Principio de funcionamiento y detalles técnicos de la máquina Enigma

Ult. rev. 05-02-2023

 

La Wehrmacht (Die Wehrmacht) era el nombre de las fuerzas armadas unificadas de la Alemania nazi desde 1935 a 1945. Estaba compuesta por el Heer (ejército), la Luftwaffe (fuerza aérea) y la Kriegsmarine (armada o marina). U-Boat es U-Boot (submarino de guerra alemán), que en plural es U-Boote (Submarinos).

Esta página proporciona los detalles técnicos de las Enigma que utilizó la Wehrmacht: Heer y Luftwaffe la Enigma I. La Kriegsmarine las Enigma M1, M2, M3 y M4, está ultima de uso exlusivo para la sección U-Boote y su comandancia en tierra. Puede ver todas las imágenes en una resolución más alta haciendo click en ellas.

 

Enigma M4 usada por los U-Boats

 

Enigma I usada por la Wehrmacht y la Luftwaffe

 

Índice

 

Principio de funcionamiento de la Enigma

En esta página trataremos de explicar cómo funciona la Enigma. Hacemos esto examinando primero el diagrama del circuito y siguiendo la corriente eléctrica del teclado, a través del cilindro de entrada, los rotores y el reflector al panel de bombillas. A continuación explicamos el movimiento de los rotores, el reflector, la configuración de la placa de conexiones y la cantidad total posible de configuraciones. Finalmente, se discuten las diferencias entre los diversos modelos de Enigma y algunas debilidades del sistema.

 

Enigma M4

 

La máquina Enigma Glühlampen (de bombillas), que utilizó la Wehrmacht, es un dispositivo electromecánico formado por los siguientes componentes:

En el interior de la máquina también hay un compartimento para una batería de 4 voltios y en su exterior tiene una toma de enchufe bipolar para conectarla a una fuente de alimentación exterior.

Tenga en en cuenta que (cuando hablamos de la máquina Enigma) los rotores los clasificamos de derecha a izquierda como rotor 1º, 2º, 3º y adicional 4º (exclusivo de la M4).

Las letras están "codificadas" por un juego de rotores giratorios, cada uno con 26 contactos en cada lado. Cada contacto en un lado está conectado (cableado) a un contacto en el otro lado de alguna manera al azar. Algunos modelos, como la Enigma de servicio y la M3 estándar, tienen 3 rotores giratorios de este tipo, pero el modelo M4, utilizado más adelante en la guerra exclusivamente por los U-Boats alemanes, tiene 4 rotores. Cada vez que se presiona una tecla, el rotor (1º) más a la derecha avanza un paso, lo que da como resultado una asignación diferente de los cables internos. Como resultado, cada nueva letra se codifica de manera diferente.

Cada rotor tiene una o más muescas que condicionan que el rotor siguiente a su izquierda avance un paso cuando la muesca llegue a su punto de acarreo. Luego, después de una vuelta completa se vuelve a llegar al punto de acarreo y el rotor a su izquierda avanza de nuevo un paso, a excepción de la anomalía de doble paso.

El teclado consta de 26 teclas, marcadas en las Enigmas militares (A-Z) o (1-26) dependiendo del modelo. Siempre que se presione una tecla, digamos Q, los rotores se moverán a una nueva posición y se cerrará un contacto.

 

Para hacer la vida aún más compleja, las máquinas Wehrmacht estaban equipadas con una placa de conexión, o panel de conexión (Steckerbrett), que permite el intercambio de pares de letras. Se puede conectar cualquier número de cables, de ninguno a 13, al Steckerbrett, lo que significa que se pueden intercambiar entre 0 y 13 pares de letras. Si una letra no está mapeada, es decir, no se utiliza un stecker (conector) para esa letra, se sabe que la letra se autoconfigura ya que el zócalo queda cerrado y su salida fluye directa hacia el cilindro de entrada. Se puede apreciar en la imagen derecha. La zona verde es aislamiento letra "W" con enchufe conectado y se puede ver como fluye la corriente a través del zócalo "Q".

 

 

Antes de iniciar el proceso de cifrado, la Enigma debe configurarse de manera conocida en ambos lados del enlace de comunicación. Esto significa que se debe conocer:

  • El orden de los rotores en los huecos de la máquina (Walzenlage)
  • La posición inicial de éstos, que se configuraba colocando con la ruleta de la A a la Z (Grundstellung).
  • Para complicar aún más las cosas, cada rotor tiene un anillo de índice ajustable que mueve los contactos independientemente del alfabeto del rotor. Esto se llama la configuración del anillo (Ringstellung). Las muescas de acarreo forman parte del anillo de índice.
  • Las conexiones del clavijero o panel Steckerbrett.

Cada mes, los operadores de Enigma recibían un libro del alto mando con las claves diarias a utilizar en dicho mes 7, de modo que un operador podía leer en el libro algo así como:

  • II-III-I.
  • Y-B-J.
  • A/G, F/H, J/L, M/O, R/T, U/X.

La configuración anterior le indicaba al operador que debíia poner el rotor II en el hueco izquierdo y girarlo hasta la posición Y, el rotor III en el hueco central y girarlo hasta la B y el rotor I en el hueco de la derecha y girarlo hasta la posición J. Así mismo debía conectar los cables en el panel Steckerbrett con los pares de letras indicados. Una vez configurada la máquina, el operador podía comenzar a cifrar los mensajes que eran enviados mediante código morse. El receptor debía asimismo colocar la máquina en la misma disposición según el libro de códigos, y aquí es donde juega su papel el reflector. Simplemente teclearía el mensaje cifrado recibido, y el mensaje original aparecería en el panel luminoso [6].

Para más información véase también:

 

Diagrama de circuito y cableado

Al estudiar el principio de funcionamiento de la Enigma, tenemos que considerar que de hecho hay muchas variantes diferentes de esta máquina. Algunas de las diferencias hacen que sea imposible descifrar un mensaje codificado en otro modelo. Sin embargo, eso no afecta el principio de funcionamiento como se explica aquí. Para esto, estudiamos el diagrama del circuito de una Enigma Wehrmacht estándar y la M3 Kriegsmarine de 3 rotores. También la M4 U-Boot de cuatro rotores.

El diagrama siguiente muestra el cableado y el funcionamiento del circuito. Para simplificar el examen, sólo se muestran 6 de los componentes. En realidad, hay 26 bombillas, teclas, enchufes y conexiones de cableado dentro de los rotores etc.

La corriente fluye desde la batería (1) a través del conmutador bidireccional accionado por la tecla Q (2), hasta el panel de conexiones Steckerbrett (3). Dicho panel de conexiones permite el reconexionado del cableado entre el teclado (2) y el cilindro de entrada fijo (Entreittwalze, o ETW) (4). A continuación, como se puede ver claramente en nuestro ejemplo, la corriente procede a través de la toma "Q" del zócalo del Steckerbrett (en este caso cerrado) del panel (3) a través del cilindro de entrada fijo ETW (4) hasta el cableado cruzado de cada uno de los tres rotores de la (Enigma I y M3), o cuatro rotores (Enigma M4) (5) y llega hasta el reflector (Umkehrwalze o UKW, en alemán) (6). El reflector devuelve la corriente, por un camino diferente, de regreso otra vez a través de los rotores (5) y el cilindro de entrada ETW (4), hasta llegar de nuevo al panel de conexiones Steckerbrett (3), a la toma “Z” (7), que está conectada por el cable (en este caso) a la toma “T” (8) y desde allí, otro interruptor bidireccional (9) la lleva hasta la bombilla. Obsérvese que al pulsar una tecla, primero se mueven los rotores con su mecanismo de avance a continuación se envía la corriente eléctrica hasta la bombilla que corresponda. Si se suelta la tecla, la bombilla dejará inmediatamente de brillar. Por lo tanto, cuando no hay ninguna tecla pulsada, ¡será visible siempre en las ventanas de observación la posición de los rotores correspondiente a la última letra encriptada!

