Procedimientos para los mensajes Enigma

Contenido

 

Los procedimientos del Heer y la Luftwaffe

Con el propósito de garantizar comunicaciones seguras, los alemanes Heer (Ejército) y Luftwaffe (Fuerza Aérea) usaron procedimientos estándar para transmitir y recibir mensajes. Para que un mensaje pudiera ser encriptado y desencriptado correctamente, tanto el emisor como el receptor del mismo debían configurar sus Enigma exactamente del mismo modo. Para que un mensaje sea cifrado y descifrado correctamente, tanto el emisor como el receptor deben configurar su Enigma exactamente de la misma manera. Esta configuración se distribuyó en hojas clave. Por razones de seguridad, diferentes partes de las fuerzas armadas tenían su propia red, con diferentes hojas clave y una red con su propio nombre en clave.


Cada libro de código contenía la información siguiente:

  • Tag - Datum: Día que se utiliza invertido.

Denominaremos "indicador de clave", o sencillamente "clave", al conjunto de parámetros que se precisan para ajustar el mecanismo de la máquina Enigma. El indicador de clave está constituido por los siguiente elementos:

  • Walzenlage: El orden de los rotores en los huecos de la máquina. Ejemplo en una M4
  • Ringstellung: El ajuste de los anillos alfabéticos.La posición relativa del anillo respecto al núcleo del rotor, para cada uno de los rotores utilizados.
  • Steckerverbindungen: Los pares de letras que se intercambiarán en el Steckerbrett (tablero de conexiones).
  • Kenngruppen: Grupos para identificar la clave del receptor.

Grundstellung: Es el ajuste básico de los rotores Ej. Z D K Q en una máquina de 4 rotores. La posición inicial de los rotores, dependiendo de los datos de la tabla del libro de códigos, la obtenemos como se detalla más abajo.

Las hojas de claves se distribuyeron de antemano y contenían las configuraciones básicas para todo un mes, por día. Por lo general, los libros de código estaban bajo la custodia de un oficial que era el responsable de configurar todos los ajustes de la Enigma como por ejemplo los rotores, los anillos de los rotores y el panel de conexiones etc. Tras eso, podía bloquear el frontal de la máquina con una llave. El operador de radio, lo único que podía hacer era configurar la posición inicial de los rotores.

Ejemplo de la tabla de un libro de código:

GEHEIM! Sonder-Maschinenschlussel
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Datum   Walzenlage   Ringstellung   Steckerverbindungen   Kenngruppen
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
31   I II V   06 22 14   PO ML IU KJ NH YT GB VF RE DC   xsz fdc ltg glp
30   III IV II   17 04 26   BN VC XS WQ AZ GT YH JU IK PM   chf xap lof lax
29   V I III   15 02 09   ML KJ HG FD SQ TR EZ IU BV XC   oeh mdg nbx uip
                                                 

 

Algunas hojas clave de la Enigma Wehrmacht (haga clic para agrandar):

Army Staff Machine Key No 28
Special Machine key BGS

 

Quizás se pregunte por qué se invierte el orden de los días. La razón es bastante simple. El oficial, responsable de entregar la llave para ese día, podría arrancar el día actual en la parte inferior de la hoja y entregársela al operador de radio para configurar la máquina. Después de ser usada, la destruía para evitar dar pistas sobre los mensajes.

 

El Kenngruppen

Grupos para identificar la clave del receptor.

Para identificar la clave que se utiliza para un mensaje en particular, el operador tenía que insertar un grupo de cinco letras llamado Buchstabenkenngruppe (grupo de identificación de letras) como el primer grupo del mensaje.

El Buchstabenkenngruppe se compone de:

  • dos letras seleccionadas al azar y
  • uno de los cuatro posibles Kenngruppen de tres letras en la hoja clave para ese día.

