifrar un mensaje, el operador elegir todos los detalles necesarios del libro de códigos y codifica el mensaje. Sin embargo, debido a preocupaciones de seguridad, este método fue pronto abandonado.

Luego los operadores fueron instruidos para utilizar una posición inicial aleatoria para cifrar los mensajes. Esto se llama el mensaje clave. El mensaje clave fue codificado dos veces usando posiciones iniciales en el libro de códigos y se transmitió al inicio del mensaje. Por ejemplo, supongamos que la clave AVT aleatoria fue elegida. El mensaje se cifra usando esta clave. Para transmitir esta clave aleatoria para el destinatario, sería entonces AVT cifrada dos veces utilizando posiciones iniciales mencionadas en el libro de códigos. Esto podría producir FSR HBS. Este texto se adjunta a principios del sistema de cifrado de texto. Este método tiene un grave problema de seguridad en lo que proporciona crypto analíticos con información valiosa para descifrar el mensaje.

Más tarde, un nuevo procedimiento se estableció en el que el operador escogió una posición inicial aleatoria, como FHE, y un mensaje clave al azar, como UGS. El mensaje clave UGS, se cifra usando la posición inicial aleatoria (FHE) es decir que se obtiene un resultado OFS. A continuación, el formato de texto es cifrado con la clave de mensaje de UGS. Ahora, la posición inicial aleatoria, (FHE), el mensaje clave codificado (OFS) y el sistema de cifrado de texto se transmitieron. En el receptor del lado, el operador establecerá la posición de inicio como se mencionó en el mensaje FHE y en primer lugar, descifrar el mensaje codificado clave (OFS). A continuación utilizar esta clave para descifrar el resto del texto cifrado.

A pesar de que Enigma era lo suficientemente segura en su utilización en las guerras mundiales, ineficiente y negligente procedimientos de encriptación de los códigos de circulación, siempre crypto analíticos como Marian Rejewski tuvieron pistas suficientes para romper el código enigmático.

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