Pdf con la explicación detallada. Incluye diagrama de circuito enigma M3 y M4

 

Es inherente a este diseño, que una letra (Ejemplo Q) nunca puede ser encriptada como si misma y tener por resultado nuevamente (Ejemplo Q). La letra en uso se codificará en cualquier otra letra de las 25 restantes.

El diagrama siguente representa la disposición mecánica de la Enigma, mirando desde el perfil derecho, con aproximadamente el mismo diagrama de cableado que el anterior. Hemos omitido en el diagrama el cilindro de entrada ETW que va ubicado por delante del rotor (4).

 

Pdf con la explicación detallada.

 

Detalle interior conmutadores bidireccionales del teclado. Corteasía de Enigma réplica [7]

 

 

 

En la siguiente imagen, una Enigma I militar (utilizada durante la década de 1930 y durante la guerra) con la tapa abierta. De izquierda a derecha: el reflector UKW B, los tres rotores, el cilindro de entrada ETW (negro) y la caja de la batería. Justo debajo de la caja de la batería, el interruptor de encendido y sus contactos.

Debajo de los rotores está el panel de bombillas. Tiene 26 zócalos de lámparas dispuestos en 3 filas. Están distribuidos en el mismo orden que el teclado. Tenga en cuenta que hay dos enchufes de bombillas adicionales; uno a cada lado de la fila del medio. El zócalo extra a la derecha está marcado Lampenprüfung (prueba de bombillas). Se puede usar para probar rápidamente una bombilla sin escribir en el teclado, simplemente presionándola hacia abajo.

 

Museo de cienza y tecnología Milán, Italia

El zócalo adicional a la izquierda está marcado Kabelprüfung (prueba de cable). Si hay una bombilla en este enchufe, se puede usar para probar rápidamente un cable de conexión. En el Steckerbrett hay un zócalo de extremo único adicional en cada extremo de la fila central de enchufes. Los enchufes adicionales están marcados con un punto rojo. Ahora sostenga el pin gordo de un enchufe en el zócalo más a la izquierda, y el pin delgado del otro en el zócalo a la derecha. Si el cable está bien, la bombilla de prueba de cable debería encenderse. Luego prueba el otro cable.

 

Los rotores - Walzen

Los rotores (Walzen en alemán) son los elementos más importantes de la máquina. Estos discos redondos (9), de aproximadamente 4 pulgadas (10 cm) de diámetro, están hechos de metal o baquelita y tienen un núcleo con 26 contactos de resorte (6) en el lado derecho, cableado (5) a 26 contactos planos (4) en el lado izquierdo, con un eje hueco en el centro (8). En el exterior del núcleo del cableado hay un anillo móvil (3) con 26 números o letras y una muesca (1). Este anillo es giratorio y está bloqueado con un pasador (pin) con resorte. (Heer y Luftwaffe) (7) o dos arcos con resorte (Kriegsmarine) en cualquiera de las 26 posiciones. Al cambiar la posición del anillo cambiará la posición de la muesca de acarreo y el alfabeto, en relación con el cableado interno. Esta configuración se llama configuración de timbre o Ringstellung y su posición es visible mediante una marca de puntos (2). Cada rotor tiene a su izquierda una muesca (1) y a su derecha un trinquete (10). Estos son utilizados por el mecanismo de avance para mover los rotores. El cableado interno es diferente para cada rotor. Este cableado representa una encriptación de sustitución. La combinación de varios rotores, en posiciones cambiantes entre sí, es lo que hace que el cifrado sea tan complejo.

 

Vista despiezada de un rotor Enigma

 
  1. Anillo con muescas de acarreo
  2. Marcando el punto para el contacto "A"
  3. Alfabeto en circunferencia
  4. Contactos de placa
  5. Conexiones de cables
  6. Contactos pin
  7. Palanca de ajuste de anillo con resorte
  8. Cubo
  9. Rueda para mover con el dedo
  10. Rueda de trinquete

WilkipediA - Enigma rotor details

 

Tres rotores en secuencia

 

La máquina se introdujo con tres rotores. En 1939, el conjunto se amplió a cinco rotores, marcados con los números romanos I, II, III, IV y V, todos con una sola muesca. La Kriegmarine extendió este conjunto de rotores con otros tres rotores llamados VI, VII y VIII, con dos muescas cada uno. En 1942, la Kriegsmarine M4 introdujo un cuarto rotor Zusatzwalze. Para lograr esto, los reflectores anchos B y C de la versión de tres rotores se reemplazaron por reflectores b y c estrechos, dejando espacio para el cuarto rotor especial. Se disponia de dos modelos de cuarto rotor con dos configuraciones diferentes, llamados Beta ß y Gamma ?, con contactos accionados por resorte en ambos lados (este detalle se puede apreciar en el diagrama de la derecha), lo que los hacía incompatibles con los otros ocho rotores. Su utilización era exclusivamente como 4º rotor.

En el diagrama siguiente, intentamos explicar como se introdujo un cuarto rotor reduciendo el ancho del reflector UKW.

Observe los contactos del 4º rotor adicional Zusatzwalze de la M4. Tiene un núcleo con 26 contactos de resorte tanto en el lado derecho como en el izquierdo.

El resto de los rotores tienen un núcleo con 26 contactos de resorte en el lado derecho, y 26 contactos planos en el lado izquierdo. Esto los hace totalmente incompatibles.

 


Observe tambien los reflectores UKW. La M3 con contactos de resorte, mientras los reflectores estrechos UKW b o UKW c en la M4 llevan contactos planos.

 

Detalle de la estructura interna del rotor y el cableado en el US National Cryptologic Museum

 Mas información de los rotores de la Enigma M4 y 4º rotor adicional Zusatzwalze Beta (ß) y Gamma (γ)
 

 

 

 

 

 

 

 

Pulse en las imagenes para ampliar. Imagenes cortesía de Crypto Museum [1]

 

El reflector

El reflector, Umkehrwalze o UKW en alemán, es una característica única de la máquina Enigma. En el cableado interno de todos los rotores móviles, cada letra está cableada con otra distinta. Una ‘A’ podría estar cableada con una ‘F’, mientras que la ‘F’ pudiera estar cableada con la ‘K’. En el reflector, las conexiones de cableado, aunque mezcladas, están realizadas en pares: Si la ‘A’ está cableada con la ‘F’, esto implicaría que la ‘F’ está asimismo cableada con la ‘A’, dando como resultado una encriptación recíproca. La ventaja de esto para el operador se ve bien clara: La encriptación y la desencriptación se puede realizar con la misma máquina y los mismos ajustes de cableado, sin tener que modificar nada. Desafortunadamente, una letra nunca puede ser encriptada como si misma y esta debilidad abrió las puertas al criptoanálisis, facilitando el trabajo de los analistas de código. Durante la Segunda Guerra Mundial se utilizaron dos tipos de reflectores, el B y el C. Ambos tenían 26 contactos empujados por muelle en el lado derecho. Las Enigma de cuatro rotores de la Kriegsmarine utilizaban reflectores especiales más estrechos también llamados b y c, pero el cableado de los mismos era diferente del cableado de los reflectores para la Enigma de tres rotores de la Wehrmacht. Sin embargo, si el reflector estrecho UKW b se utilizaba en conjunción con el cuarto rotor llamado Beta ß en posición 'A' y con el ajuste del anillo Ringstellung también en posición 'A' o si se hacía lo mismo con el reflector estrecho UKW c usado en conjunción con el cuarto rotor llamado Gamma γ, estos reflectores se convertían en compatibles con los de las máquinas de tres rotores, permitiendo la comunicación de mensajes entre los distintos tipos de máquinas de la Wehrmacht.