Si tomamos el día 31 de la clave 28 del Personal del Ejército (imagen arriba izda), vemos el Kenngruppen JKM, OGI, NCJ y GLP. En este caso, algunos ejemplos de un Buchstabenkenngruppe correcto son FDJKM, KVOGI o QNNCJ. ¡Este grupo de cinco letras al comienzo del mensaje no se debe cifrar con el resto del mensaje! Si un mensaje se divide en varias partes, el operador tiene que insertar otro Buchstabenkenngruppe para cada parte del mensaje. Al contar las letras para el encabezado del mensaje, se deben incluir las cinco letras del Buchstabenkenngruppe. El operador receptor reconocia de inmediato qué clave debía aplicarse mirando las tres últimas letras del primer grupo.

 

La Clave del Mensaje

Los ajustes de configuración de la máquina eran válidos sólo para un día. El utilizar los mismos ajustes para un gran número de mensajes sería arriesgar la seguridad, al facilitar el criptoanálisis. Por lo tanto, cada mensaje era enviado con un indicador o posición inicial diferente, elegida al azar por el operador. A esto se le llamó “La clave del mensaje”.


Antes de 1940, los militares alemanes utilizaban la clave diaria y la configuración inicial de acuerdo al libro de códigos. El operador seleccionaba un mensaje inicial de tres caracteres, que era la clave del mensaje entero. Esta clave del mensaje era encriptada dos veces, para evitar errores. Como ejemplo, el trigrama GHK está codificado dos veces, lo que da como resultado XMC FZQ. A continuación, el operador movía los rotores a la posición inicial de GHK y encriptaba el mensaje. Los dos trigramas, que son la clave de mensaje codificado, se transmitian junto con el mensaje. El receptor establecía su máquina en la posición inicial, como se describe en el libro de códigos, y decodifica los trigramas XMC FZQ en la clave de mensaje GHK. A continuación, establece la clave de mensaje GHK como posición inicial en su máquina, para seguir decodificando el resto del mensaje. Sin embargo, seguir este procedimiento implicaba una grieta importante en la seguridad. La clave del mensaje es encriptada dos veces seguidas, lo que por medio del criptoanálisis revelaba una relación entre los caracteres primero y cuarto, segundo y quinto y tercero y sexto. Aún más, para cada clave inicial de ese día se utilizaban la misma configuración de rotores y la misma clave inicial (las prescritas en el libro de códigos). Esta falla en la seguridad permitió que la Polish Cipher Bureau (La Oficina de Cifrado Polaca) rompiera los mensajes Enigma de anteguerra

Sin embargo, los criptólogos alemanes estaban al tanto de la falla de seguridad y, a partir de 1940, la Wehrmacht cambió los procedimientos clave del mensaje para aumentar la seguridad. Los operadores de radio de la Wehrmacht ahora seleccionan para cada mensaje una nueva posición de inicio elegida al azar o Grundstellung , digamos WZA , y una clave de mensaje aleatorio o Spruchschlüssel , digamos SXT . Puestos los rotores en la posición inicial aleatoria WZA y codificaba la clave de mensaje aleatorio SXT. Supongamos que el resultado fue UHL. Establecía la clave de mensaje SXT como inicio y encriptaba el mensaje. A continuación, transmite la posición de inicio aleatorio WZA , la clave de mensaje codificada UHL y el mensaje. El receptor configura la posición de inicio según el primer trigrama WZA y decodifica el segundo trigrama UHL para obtener la clave de mensaje SXT . A continuación, usa la clave de mensaje SXT como inicio para decodificar el mensaje real. Si un mensaje se divide en varias partes, el operador debe insertar una nueva posición de inicio y una clave de mensaje para cada parte del mensaje.

Ejemplo de un mensaje típico de la Wehrmacht en cuya primera línea (la cabecera) iba el doble trigrama:


1230 = 3tle = 1tl = 250 = WZA UHL =                      
FDJKM LDAHH YEOEF PTWYB LENDP
MKOXL DFAMU DWIJD XRJZY DFRIO
MFTEV KTGUY DDZED TPOQX FDRIU
CCBFM MQWYE FIPUL WSXHG YHJZE
AOFDU FUTEC VVBDP OLZLG DEJTI
HGYER DCXCV BHSEE TTKJK XAAQU
GTTUO FCXZH IDREF TGHSZ DERFG
EDZZS ERDET RFGTT RREOM MJMED
EDDER FTGRE UUHKD DLEFG FGREZ
ZZSEU YYRGD EDFED HJUIK FXNVB

 

El mensaje fue creado a las 12h30, consta de tres partes (3 teile), de las cuales esta es la primera, y contiene 250 caracteres (Buchstabenkenngruppe incluido). WZA es la posición de inicio (Grundstellung) para descifrar la clave de mensaje cifrada (Spruchschlüssel) UHL. El Buchstabenkenngruppe FDJKM demuestra que la clave que se utilizó es la que tiene Kenngruppe JKM.

