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Criptografia: La maquina enigma y Julio César

Criptografía: La maquina Enigma y la

Segunda Guerra Mundial


Criptografia: La maquina enigma y Julio César



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Antes que nada... ¿Que es la Criptografia?

La criptografía (del griego κρύπτω krypto, «oculto», y γράφω graphos, «escribir», literalmente «escritura oculta») es el arte o ciencia de cifrar y descifrar información mediante técnicas especiales y se emplea frecuentemente para permitir un intercambio de mensajes que sólo puedan ser leídos por personas a las que van dirigidos y que poseen los medios para descifrarlos.

Con más precisión, cuando se habla de esta área de conocimiento como ciencia, se debería hablar de criptología, que a su vez engloba tanto las técnicas de cifrado, es decir, la criptografía propiamente dicha, como sus técnicas complementarias, entre las cuales se incluye el criptoanálisis, que estudia métodos empleados para romper textos cifrados con objeto de recuperar la información original en ausencia de las claves.


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En época de guerra se hace indispensable que en el caso de que el enemigo intercepte nuestros mensajes, no tenga manera de saber qué significan. La forma de lograrlo consiste en alterar su contenido de una manera que solo el receptor del mensaje pueda devolverlo a su forma original. Si el método empleado para alterar (o “encriptar”, por “hacer críptico” su contenido) el texto es demasiado complicado, puede utilizarse una máquina para que lleve a cabo la tarea. Hoy día, se utilizan ordenadores o microcontroladores para ello. Pero no siempre fue así.

Durante la segunda guerra mundial, la mayor parte de los mensajes transmitidos entre diferentes secciones de cada ejército se hacía mediante el uso de la radio. La radio tiene la desventaja que cualquier persona que disponga de un receptor funcionando en la frecuencia adecuada puede escuchar los mensajes, por lo que se hace imperioso encriptarlos para mantener el secreto. Los alemanes utilizaron la que luego sería la máquina de encriptar más famosa de la historia: La maquina Enigma.


El alto mando alemán utilizo como base para la construcción de su máquina los trabajos de Arthur Scherbius, creador de una máquina encriptadora comercial, basada en una serie de rotores que cambiaban una letra por otra. Como Scherbius carecía de dinero suficiente para llevar adelante su empresa, por lo que se asocio a Willie Korn, dueño de la compañía Enigma Chiffiermaschinen AG, de Berlín. Estos dos empresarios mejoraron el diseño de la máquina de Scherbius, adicionándole rotores intercambiables. En 1923 disponían de una nueva máquina prácticamente inviolable que vendían para la protección de secretos comerciales.

Poco a poco, Enigma fue penetrando en las fuerzas militares alemanas. Primero fue la marina, luego el ejército y por último la fuerza aérea. Todas adoptaron la Enigma como la “encriptadora oficial”. Cuando el Servicio de Inteligencia (la Abwher), las SS, la Gestapo y el Servicio de Seguridad e Inteligencia Política del Partido Nacionalsocialista (el Sicheheitsdiensts) comenzaron a utilizar la maquina Enigma, en 1926, la empresa quedo directamente bajo el control del Estado Alemán y la máquina fue retirada del mercado comercial. Enigma, que originalmente tenía tres rotores, fue modificada por la marina para incorporar un cuarto rotor y hacerla más segura.

Esta máquina se conocía dentro de la fuerza como “Eins” (Modelo Uno) o “Wermarcht Enigma “ (Modelo W ) y entró en servicio el 01 de Junio de 1930. Era capaz de “mezclar” el texto de los mensajes de 200 quintillones de formas diferentes. Y con la clave correcta, volverlo a la normalidad. Se transformo rápidamente en el código secreto indescifrable de las Fuerzas Armadas. O al menos eso creían los alemanes.

El talón de Aquiles del sistema Enigma fueron las maquinas comerciales. A pesar de ser retiradas del mercado, y de no funcionar exactamente igual que los modelos de las fuerzas armadas, el GCCS (Government Code Ciphering School ) de Inglaterra pudo descifrar algunos mensajes provenientes del modelo comercial. Pero rápidamente se dieron cuenta que no podrían descifrar los códigos de las Enigmas 1 y W. Pero un grupo de matemáticos polacos pudo lograrlo en 1939.

