Instituto Tecnológico de Acapulco Ingeniería en Sistemas Computacionales Seguridad en Tecnologías de la Información Profesor: Dr. Eduardo de la Cruz Gámez Alumno: Carlos Alberto García García
Trabajo:
”Experimentando con la máquina Enigma”
H o r a r i o : 11:00 am – 12:00 pm 23/03/2015
Introducción Máquina Enigma (1923) Dentro del gran campo de la criptografía Enigma marca el punto de inflexión entre la criptografía clásica y la moderna, entre la de antes y la de después de la existencia del ordenador. Este es el método de cifrado que pudo hacerse con una maquina que utilizaba la corriente eléctrica pero con principios de funcionamiento mecánicos. El uso de esta máquina tuvo gran importancia en la Segunda Guerra Mundial, y después ha tenido una gran repercusión en la tecnología. Su existencia produjo avances decisivos en la tecnología que, evidentemente con muchos cambios, se han convertido en imprescindibles en la actualidad, como los ordenadores. En el año 1923 el ingeniero alemán Arthur Scherbius patentó una máquina diseñada para facilitar las comunicaciones seguras. Su nombre, Enigma, se ha convertido en sinónimo del secreto militar y evoca imágenes de laboratorios subterráneos y máquinas de enrevesada estructura. Con toda su sofisticación, Enigma es, en esencia, una versión mejorada del disco de Alberti. La máquina Enigma en sí era un artilugio electromagnético muy parecido a una máquina de escribir. Estaba constituido por un teclado y un tablero luminoso de 26 letras; tres rotores o modificadores, que podían permutar sus posiciones, montados sobre sendos ejes, con 26 posiciones posibles, y un clavijero, cuyo cometido era llevar a cabo un primer intercambio de letras en función del modo en que se dispusieran las clavijas. El proceso físico de cifrado era relativamente sencillo. En primer lugar, el emisor disponía las clavijas y los rotores en una posición de salida especificada por el libro de claves que estuviera vigente en ese momento. A continuación, tecleaba la
primera letras del mensaje llano y la máquina, de forma automática, generaba una letra alternativa que se mostraba en el tablero luminoso: la primera letra del mensaje cifrado. Una vez completado este proceso, el primer rotor llevaba a cabo una rotación que lo situaba en la siguiente de sus 26 posiciones posibles. La nueva posición del modificador traía consigo un nuevo cifrado de los caracteres, y el emisor introducía entonces la segunda letras, y así sucesivamente. Para descodificar el mensaje, bastaba con introducir los caracteres cifrados en otra máquina Enigma con la condición de que los parámetros de salida de esta última fueran iguales a los de la máquina con la que se había llevado a cabo la encriptación.
Desarrollo Tomando en cuenta el funcionamiento de Enigma, realizare una serie de pruebas con un simulador de dicha maquina, este software tiene 3 rotores los cuales se irán configurando de diferente manera para ver las diferencias en cuanto se cambia su configuración. Software EnigmaSim
Los Figura 1. Simulador de la máquina Enigma.
componentes básicos de la Enigma son:
El teclado de 26 letras. La unidad de codificación (integrada por los rotores, el reflector y el
clavijero). El tablero expositor, donde se ilumina cada una de las letras.
Figura 2. Representación de los componentes principales de la máquina Enigma.
El diseño de la Enigma incluye la rotación de los modificadores alrededor de un eje común. De acuerdo con el ejemplo simplificado, el modificador girará un sexto
de vuelta cada vez que se digite una letra (en realidad dará un veintiseisavo de vuelta, ya que se utilizan 26 letras). Esta innovación, permite que cada vez que se introduce un nuevo carácter se codifique según un alfabeto diferente del anterior, es decir, que si con el rotor fijo al digitar bb se obtiene aa, con el rotor móvil se obtendrá ac. Por lo tanto, para seis letras se tendrán seis alfabetos de cifrado, es decir, se ha pasado a una cifra polialfabética. La función del reflector, como su nombre lo indica, es hacer rebotar cada impulso eléctrico Figura modificador rotatorio hace proveniente de los rotores de nuevo hacia éstos, pero por 3.unElcamino diferente al que cada vez que se digite una misma
de llegada. En la figura 4 se ilustra esquemáticamente papel se del reflector letrael esta codifique endela manera diferente hasta completar las letras del
unidad de codificación. Después de pasar por segunda vez a través de los alfabeto.
modificadores, la señal llega a la correspondiente bombilla en el tablero expositor. La función del reflector parece no ser relevante, pues por el hecho de ser fijo no contribuye a aumentar el número de alfabetos cifrados, sin embargo es una pieza fundamental, ya que gracias a éste la máquina podía no solamente encriptar sino también descencriptar los mensajes.
Figura 4. Representación de los tres modificadores y el reflector, el cual devuelve la señal proveniente de éstos por un camino diferente, para que ésta llegue luego al tablero expositor.
El clavijero consiste en un panel con dos agujeros para cada letra del alfabeto. El propósito de éste es hacer un intercambio de letras por medio de cables, antes de que la señal entre a los modificadores, es decir, si se pulsa una b en el teclado y ésta se encuentra conectada con la r en el clavijero, entrará la señal de la r, en vez de la b, al primer modificador. La figura 5 ilustra la unidad de codificación completa, incluyendo el clavijero.
Figura 5. La colocación del clavijero entre el teclado y los modificadores permite, por medio de cables, intercambiar parejas de letras. En la imagen aparecen intercambiadas la a y la b.
Resultados Cifrado y descifrado de mensajes con EnigmaSim Para compartir información cifrada tanto emisor como receptor deben poseer versiones compatibles de Enigma. Cuando el emisor desea enviar un mensaje debe disponer la máquina de acuerdo con unas instrucciones preestablecidas, lo cual implica realizar las siguientes acciones:
Ubicar los modificadores en orden Fijar la posición inicial de cada uno de los modificadores Realizar las conexiones del clavijero
Esta disposición determina la clave del mensaje, la cual puede estar expresada de la siguiente manera:
Figura 6. Se determina la configuración de la unidad de codificación
Teniendo la clave dispuesta, entonces se puede digitar el mensaje en claro y el texto cifrado correspondiente ira apareciendo en la parte de abajo.
Figura 7. Texto en claro y texto cifrado utilizando el simulador EnigmaSim
Conclusión Hoy en día la criptografía está muy presente en nuestro mundo. Desde sacar dinero de un cajero, hasta conectarnos a una computadora introduciendo una contraseña, etc., hacen uso de estas técnicas. La maquina Enigma fue un gran avance del criptoanálisis ya que gracias a esta se dieron nuevas formas de poder ocultar la información y avanzar más sobre el enemigo en el caso de la segunda guerra mundial, buscando alternativas al uso de la
radio
ya
que
en
caso
de
que
lleguen
a
ser
interceptados
los
mensajes serán conocidos rápidamente y con la maquina enigma los enemigos no podrán conocer el mensaje que se ha enviado. Gracias a la maquina enigma se han perfeccionado los métodos de cifrado lo cual tiene ciertas ventajas y desventajas como en este caso fue como motivo bélico era
una desventaja, las ventajas se pueden ver reflejadas en cuanto a la protección de información