 

Los reflectores estrechos tenían sus contactos planos y se utilizaban en combinación con el 4º rotor de tipo Beta ß o Gamma γ, dado que estos poseían contactos empujados por muelle en ambos lados (Ver diagrama de los rotores). En los días finales de la guerra se introdujo un nuevo tipo de reflector, llamado “D”. Era un reflector ajustable por recableado, con 12 cables y 24 conexiones. El cable 13, con sus dos tomas restantes, era de conexión fija. Usando la M4 con este reflector, se convertía en una máquina de tres rotores.

 

 

 

Tablas de cableado del rotor

El cableado interno de los rotores realiza la encriptación real. Si miramos la tabla con rotores predeterminados, podemos ver que en un rotor de tipo I, una 'A' está codificada en 'E', una 'B' en 'K' y 'C' en 'M'. Las letras A a la Z representan los pines a cada lado del rotor. ¡Estas letras no están absolutamente relacionadas con la ruta de señal de las letras a través de la máquina o las letras de las teclas o el tablero! La señal 'A', proveniente del panel de conexiones, también puede ingresar en el pin 'X' de un rotor, dependiendo de la posición actual del rotor y la configuración del anillo.

I - II - III - IV - V   Rotores predeterminados, utilizados por la Wehrmacht: (Heer, Luftwaffe y Kriegsmarine). Enigma I, M3 y M4
VI - VII - VIII   Rotores extra utilizados solo por la Kriegsmarine M3 y M4
Beta ß - Gamma ? - Rotor 4º   El 4º rotor adicional Zusatzwalzen de tipo Beta ß o Gamma ?, también llamado rotor griego. Utilizado en la Kriegsmarine (U_Boot solamente) M4
UKW b - UKW c   Reflectores estrechos, Kriegsmarine M4 (U_Boot solamente). Solo en combinación con 4º rotor Zusatzwalzen
UKW A   Utilizado antes de la guerra
UKW B   Reflectores anchos por defecto Heer, Luftwaffe y Kriegsmarine M3
UKW C   Reflector ancho utilizado por la Kriegsmarine M3
UKW D   Reflector ancho utilizado ocasionalmente por la Luftwaffe y la Kriegsmarine. La M4 se convierte en una máquina de tres rotores con reflector ancho.

 

  Wheel - Rotor ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ Notch - Muesca Turnover - Ventana #
Cilindro de entrada ETW ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ      
Rotor I EKMFLGDQVZNTOWYHXUSPAIBRCJ Y Q 1
Rotor II AJDKSIRUXBLHWTMCQGZNPYFVOE M E 1
Rotor III BDFHJLCPRTXVZNYEIWGAKMUSQO D V 1
Rotor IV ESOVPZJAYQUIRHXLNFTGKDCMWB R J 1
Rotor V VZBRGITYUPSDNHLXAWMJQOFECK H Z 1
Rotor Naval M4 VI JPGVOUMFYQBENHZRDKASXLICTW HU ZM 2
Rotor Naval M4 VII NZJHGRCXMYSWBOUFAIVLPEKQDT HU ZM 2
Rotor Naval M4 VIII FKQHTLXOCBJSPDZRAMEWNIUYGV HU ZM 2
Rotor griego Beta ß LEYJVCNIXWPBQMDRTAKZGFUHOS      
Rotor griego Gamma ? FSOKANUERHMBTIYCWLQPZXVGJD      
Reflector estrecho UKW-b ENKQAUYWJICOPBLMDXZVFTHRGS      
Reflector estrecho UKW-c RDOBJNTKVEHMLFCWZAXGYIPSUQ      
Reflector ancho UKW A EJMZALYXVBWFCRQUONTSPIKHGD      
Reflector ancho UKW B YRUHQSLDPXNGOKMIEBFZCWVJAT      
Reflector ancho UKW C FVPJIAOYEDRZXWGCTKUQSBNMHL      
Reflector ancho UKW D RECABLEABLE      

 

Mas información: Identificación de clase y cableado de Rotores

El reflector (Umkehrwalze o UKW en alemán) es una característica única de la máquina Enigma. En los rotores normales, cada letra se puede conectar con cualquier otra letra. Una 'A' podría estar conectada a 'F', mientras que 'F' está conectada a 'K'. En el reflector, las conexiones se realizan en pares de bucles. En el caso del reflector B ancho, la 'A' está conectada a la 'Y', lo que significa que la 'Y' también está conectada a la 'A', lo que da como resultado un cifrado recíproco. La ventaja de este diseño es que el cifrado y el descifrado son posibles con el mismo ajuste y cableado de la máquina. Desafortunadamente, una letra nunca se puede encriptar en sí misma, una propiedad que abrió la puerta al criptoanálisis, facilitando el trabajo a los descifradores de códigos.

Umkehrwalze D, o UKW-D, era un reflector ajustable por recableado para la máquina de cifrado Enigma I. Se presentó en enero de 1944 por la Fuerza Aérea Alemana (Luftwaffe) como una alternativa a los reflectores existentes UKW-B y UKW-C, en un intento de mejorar la seguridad de la máquina Enigma. Una variante especial estaba disponible para su uso en la Enigma Naval M4. También se conoce como UKW Dora.

Los cables como se describe aquí, son para los rotores Enigma de la Wehrmacht (Heer, Luftwaffe y Kriegsmarine) solamente. Los rotores para otras versiones de la máquina Enigma tenían otros cableados internos.

 

Movimiento del rotor con más detalle

Debajo de cada tecla del teclado hay un interruptor de dos posiciones. La tecla debe presionarse completamente antes de que se active el interruptor. La tecla también controla el movimiento del rotor. Cada vez que se presiona una tecla, el rotor más a la derecha realiza un solo paso antes de que se active el interruptor y se encienda una bombilla.

Cada rotor tiene 26 posiciones que llamaremos (A-Z). El índice en los rotores está grabado (ya sea como (A-Z o 1-26) a lo largo del costado de la circunferencia del rotor. Cuando se presiona una tecla, el rotor más a la derecha (rotor 1º) gira en sentido contrario a las agujas del reloj, visto desde el perfil derecho donde se encuentra el cilindro de entrada ETW. Si la letra A fuera visible en la ventana, la letra B será visible la próxima vez que el rotor avance un paso.