El gobierno inglés ocultó hasta 1986 este hecho, dando la impresión de que habían sido ellos los que lograron romper el código. Cuando la verdad fue revelada, se supo que los polacos, utilizando cuatro estaciones de escucha en Varsovia, Starogard, Poznam y Krzeslawice, analizaban el código Enigma desde 1928. Con la ayuda de varios matemáticos de la Universidad de Poznam, y empleando una maquina Enigma comercial, sentaron las bases para quebrar el código.

Trabajando junto con los franceses, lograron obtener una descripción de los modelos Enigma militares y algunas viejas tablas de códigos. En 1933 los polacos ya podían descifrar mensajes alemanes. Para 1939 habían leído unos 100 mil mensajes secretos. Este hecho fue mantenido en gran secreto, para evitar que el ejército alemán modificar su sistema.


Pero de forma sorpresiva, en setiembre de 1938, los alemanes cambiaron completamente el método utilizado para generar códigos. Como respuesta, los polacos fabricaron el primer “computador mecánico” de la historia, la llamada “bomba kryptologiczna" (Bomba Criptológica), que junto a otro aparato denominado "Ciclómetro" los ayudaba a establecer patrones en los mensajes interceptados.

Aunque demasiado complejo como para ser explicado aquí, mencionaremos que el método de trabajo consistía en el uso de varios juegos de 26 hojas de papel perforado con 2601 agujeros, agrupados en 51 líneas de agujeros de 51 columnas. Esto les permitía hallar la forma en que se ajustaban los rotores para formar las claves.

No era una tarea fácil. En un momento, la complejidad de la Enigma obligó a los polacos a utilizar 60 bombas criptológicas y juegos de 60 hojas perforadas en lugar de 26. Recién en Julio de 1939, el Jefe de Estado Mayor polaco (Waclaw Stachiewicz) comenzó a compartir los secretos arrancados a Enigma con los servicios de inteligencia aliados. Gracias a la colaboración de Polonia, los británicos pudieron leer mensajes alemanes a partir de Agosto de 1939.


En Kriptopolis puede leerse la historia completa de esta máquina, y sobre todo, la explicación de cómo fue el mal uso que hicieron de ella los alemanes lo que permitió a los polacos quebrar el código. Básicamente, fue la costumbre de repetir una parte del mensaje al comienzo de cada transmisión lo que limitaba las posibles combinaciones, pasando de los 200 quintillones teóricos a poco menos de 16 mil combinaciones practicas.

Se trata de una historia digna de ser leída, de cómo el tesón y el ingenio de un puñado de hombres dedicados a analizar mensajes del enemigo logró cambiar el destino de la guerra.


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El cifrado del César


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A pesar de ser uno de los métodos criptográficos más simples, el “cifrado de César” permitió a Julio César proteger sus mensajes importantes de las miradas no autorizadas. Consiste en substituir cada letra del mensaje por otra que se encuentre un número fijo de posiciones más adelante en el alfabeto, y aunque hoy puede ser “descifrado” hasta por un niño, hace 2000 años -en un mundo en el que pocas personas sabían leer y escribir- este mecanismo era considerado lo suficientemente seguro como para confiar en el la seguridad de un estado.

Es innegable que el mundo moderno tiene muchos más secretos para resguardar de las miradas indiscretas que el de hace 2000 años. Esta situación, en la que a menudo una empresa posee procesos o la “receta” para preparar compuestos que valen miles de millones de euros, ha llevado al desarrollo de mecanismos automatizados que permiten a cualquiera -incluidos gobiernos, empresas y particulares- mantener a salvo sus documentos importantes, aún cuando el potencial enemigo también posea formidables herramientas para intentar violar las protecciones que se pongan en práctica. Cayo Julio César, el líder militar y político que gobernó la República Romana poco antes de la Era Cristiana, no tenía a su disposición nada más avanzado que un lápiz y papel (o pluma y papiro), pero aún así fue capaz de poner a punto un sistema de cifrado que, para el estado del desarrollo tecnológico de la época, fue completamente exitoso: el cifrado de César.


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ROT13 es el cifrado del César con un desplazamiento de 13 lugares.


