Las máquinas de cifrado llegaron tarde a la Primera Guerra Mundial. Entre 1918 y 1919 cuatro inventores de distintos países y sin ninguna relación entre sí inventaron y patentaron cuatro modelos distintos de máquinas de cifrado, pero tuvieron la mala suerte de hacerlo en un momento en que los gobiernos y las fuerzas armadas no consideraron necesario gastar dinero en mejorar la seguridad de sus comunicaciones. Alexander Koch en Holanda, Arvid Damm en Suecia y Edward Hebern en Estados Unidos patentaron tres máquinas de cifrado basadas en rotores, pero no tuvieron ningún éxito comercial. El cuarto era un inventor alemán llamado Arthur Scherbius, que en 1918 inventó una máquina a la que llamó Enigma. Parecía que iba a tener la misma suerte que los demás, y de hecho pasaron varios años sin que nadie se interesase por ella, pero a mediados de los años 20, debido a unas imperdonables indiscreciones británicas (una de ellas del mismísimo Winston Churchill en uno de sus libros) el ejército alemán se enteró de que los aliados habían estado descifrando sus comunicaciones durante la guerra. Había que sustituir sus sistemas de cifrado, que hasta entonces habían considerado seguros, y fue cuando los militares alemanes se interesaron en el invento de Scherbius. En 1925 comenzó la fabricación en serie de la Enigma. Se llegaron a fabricar más de 30.000 hasta el final de la guerra, incluyendo versiones civiles (para comunicaciones comerciales) y otras para organizaciones estatales, como el Ministerio de Asuntos Exteriores (para comunicaciones diplomáticas) o los ferrocarriles. Pero sobre todo se utilizó en todas las ramas de las fuerzas armadas alemanas. Se convirtió en una de las bases de la blitzkrieg, que implicaba la necesidad de coordinación entre las distintas armas y al mismo tiempo la velocidad en las comunicaciones. Scherbius murió en un accidente con un coche de caballos en 1929, sin llegar a conocer totalmente el éxito que llegó a tener su invento, pero tampoco su fracaso final.
El funcionamiento de la Enigma era relativamente simple: constaba de un teclado donde se escribía el mensaje original (texto llano), en el que al pulsar cualquier tecla se enviaba un impulso eléctrico, una serie de modificadores que variaban el camino de ese impulso, y un panel con lámparas en el que se veía el texto cifrado. Los modificadores eran unos discos con 26 entradas y 26 salidas (una por cada letra del teclado). Cada entrada estaba unida a una salida de forma fija, pero sin ningún criterio predeterminado. Además, tras pulsar una letra, los modificadores rotaban una posición (un veintiseisavo de vuelta) con lo que la codificación cambiaba continuamente: la misma letra pulsada dos veces seguidas daría dos letras distintas en el texto cifrado. Entre el teclado y el primer modificador se añadió un clavijero, por el que se podían intercambiar las salidas de varias letras mediante cables (por ejemplo, la B por la A, y al pulsar la A al primer modificador le llegaría el impulso por la entrada de la B), y al final del tercer modificador un reflector, que lo que hacía era recibir una señal y sacarla por una salida distinta de nuevo a los modificadores, por lo que el proceso se repetía.
Los modificadores eran extraíbles e intercambiables. La versión más utilizada de la Enigma era de tres modificadores. El operador tenía cinco discos, y en la clave del día se le daban los tres que tenía que meter y en qué posición, además de las posiciones que tenía que intercambiar en el clavijero por medio de cables (se solía modificar hasta seis posiciones).
Un esquema de la Enigma:
Al pulsar la A, la señal eléctrica pasa por el clavijero, los modificadores, el reflector, otra vez los modificadores, y vuelve al clavijero por la letra S, que está intercambiada con la D. Resultado: se enciende la lámpara de la letra D.
Y una foto de la máquina:
El clavijero:
Los modificadores o rotores:
El reflector:
Con estos datos, si hacemos cuentas podemos calcular la variable de la máquina Enigma:
Orientación de los modificadores (disposición inicial en la que se coloca cada uno). Como cada disco tiene 26 orientaciones diferentes: 26 x 26 x 26 = 17.576.
Posición de los modificadores: tres discos intercambiables entre sí dan lugar a 6 combinaciones posibles.
Modificaciones en el clavijero: se intercambiaban hasta seis letras de un total de 26. El número de combinaciones es de 100.391.791.500
Total: 17.576 x 6 x 100.391.791.500 = 10.000.000.000.000.000 claves posibles.
¿Por qué si el mayor número de variables lo da el clavijero se le añaden los modificadores? Porque los modificadores hacen algo muy importante: al rotar están cambiando continuamente la clave. Si sólo se contara con el clavijero se podría encontrar la clave con el análisis de frecuencia, es decir, estudiando en el texto cifrado el orden y el número de repeticiones de las letras.
Un simulador de Enigma:
Se pueden variar los discos modificadores y las posiciones del clavijero, como en la auténtica, se escribe un mensaje y se puede ver cómo sale el mensaje cifrado. Para comprender el funcionamiento de la Enigma, el emulador es bastante gráfico. Si uno se olvida de los números es muy sencillo, son conexiones físicas que llevan una señal eléctrica de una entrada a una salida. En el emulador se ven esas conexiones, al escribir una letra queda marcado en rojo el camino de ida hasta el reflector (el disco no modificable que hay abajo a la derecha), y en verde el camino de vuelta. Son circuitos físicos, repito, con la única particularidad de que esos caminos por los que va la señal eléctrica están cambiando continuamente gracias a las partes móviles (los modificadores).
Alguien a quien se le den bien las matemáticas puede haberse dado cuenta de que el número de variables es mayor que el que calculé. Eso es porque en el cálculo no tuve en cuenta unos elementos que se añadieron a la Enigma para aumentar su seguridad, aunque uno de ellos lo había mencionado: utilizar cinco discos modificadores en vez de tres. Eso aumentaba el número de combinaciones posibles en la posición de los modificadores de 6 a 60. Otro fue aumentar el número de cables para intercambiar posiciones en el clavijero, aumentando de 6 a 10 los pares de letras que se podían intercambiar. Con estas dos nuevas medidas de seguridad, introducidas en 1939, el número de claves posibles aumentó a 159.000.000.000.000.000.000.
La forma de operar la Enigma era muy sencilla. La clave del día consistía en:
1- Las posiciones que había que intercambiar en el clavijero. Por ejemplo: A/B- C/X- E/F- L/V- M/O- P/R
2- Modificadores que había que utilizar y en qué orden. Si a los modificadores se les llamaba I,II,III,IV,V, un ejemplo sería: V- II- IV.
3- Orientación de los modificadores. Una serie de tres letras que indicaba la posición inicial de cada uno de ellos. Ejemplo: B- K- D.
Una vez que se colocaban el clavijero y los modificadores según la clave del día sólo había que volver a la posición inicial los discos cada vez que se iba a mandar o recibir un mensaje (B- K- D en el ejemplo).
A menudo los operadores aumentaban la seguridad utilizando la clave del día sólo para codificar tres letras, que indicaban una nueva orientación de los modificadores para el mensaje que iban a mandar a continuación, es decir, había una clave para cada mensaje. Con estas medidas parecía imposible que alguien pudiese descifrar la Enigma.
Fuente de casi todo: Los códigos secretos, de Simon Singh
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