Un rotor consta de dos partes principales:

  1. En primer lugar, tenemos el anillo exterior móvil con el alfabeto y la(s) muesca(s) de acarreo (responsable del escalonamiento). Cambiar la posición del anillo exterior se llama la configuración del anillo o Ringstellung y cambiará la posición del anillo del alfabeto y su muesca (punto de rotación), en relación con el núcleo del cableado interno. Esto puede considerarse como la creación de un desplazamiento en la dirección opuesta. La(s) muesca(s) de acarreo de cambio de rotor está(n) fijada(s) al anillo índice. Por lo tanto, el avance del rotor siguiente, a la izquierda, siempre ocurrirá con la misma letra en la ventana, pero con el núcleo del cableado girado.
  2. En segundo lugar, está el núcleo con el cableado interno (el cifrado real) y sus 2 x 26 contactos. Este núcleo está fijado a la gran rueda de pulgar, que se utiliza para establecer manualmente la posición del rotor.

El movimiento del rotor es muy parecido al del odómetro de un automóvil. Si el rotor más a la derecha, en su avance, ha llegado a la muesca de acarreo del anillo, avanzará el siguiente rotor a su izquierda en un paso.

La mayoría de los modelos Enigma están equipados con trinquetes y gatillos (o uñetas) para el acarreo. El primer rotor siempre avanza cada vez que se pulsa una tecla. El 2º y 3º avanzan cuando el anillo del rotor a su derecha llega al punto de muesca. Siempre que se alcanza la posición de una muesca de acarreo, el gatillo se acopla en la mencionada muesca y además esto permite que el gatillo alcance los dientes del trinquete del rotor a su izquierda que avanzará un paso. Este principio se denomina escalonamiento de Enigma, y tiene el extraño efecto secundario de que el rotor central da dos pasos (en sucesivas pulsaciones de tecla) si el rotor que está más a la izquierda también da un paso. Este fenómeno, llamado la anomalía de doble paso, ha sido descrito en detalle por David Hamer en 1997 [3].

 Vista despiezada de un rotor

Pulse en las imagenes para ampliar. Imagenes de Crypto Museum [1]

 

El proceso de cifrado del rotor

Para una mejor comprensión del cifrado del rotor, recomendamos leer primero el Movimiento del rotor con mas detalle

En la pequeña ventana vemos el alfabeto del anillo exterior móvil

El anillo móvil es el campo gris vertical. El núcleo del cableado y la ruedecilla que está fijada en él son blancos (en realidad, el campo blanco no tiene letras). La posición del rotor está indicada por la letra en el marco negro (la pequeña ventana en la cubierta de la máquina). El pequeño campo negro con un puntito -rojo a la derecha del anillo es el pasador de bloqueo, para bloquear la posición del anillo, e indica el establecimiento de anillos.

Sobre la configuracion del anillo: En los rotores, el Ringstellung está marcado por el pasador de bloqueo (Heer y Luftwaffe) o por un punto en el núcleo del cableado (Kriegsmarine) y esta marca muestra la ubicación del primer contacto (A o 01) del núcleo del rotor. Un ajuste de anillo dado, por ejemplo, E o 05 alineará la letra E o el nº 05 en el anillo exterior con el primer contacto del rotor (A o 01), marcado con el pin o el punto. Cuando se cambia la configuración del anillo x posiciones, el cifrado también se desplaza x posiciones. La letra visible en la pequeña ventana de la cubierta de la máquina es la del anillo. La posición del rotor depende de la configuración del anillo Ringstellung. Por eso, no debe confundirse la configuración del anillo con la posición del rotor. El pin o punto que encaja en el anillo determina la posición (A - 01) del rotor.

 

 

1. Ejemplo utilizando el rotor Enigma tipo I (uno romano).

El primer ejemplo muestra cómo el rotor I (con el ajuste de anillo A-01) codifica dos pulsaciones consecutivas de la tecla A. A la izquierda, verá el anillo del rotor I en la posición A (visible en la ventanita). La señal, proveniente de la tecla A pulsada, llega a la posición A, entra en el contacto A del rotor y sale en el contacto E del rotor que está en la posición E del anillo y sale por la posición E.

La combinación de la posición del rotor y su configuración de anillo provoca un cambio de cero posiciones de los contactos de salida.

 

A la derecha, el rotor ha avanzado un paso hacia la posición B. La señal llega nuevamente a la posición A, pero entra ahora en el contacto B y sale en el contacto K. Dado que el rotor completo ha avanzado una posición,la señal del contacto K que se encuentra en la posición K del anillo, ahora sale en la posición J hacia el siguiente rotor.

La combinación de la posición del rotor y su configuración de anillo provoca un cambio de veinticinco posiciones de los contactos de salida.

2. Ejemplo de configuracion del anillo

utilizando el rotor Enigma tipo I (uno romano).

A continuación hay dos ejemplos para explicar la configuración del anillo. A la izquierda, el rotor I tiene una configuración de anillo B-02 (pin o punto en B) y el anillo está en la posición A (A es visible en la pequeña ventana). La señal llega a la posición A, entra en el contacto Z y sale en el contacto J. Debido a la configuración del anillo, el núcleo del cableado se desplaza una posición y también lo hacen los contactos de salida. Por lo tanto, el contacto de salida J ahora está en la posición K y la señal sale en la posición K hacia el siguiente rotor.

La combinación de la posición del rotor y su configuración de anillo provoca un cambio de una posicion de los contactos de salida.

 

A la derecha, tenemos el mismo rotor I con el ajuste de anillo F-06 y el anillo en la posición Y. La señal llega a la posición A, entra en el contacto T y sale en el contacto P. Sin embargo, la combinación de la posición del rotor y su configuración de anillo provoca un cambio de siete posiciones de los contactos de salida. Por lo tanto, el contacto de salida P está ahora en la posición U y la señal sale en la posición W hacia el siguiente rotor.

3. Otro ejemplo utilizando el rotor Enigma tipo IV

El tercer ejemplo muestra cómo el rotor IV (con el ajuste de anillo A-01) codifica dos pulsaciones consecutivas de la tecla A. A la izquierda, verá el anillo del rotor IV en la posición A (visible en la ventanita). La señal, proveniente de la tecla A pulsada, llega a la posición A, entra en el contacto A del rotor y sale en el contacto E del rotor que está en la posición E del anillo y sale por la posición E.

La combinación de la posición del rotor y su configuración de anillo provoca un cambio de cero posiciones de los contactos de salida.

 

A la derecha, el rotor ha avanzado un paso hacia la posición B. La señal llega nuevamente a la posición A, pero entra ahora en el contacto B y sale en el contacto S. Dado que el rotor completo ha avanzado una posición,la señal del contacto S que se encuentra en la posición S del anillo, ahora sale en la posición R hacia el siguiente rotor.

La combinación de la posición del rotor y su configuración de anillo provoca un cambio de veinticinco posiciones de los contactos de salida.

4. Ejemplo de configuracion del anillo

utilizando el rotor Enigma tipo IV (cuatro romano).

A continuación hay dos ejemplos para explicar la configuración del anillo. A la izquierda, el rotor IV tiene una configuración de anillo Y-25(pin o punto en Y) y el anillo está en la posición A (A es visible en la pequeña ventana). La señal llega a la posición A, entra en el contacto C y sale en el contacto O. Debido a la configuración del anillo, el núcleo del cableado se desplaza veinticuatro posiciones y también lo hacen los contactos de salida. Por lo tanto, el contacto de salida O ahora está en la posición M y la señal sale en la posición M hacia el siguiente rotor.