¿En qué consiste este sistema? Simplemente, se trata de crear un texto difícil de leer -el texto “cifrado”- realizando una serie de cambios sencillos en el texto original. El cifrado de César suele llamarse también “cifrado por desplazamiento” o “desplazamiento de César”, debido a que los cambios que se efectúan consisten únicamente en reemplazar cada letra del texto original por otra que se encuentra un número fijo de posiciones más adelante en el alfabeto. Aunque puede aplicarse con desplazamientos de cualquier valor, Julio César solía utilizar un desplazamiento de tres posiciones en casi todos sus mensajes. De esa forma, cada letra A del texto original era sustituida por una D -porque se encuentra 3 lugares a la derecha de la A, cada B se reemplazaba por una E, y así sucesivamente. Cuando la letra a reemplazar estaba lo suficientemente cerca del final del alfabeto como para que su reemplazo “cayera” fuera de éste (por ejemplo, la Y o la Z), se comenzaba nuevamente por el principio, como si el alfabeto fuese “circular”, continuando con la A, B, C, etc. luego de la X, Y, Z. Así quedaría constituido el alfabeto cifrado luego de aplicar el cifrado de César con un valor de 3:

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Julio Cesar solía utilizar un desplazamiento de tres posiciones en casi todos sus mensajes.


Para codificar un mensaje bastaba con buscar cada letra del mensaje original en la tabla anterior y escribir la letra correspondiente del alfabeto cifrado. A la hora de decodificar el texto, se utilizaba la misma tabla pero buscando cada letra del texto codificado en el alfabeto original. Sencillo, pero -para la época en que se utilizaba- lo suficientemente seguro como para que el estado confiase en el para mantener a salvo sus secretos.

Obviamente, su efectividad se basaba en la incapacidad de la mayoría de los contemporáneos de Cesar para leer o escribir. Hoy día, un cifrado como este sería rápidamente descubierto. En realidad, el cifrado de César puede ser atacado por el método de la “fuerza bruta”, simplemente tomando un trozo del texto y probar, uno a uno, todos los desplazamientos posibles que permita el alfabeto utilizado (unos 25 o 30, en general). Cuando se obtiene un texto que tiene sentido, se aplica ese desplazamiento al resto del documento y asunto resuelto. El segundo sistema, más refinado, consiste en analizar la frecuencia con las que aparece cada letra en un idioma determinado. Supongamos que el texto está en español y que necesitamos decodificarlo. Simplemente, buscamos alguna tabla que muestre la frecuencia con la que aparece cada letra -por ejemplo, más del 13% de las letras de un texto lo suficientemente largo en español es una “E”- y contar las veces que cada letra aparece en el texto codificado. Si algún carácter aparece un 13% o 14% de las veces, seguramente es una “E”. Desplazando el resto de las letras un mismo número de posiciones tendríamos el texto decodificado. Puede parecer complicado, pero es realmente simple.


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Interior de una máquina "Enigma" alemana, utilizada para codificar textos.


Criptografia: La maquina enigma y Julio César


En la actualidad no se emplea ningún sistema semejante, salvo en juegos o por los niños. Pero a pesar de su sencillez, el cifrado del César suele formar parte de otros sistemas más complejos (como el cifrado Vigenère) o se lo emplea en foros de Internet para ocultar de miradas casuales el final de un chiste, la solución a un acertijo o algún texto ofensivo. En este contexto, el algoritmo más utilizado es el denominado ROT13, que no es otra cosa que el cifrado de César con un desplazamiento de 13 lugares. Alguna vez se ha dicho que ROT13 es “el equivalente moderno del sistemas empleados en las revistas que imprimían boca abajo las respuestas de los pasatiempos”. El método ideado por Cesar puede mejorarse de varias maneras. Una de las más habituales, popularizada alrededor del año 1500, consiste en desplazar un número diferente de posiciones cada letra, dando lugar al denominado “cifrado Vigenère”. El valor de cada desplazamiento se define usando una palabra clave repetitiva. Si la palabra clave fuera escogida al azar y tan larga como el mensaje el sistema resultante sería, en teoría, indescifrable.


Fuente de la info:

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7 comentarios - Criptografia: La maquina enigma y Julio César

@seba0801
Muy interesante, van +5
@hermeticoydev8

el ojito me mando spam (?)
tengo un post parecido para hacer