La combinación de la posición del rotor y su configuración de anillo provoca un cambio de veinticuatro posiciones de los contactos de salida.

 

A la derecha, tenemos el mismo rotor IV con el ajuste de anillo X-24 y el rotor en la posición X. La señal llega a la posición A, entra en el contacto I y sale en el contacto Y. Sin embargo, la combinación de la posición del rotor y su configuración de anillo provoca un cambio de dieciocho posiciones de los contactos de salida. Por lo tanto, el contacto de salida Y está ahora en la posición N y la señal sale en la posición Q hacia el siguiente rotor.

 

 

Recuerde que, al presionar una tecla, los rotores avanzan antes de que la señal eléctrica pase por los rotores. Por lo tanto, para examinar el flujo de corriente a través del rotor situado más a la derecha en la posición A, el rotor debe colocarse en la posición Z antes de presionar la tecla (esto también cuenta para los otros rotores si se deben al paso). En los ejemplos anteriores, no se establecen enchufes en el tablero y la señal se ejecuta directamente desde la tecla A, a través del rotor de entrada, hasta el rotor I.

El flujo de la señal, descrito anteriormente, es de derecha a izquierda: la señal, proveniente del plugboard, llega al cilindro de entrada (ETW) del rotor 1º (ubicado en el lado derecho de la base del rotor) y avanza, de derecha a izquierda, por la derecha más, rotor medio 2º, izquierdo 3º (y adicional en la M4 4º). Una vez que la señal ha pasado los tres o cuatro rotores, el reflector (UKW) retorna esta señal a través del rotor (adicional 4º en la M4), izquierdo 3º, medio 2º y derecho 1º a través de otra ruta, causando una segunda confusión de la señal completamente diferente. Es obvio que la combinación de cableado del rotor, posición del rotor y compensación del anillo creó una codificación compleja. Un solo paso de un rotor producirá un camino completamente diferente a través de los tres o cuatro rotores.

Hay una excelente simulación Flash Enigma [8] en línea en el sitio web enigmaco.de que muestra claramente cómo viaja la señal a través de los rotores.

 

El mecanismo de escalonamiento

Cada vez que se presiona una tecla, se cambia la posición de los rotores. Esto da como resultado un cifrado de sustitución diferente cada vez para la misma letra dada. El primer rotor, en el lado derecho, avanza un paso cada vez que se presiona una tecla. El rotor central avanza cada vez que el anillo del rotor a su derecha, el 1º, llega a una muesca de acarreo. El número de avances del rotor central por cada vuelta del rotor a su derecha depende del número de muescas de acarreo asignadas al anillo de este último (El 1º). El avance del tercer rotor, el más lento, depende del anillo del rotor central (el 2º) siguiento el mismo procedimiento antes descrito.

El presionar una tecla (1), desplazará la barra de avance (2) hacia abajo y al eje común de gatillos (4) y sus tres gatillos con resorte (5) hacia arriba. Si el eje común de gatillos (4) se eleva, todos los gatillos (5) se mueven hacia los rotores. Los 2º y 3º gatillos se apoyan a la vez sobre la muesca del anillo del rotor que tiene a su derecha y sobre el trinquete dentado del rotor que tiene a su izquierda. Si el anillo de un rotor está en su posición de muesca, su gatillo podrá penetrar por ella y acceder a través del hueco que esta le deja hasta el engranaje (6) del trinquete del rotor a su izquierda, moviendo tal rotor un paso hacia delante. Si el anillo del rotor a la derecha del gatillo no está en su posición de muesca, el gatillo, viendo su acceso bloqueado, resbalará sobre el anillo del rotor de su lado derecho y le será imposible acceder al trinquete del rotor a su izquierda. Dado que no hay ningún rotor con su anillo a la derecha del primer rotor, el gatillo (1ª) más a la derecha siempre activará el avance del primer rotor con cada pulsación de tecla. Si no hay ninguna tecla pulsada, el eje común de los gatillos (4) obliga a los gatillos (5) hacia los asientos en el fondo de la máquina, apartando a estos (5) de los dientes (6) de los rotores. Esto permite que el operador pueda mover libremente a mano los rotores, en ambas direcciones.

 

Mecanismo de avance, formado por los gatillos (uñetas) (5) y trinquete dentado del rotor (6)

    1. Tecla
    2. Barra de avance
    3. Eje del tablero de mecanismo de avance
    4. Eje de gatillos
    5. Gatillos
    6. Trinquete dentado del rotor en forma de sierra

 

La posición de la muesca es diferente para cada uno de los rotores. En la tabla a continuación podemos ver que el rotor (I) tiene una muesca en la letra Y. Si esta muesca está colocada en su punto de acarreo (frente al gatillo), se verá la letra Q en la ventanita de los rotores de la máquina. Por lo tanto, el rotor situado a la izquierda del rotor (I) avanzará un paso cuando el rotor (I) avance de la Q a la R (los criptoanalistas ingleses utilizaban la frase mnemónica “Royal Flags Wave Kings Above” para recordar las posiciones de los rotores tras el avance). Se debe recordar que los rotores los rotores Kriegsmarine VI, VII y VIII tenían dos muescas. Esto hace avanzar el rotor hacia la izquierda más rápido que los rotores de una muesca.

 Los tres gatillos, que accionan los trinquetes de los rotores, en su eje descansando sobre sus asientos. El eje del gatillo se fija a la barra de avance (forma de L plateada). A la derecha de los gatillos, puede ver el cilindro de entrada fijo ETW.
Mecanismo de avance del tipo de engranaje de la rara predecesora de la Enigma G. Observe la colocación normal del contacto del rotor en lugar de los últimos rotores Enigma G con contactos especiales colocados en zig zag.

 

Rotor I II III IV V VI VII VIII
La muesca esta situada sobre la Y M D R H H - U
Letra que aparece en la ventana Q E V J Z Z - M
El rotor a su izquierda salta cuando el rotor avanza de -> Q->R E->F V->W J -> K Z -> A

Z -> A

M -> N

 

 

 

 

 

Doble paso

El (2º) rotor central da dos pasos (en sucesivas pulsaciones de tecla) si el (3º) rotor que está más a la izquierda también da un paso. Este fenómeno, se conoce como la anomalía de doble paso.

La siguiente tabla debe ilustrar lo que sucede.

El rotor I, está situado a la derecha (también llamada posición 'rápida'). Hace que el siguiente rotor (el II) avance un paso cuando cambia de Q a R.

El rotor II está situado en la posición central. Hace que el siguiente rotor (el III) avance un paso al cambiar de E a F. Ahora observe lo que sucede:

  III II I <-- orden de los rotores
La muesca esta situada sobre la D M Y  
Letra que aparece en la ventana V E Q  
El rotor a su izquierda salta cuando el rotor avanza de -> V->W E->F Q->R  
  A D O
  A D P
  A D Q
  A E R <-- 1er paso del rotor intermedio II
  B F S <-- 2do paso del rotor intermedio II
  B F T
  B F U

 

Los rotores parecen funcionar como un odómetro normal, con el rotor de la derecha (I) siempre avanzando a cada pulsación de tecla y los otros rotores avanzando después de llegar a una muesca de acarreo en el anillo del rotor a su derecha, pero hay una diferencia importante debido al sistema de trinquetes y gatillos. Cuando el rotor rápido (I) cambia de Q a R, hace que el rotor intermedio (II) avance de D a E. En el siguiente paso, el rotor (I) cambia de R a S y el rotor (II) avanza un paso más: de E a F. Al mismo tiempo, el rotor (II) hace que el rotor (III) avance un paso de A a B. Esta anomalía de doble paso reduce el período criptográfico del sistema.

Como puede observar, el paso de Q a R avanza el rotor del medio (II) de D a E, y en el siguiente paso el rotor del medio (II) vuelve a avanzar de E a F, avanzando también el tercer rotor (III) de A a B. Esto es causado por el diseño mecánico de trinquetes y gatillos. Hay tres gatillos y los tres se activan en cada pulsación de una tecla. Cada gatillo está medio posicionado en el anillo de índice (que lleva una muesca) del rotor a la derecha, y medio posicionado sobre los 26 dientes del trinquete del rotor a su izquierda (visto desde el punto del operador).

El anillo de un rotor evita que el gatillo penetre en el engranaje del trinquete del rotor a su izquierda. Cuando por su avance llegamos a una muesca en un anillo (a la derecha del gatillo), el gatillo cae en esa muesca y penetra en los dientes del trinquete del rotor a su izquierda.

Este doble paso causa que el comportamiento de los rotores se aparte del de un odómetro normal. El doble paso ocurre como sigue:

El anillo del primero de los rotores, el más a la derecha, está en su posición de muesca y cuando se pulse una tecla, avanzará y forzará, como se ha visto, el avance de un paso del rotor a su izquierda (el central). Si el anillo de este rotor central ha caído, por su avance, en su posición de muesca, el tercer gatillo se podrá mover, en el siguiente avance hacia el engranaje del trinquete del tercer rotor (el más a la izquierda). Con este paso siguiente, el tercer gatillo empuja el trinquete del tercer rotor (izquierda) y lo avanza, pero también penetrará en la propia muesca del anillo del segundo rotor, avanzando al segundo rotor una segunda vez en la fila.

Tenga en cuenta que un rotor con muesca doble en la posición central también tendrá dos pasos dobles.

El mecanismo del doble paso, como se explica arriba, ocurre en las Enigma que tienen un sistema de avance por trinquetes y gatillos como es el caso de la Wehrmacht (Heer, Luftwaffe y Kriegsmarine). La enigma de cuatro rotores de la Kriegsmarine, utilizada exclusivamente en los submarinos, la M4, se deriva de la versión de tres rotores sin cambiar el mecanismo de avance de los rotores, o añadir un cuarto gatillo. Por lo tanto, puede definirse su posición inicial del cuarto rotor, pero no avanza jamás.

La Enigma G, utilizada por el Abwehr (Inteligencia militar Alemana) tiene un mecanismo diferente.

Algunas máquinas Enigma, como la Zählwerksmaschine A28 y la Enigma G, tienen un reflector giratorio y tres rotores con muescas múltiples, estaban impulsadas por un mecanismo de caja de engranaje con ruedas dentadas. Estas máquinas no sufren la anomalía de doble paso y se comportan exactamente como el odómetro de un automóvil. Tienen la ventaja adicional de que se pueden volver a retrasar, en caso de un error tipográfico, por medio de una manivela, mientras que en otras máquinas Enigma, sus rotores solo se pueden mover hacia adelante.

La característica de paso doble se describe en un artículo de David Hamer [3].

 

Steckerbrett - La placa de conexiones

En 1930, el plugboard o Steckerbrett se introdujo en la primera versión de la Enigma Wehrmacht. Las variantes de la Enigma (Wehrmacht de Servicio, M3 y M4) estaban equipadas con una placa de conexión (Steckerbrett) en la parte frontal de la máquina, que permitía intercambiar cualquier par de letras. Para este fin, normalmente se suministraron 12 cables de conexión: 10 para ser utilizados en Steckerbrett y 2 piezas de repuesto que se almacenaron dentro de la tapa superior de la caja.

Cada letra del (Steckerbrett) tiene dos conectores hembra con una entrada ancha (la superior que va la teclado) y otra estrecha (la inferior que va al ETW). Por lo tanto, cada pack de cable tiene enchufes de doble punta con una clavija gruesa y delgada, lo que evita que se inserten al revés.

Sin ninguna clavija insertada (teclas Q y E), la corriente pasa desde los interruptores, controlados por el teclado (tecla Q y tecla E), directamente hasta el cilindro de entrada (también llamado ETW, Entreittwalze) (4). El insertar un cable entre dos conexiones (ejemplo, W y R y T y Z) del panel implica el intercambio de las dos letras conectadas antes de que la corriente penetre en el rotor de entrada. El tablero de conexiones fue una mejora importante de la potencia de encriptación de las máquinas.

Cada letra tiene dos conectores. El insertar un cable implica el desconectar el conector superior, que va al
teclado y el conector inferior, que va al rotor de entrada. El otro extremo del cable se conecta en la toma de
otra letra del panel, invirtiendo las conexiones entre las dos letras. La corriente debe atravesar el panel de
conexiones en su camino hacia los rotores y otra vez más, en su regreso hacia las bombillas. Esto no afecta la reciprocidad de la máquina (reversibilidad) y una letra aún no puede codificarse en sí misma.
Haga Click en las imagenes para ampliar

El plugbord fue una mejora importante en la fortaleza del cifrado de las máquinas.

Las imagenes de abajo muestran un enchufe de doble punta con una clavija gruesa y delgada. Intercambiar las letras por parejas significa que si A se transpone a Z, lo contrario también es cierto: Z se transpone a A. Esto se denomina auto reciprocidad. Comparado con un Steckerbrett de un solo extremo, esto reduce la cantidad total de combinaciones de cables posibles.

La misma auto reciprocidad fue explotada por Gordon Welchman al mejorar la Bombe de Turing, resultando en tiempos más pequeños empleados por la Bombe al descifrar diariamente los códigos de la Enigma. Esto eliminó efectivamente el Steckerbrett de la ecuación.

Con 26 letras y, por lo tanto, 26 enchufes en el Steckerbrett, se podrían instalar un máximo de 13 cables de conexión. Se podía usar cualquier cantidad de cables entre 0 y 13, y se alcanzaría la cantidad máxima de combinaciones cuando el número de cables de conexión fuera diferente cada día. Sin embargo, en la práctica, el procedimiento de operación alemán generalmente instruía el uso de 10 cables. El número total de combinaciones para cada número de cables se calcula de la siguiente manera [4]:

 

 

Cables (n) Posibles combinaciones
0 1
1 325
2 44,850
3 3,453,450
4 164,038,875
5 5,019,589,575
6 100,391,791,500
7 1,305,093,290,000
8 10.767.019.640,000
9 53,835,098,190,000
10 150,738,274,900,000 <- La cantidad más común de cables
11 205,552,193,100,000 <- Optimo matemático
12 102,776,096,500,000
13 7,905,853,580,550
Total 532,985,208,200,000

 

La tabla de la izda. muestra el número de combinaciones para cada número de cables:

 

En la tabla, puede ver que, teóricamente, es posible multiplicar el número de posibilidades de una máquina sin Steckered (aproximadamente 71 millones) con más de 500 millones de combinaciones de Stecker. Sin embargo, como los alemanes siempre usaron exactamente 10 cables, el factor de multiplicación sería "solo" de 150 millones de millones, dando aprox. 180 millones de millones de permutaciones.

También tenga en cuenta que el óptimo matemático está en 11 cables, no en 10. Curiosamente, el número de posibilidades disminuye cuando se utilizan más de 11 cables. Hubiera sido mucho mejor, sin embargo, no restringir la cantidad de cables y usar todas las combinaciones posibles.

 

Accesorios

Los siguientes accesorios se usaron en asociación con la M4. Haga clic en cualquiera de las miniaturas a continuación para ir directamente a la sección correspondiente:
Rotores Rotor adicional ß Rotor adicional ? Reflector UKW-D Llave Batería Schreibmax
Imagenes de Crypto Museum [1]

Panel de bombillas remoto

Otro accesorio fue el panel de bombillas remoto. Si la máquina estaba equipada con un panel extra, la caja de madera de la Enigma era más ancha y podía almacenar el panel adicional. Había una versión del panel de bombillas diseñado principalmente para las Enigma M4 llamado Lesegerät ( dispositivo de lectura) que se podía conectar después, pero que requería, al igual que con la Schreibmax, que se quitasen todas las bombillas de la Enigma, y se colocaba en su lugar un conector grande. El panel remoto hizo posible que una persona leyera el texto descifrado, sin darle acceso al operador.

Aparte de las máquinas de la Wehrmacht, la Enigma Swiss-K era la única máquina que se suministra con un panel adicional de bombillas directamente conectado a la máquina.

 

Uhr

Durante la Segunda Guerra Mundial, los alemanes hicieron varios intentos para hacer la Enigma más segura. En julio de 1944, la Luftwaffe alemana ideó un dispositivo inteligente llamado Enigma Uhr, que se introdujo sin previo aviso de ningún tipo. Estaba unido al costado de una Enigma I y conectado directamente al Steckerbrett.

El Uhr era una pequeña caja que contenía un interruptor con 40 posiciones. Reemplazó los cables de enchufe predeterminados. Después de conectar los enchufes, como se determina en la hoja de clave diaria, el operador puede girar el interruptor a una de las 40 posiciones, cada posición resulta en una combinación diferente de cableado de enchufe.

La mayoría de estas conexiones de cable no son en pares, a diferencia de los cables predeterminados.

El Uhr solo se puede conectar a la Enigma I. Las máquinas navales M3 y M4 no admitian el Uhr por la diferencia de longitud en las clavijas de los enchufes. Ver las diferencias entre la Enigma M3 y Enigma I.

? Más información

 

Permutaciones

El número total de configuraciones posibles de la máquina Enigma se puede calcular de varias maneras. Una descripción detallada de las matemáticas detrás de la Enigma se puede encontrar en The Cryptographic Methematics of Enigma, distribuido por la NSA en 1996 [5]. En esta publicación, se supone que el cableado del rotor es desconocido, lo que aumenta en gran medida la cantidad de configuraciones posibles.

De acuerdo con el Principio de Kerkhoffs, sin embargo, deberíamos suponer que un posible atacante tiene pleno conocimiento del sistema, incluido su cableado. Por lo tanto, para hacer una estimación más realista del número de configuraciones posibles, suponemos que el atacante conoce el cableado de las ruedas, el cilindro de entrada (ETW) y el reflector (UKW). Por lo tanto, solo tenemos que considerar la configuración posible de los rotores y la configuración del Steckerbrett. Primero veamos los rotores:

Español Alemán Cálculo Total
Orden del rotor en los huecos Walzenlage 5 x 4 x 3 60
Configuración del anillo Ringstellung 26 x 26 676 X
Posición de salida Grundstelling 26 x 26 x 26 17,576 X
    Total 712,882,560

 

Tenga en cuenta que el Ringstellung del rotor más a la izquierda no tiene ningún efecto ya que su muesca no puede mover el rotor hacia la izquierda. A continuación, tenemos que tener en cuenta el Steckerbrett, y suponemos que los alemanes siempre usaron exactamente 10 cables en el Steckerbrett. Esto lleva a la multiplicación:

       712,882,560
       150,738,274,900,000 x
       107,458,491,300,000,000,000,000 ˜ 1,07 x 10 23 ˜ 2 76 = 76 bits

Comparado con el encriptado de la computadora moderna, esto sería el equivalente a 76 bits; que es todo un logro para su época. Si consideramos la Enigma naval de 4 rotores (M4), debemos tener en cuenta lo siguiente. La M4 y un rotor adicional a la izquierda de los tres rotores estándar. Este rotor no se puede intercambiar con los otros rotores. Además, no se mueve durante el encriptado. La Armada tenía un juego de 8 rotores para elegir. Esto lleva a la siguiente tabla:

Español Alemán Cálculo Total
Orden del rotor en los huecos Walzenlage 8 x 7 x 6 336
Configuración del anillo Ringstellung 26 x 26 676 X
Posición de salida Grundstelling 26 x 26 x 26 x 26 456,976 X
    Total 103,795,700,700 
       103,795,700,700
       150,738,274,900,000 x
       15,645,956,330,000,000,000,000,000 ˜ 1.56 x 10 25 ˜ 2 84 = 84 bits

Si multiplicamos esto con el resultado de Steckerbrett, obtenemos lo siguiente:

Esto hace que la variante de 4 rotores sea significativamente más fuerte que la máquina de 3 rotores. En la práctica, el número total de combinaciones es menor que el número calculado aquí, ya que hubo varias restricciones impuestas a la selección de los rotores. Por ejemplo: la Armada siempre usó al menos uno de sus rotores extra (VI, VII y VIII) y este rotor adicional nunca debería aparecer en la misma posición en dos días sucesivos.

? Referencia Crypto Museum [1]
? Vea también Seguridad Matemática

 

Diferencias en los modelos de la Enigma

Al examinar las diferentes versiones de Enigma, se pueden observar las siguientes diferencias:

  • Steckerbrett
    Algunos modelos tienen un panel de conexión y otros no. La cantidad máxima de cables de conexión es 13 (ya que tenemos 26 letras), pero la cantidad de cables suministrados con la unidad varía. El mayor número de permutaciones se logra con 11 cables de conexión. El Steckerbrett fue utilizado exclusivamente por la Wehrmacht alemana y no apareció en ningún otro modelo.
  • Mapeo ETW
    El Eintrittswalze (ETW) se puede mapear de forma lineal: ABCDEFGH ... etc., pero también en el orden de las teclas del teclado: QWERTZUIO ... En la máquina Enigma japonesa, la Tirpitz, los contactos de ETW estaban organizados de forma aleatoria: KZROUQHY ...
  • Números o letras
    Algunas rotores tienen números (01-26) en su perímetro, mientras que otros llevan letras (A-Z). Inicialmente, todas las máquinas Enigma usaban letras (A-Z) en sus rotores. Este es definitivamente el caso de todas las máquinas Enigma comerciales producidas antes de la Segunda Guerra Mundial. Cuando la Wehrmacht adoptó la máquina para uso militar, agregaron un Steckerbrett (ver arriba) y cambiaron las letras de las ruedas en numeración (01-26). Las (más tarde) máquinas navales, sin embargo (M3 y M4), tenían letras de nuevo.
  • Número de rotores diferentes
    La mayoría de los modelos tienen 3 rotores giratorios, pero la M4 tiene un 4º rotor. Además, algunos modelos tienen una gama de rotores (por ejemplo, 8) para elegir. Los rotores pueden colocarse en la máquina en cualquier orden particular. En una Enigma M4 (una máquina de 4 rotores), el rotor adicional no se mueve automáticamente, sino que se puede establecer manualmente en una posición inicial. Además, el rotor adicional no puede intercambiarse con los otros tres rotores ya que es un rotor 'estrecho'. Se suministraron 2 rotores estrechos Zusatzwalze, que funcionaban exclusivamente como 4º rotor, con dos UKW (estrechos también b y c). Fue necesario suministrar los UKW b y c (estrechos), para poder alojar al 4º rotor adicional Beta (ß) o Gamma (?), de ahí el nombre Griechenwalze (rueda griega). Sin embargo, se pueden usar en cualquier combinación. El 4º rotor de una Enigma Abwehr (serie G) es accionado por los otros rotores, debido a la diferencia mecánica de este modelo.
  • Mapeo y configuración del UKW
    Algunos modelos tienen más de un UKW disponible. En la mayoría de los modelos, el UKW es fijo, pero en algunos casos el UKW puede tener una posición inicial. Además, los modelos G tienen un UKW móvil (el 4º rotor), lo que significa que el 4º rotor (UKW) se puede mover por las muescas del rotor de al lado.
  • Cableado del rotor
    Aunque el cableado de los rotores I a V era idéntico para todas las máquinas Enigma militares durante la Segunda Guerra Mundial, otras versiones usaban un cableado diferente. Este cableado podría ser diferente para cada cliente.
  • Número de muescas de acarreo en cada rotor
    En el diseño básico, cada rotor tiene una muesca que, después de una vuelta completa del rotor, hace que el siguiente rotor avance en una posición. Algunas versiones tienen dos o más muescas en cada rotor, lo que provoca cambios más frecuentes en el rotor siguiente. Los tres rotores de la Enigma-G tienen 11, 15 y 17 muescas respectivamente.
  • Paso simple o doble
    Como resultado del principio mecánico del mecanismo de escalonamiento, el rotor central "sufre" de una anomalía de doble escalón, descrita en un artículo de David Hamer [3]. La Enigma-G, que utiliza una caja de engranajes en su lugar, no sufre esta anomalía.
  • Fabricantes
    Antes y durante la Segunda Guerra Mundial, las máquinas Enigma fueron construidas por varios fabricantes. Aunque estas máquinas eran matemáticamente compatibles, existen algunas diferencias estéticas. Además, existen diferencias físicas entre los rotores estrechos de algunos fabricantes.

 

Debilidades

El diseño básico de la Enigma tiene una serie de debilidades que fueron explotadas por los descifradores aliados de Bletchley Park durante la Segunda Guerra Mundial:

  • Una letra nunca puede ser codificada en sí misma
    Una de las propiedades clave del diseño de Enigma es el hecho de que una letra nunca se puede codificar en sí misma. En otras palabras: cuando se presiona la letra A, todas las bombillas del panel de bombillas pueden encenderse, excepto la letra A en sí misma. Esta propiedad tiene su causa en el hecho de que se utiliza un reflector (UKW).
  • Paso regular de los rotores
    En la mayoría de las máquinas Enigma, el rotor más a la derecha debe completar una vuelta completa antes de que el rotor a su izquierda avance en una posición. Como resultado, el 2º rotor solo da pasos una vez cada 26 caracteres y el 3º rotor casi nunca se mueve. Esto hace que la Enigma sea más predecible. Algunas variantes de Enigma (como la Enigma T ) tenían muescas de acarreo múltiples y la Zählwerksmaschine (Enigma G) incluso presentaba un mecanismo de engranajes dentados para causar escalones irregulares.
  • Doble paso del rotor medio
    Bajo ciertas circunstancias, el rotor central puede realizar dos pasos en dos pulsaciones de tecla posteriores. Esto efectivamente reduce a la mitad el período de cifrado. La característica de paso doble se describe en un artículo de David Hamer [3].
  • 4º rotor no se mueve
    En la Enigma M4 Naval, el rotor adicional (Zusatswalze) se puede establecer en cualquiera de las 26 posiciones al comienzo de un mensaje. Durante el cifrado, sin embargo, el rotor nunca se mueve. Junto con el UKW b y c, este rotor se puede considerar como un selector de 26 posiciones diferentes del UKW.
  • 2 muescas en los rotores navales adicionales
    Los tres rotores navales extra (VI, VII y VIII) tienen cada una dos muescas de acarreo para causar una rotación de rotor más frecuente. Sin embargo, como 2 es un primo relativo de 26 y debido a que las dos muescas están posicionadas una frente a la otra, el período de cifrado se reduce a la mitad.
  • Uso obligatorio de rotores navales extra
    Si el operador pudiera elegir tres rotores de los 8 disponibles en un día determinado, habría 336 posibles combinaciones de rotores diferentes. Sin embargo, en la práctica, la Marina recibió instrucciones de usar al menos un rotor naval extra cada día (VI, VII o VIII) y de que el rotor seleccionado no se utilizase en dos días sucesivos.
  • Número de cables fijos en el Steckerbrett
    El Steckerbrett tiene 26 enchufes, uno para cada letra del alfabeto. Se usaron cables para intercambiar pares de letras. Si se omite un cable, esa letra no se intercambiará. En teoría, sería posible cualquier cantidad de cables entre 0 y 13, con 11 cables produciendo la mayor cantidad de combinaciones. En la práctica, los procedimientos requerían el uso de un número fijo de cables (10 en la mayoría de los casos), lo que reduce en gran medida el número máximo de posibilidades.
  • Las letras siempre se intercambian en pares en el Steckerbrett
    Cada cable de conexión en el Steckerbrett intercambia un par de letras. Esto reduce el número máximo de combinaciones, en comparación con un Steckerbrett de un solo extremo. Aunque se intentó con un cable de una sola clavija en cada extremo en 1927, se pensó que era demasiado propenso a cometer errores.

 

Referencias

  1. Crypto Museum Working principle of the Enigma y Fotografías
  2. Dirk Rijmenants Technical Details of the Enigma Machine
  3. David Hamer: acciones involucradas en el 'doble paso' del rotor medio
    Cryptologia, enero de 1997, volumen XX, número 1.
  4. Arthur Bauer, Funkpeilung als alliierte Waffe gegen Deutsche U-Boote 1939-1945.
    ISBN: 3-00-002142-6. Los Países Bajos, 1997. Alemán. pag. 33.
  5. Dr. A. Ray Miller, Las Matemáticas Criptográficas de Enigma
    NSA. Centro de Historia Criptológica. ESTADOS UNIDOS. 1996. 3ª edición 2002.
  6. José Manuel Sánchez Muñoz Descifrando Enigma. La Epopeya polaca
    Lecturas Matemáticas Volumen 34 (1) (2013), páginas 85–130 ISSN 0120–1980
  7. Proyecto de réplica Enigma - Enigma nachbauprojekt
  8. Sitio web enigmaco.de Simulación Flash Enigma en línea

 

Más información

 

 

 




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