 

Procedimientos de la Kriegsmarine

Los procedimientos de la Kriegsmarine para el envío de mensajes con la máquina de cifrado Enigma eran bastante más compejos y elaborados que los procedimientos del Heer y la Luftwaffe. Las hojas de códigos de la Kriegsmarine consistían en dos partes.

- La primera hoja, llamada Schlüsseltafel M Algemein - Innere Einstellung (ajustes internos), contenía las configuraciones para los tres rotores y sus anillos, para el 4º rotor Zusatzwalze, Beta (ß) o Gamma (?), más su anillo y para el reflector estrecho b o c. Esto solo para los días impares de un mes.

- La segunda hoja, llamada Schlüsseltafel M Algemein - Aussere Einstellung (configuración externa), contenía la disposición de las conexiones en el
panel frontal Steckerbrett y Grundstellung (posición inicial básica) para cada día del mes.

Existia una clave adicional para los oficiales y un Schlüssel especial M NIXE que se utilizaba para la comunicación privada entre el capitán y un submarino del comando U-Boat, sin que otros U-Boats pudieran leer el mensaje.

Ejemplos de claves Kriegsmarine TRITON y Sonderschlüssel (clave especial) NIXE (haga clic para ampliar).

Ajustes internos "TRITON"
Ajustes externos "TRITON"
Schlüssel M "TRITON" Officer
Sonderschlüssel M "NIXE"

Imagenes con Copyright, cortesia de Frode Weierud

 

Kenngruppen de la Kriegsmarine

El sistema de Kenngruppen de la Kriegsmarine era completamente diferente al sistema Kenngruppen del Heer y la Luftwaffe. Además de las hojas clave, la Kriegsmarine utilizaba un Kenngruppenbuch en sus redes de cifrado principales para determinar la clave del mensaje. Este Kenngruppenbuch no debe confundirse con el Kenngruppenheft para señales cortas (véase Kurzsignalen) que tiene un propósito completamente diferente. El Kenngruppenbuch contenía las siguientes partes:

  • Zuteilungsliste (una lista de asignación) que le decía al operador qué tabla debía usar para una red de cifrado en particular. Esta lista constaba de dos partes. La primera parte mostraba el número de la tabla, dado el nombre de las redes de cifrado, y la segunda parte mostraba las diferentes redes de cifrado, dado el número de la tabla.
  • Tauschtafelplan (puntero de tabla) le decía al operador qué columna de una tabla se usaba para seleccionar los trigramas requeridos.
  • Spalten (columnas) con los Kenngruppen (grupos de indicadores y cifrado).

El operador tenía que seleccionar dos Kenngruppen o trigramas de tres letras del Kenngruppenbuch:

  • Schlüsselkenngruppe (grupo de indicadores clave) para identificar la clave utilizada
  • Verfahrenkenngruppe (grupo de indicadores de cifrado) para obtener la clave de mensaje

Ambos, Schlüsselkenngruppe y Verfahrenkenngruppe tenían sus propias tablas según lo determinado en el Zuteilungsliste.

Con la Enigma en el Grundstellung (la posición básica para ese día) el operador mecanografíaba en el Verfahrenkenngruppe. El resultado sería la clave de mensaje, utilizada como posición de inicio para cifrar el mensaje. Los dos trigramas juntos (Schlüsselkenngruppe y Verfahrenkenngruppe) eran el indicador del mensaje.

Finalmente, este indicador de mensaje sufre un cifrado de sustitución adicional con una tabla de bigrama llamada Doppelbuchstabentauschtafel o tabla de conversión de doble letra (véase la siguiente sección más adelante).

Imágenes del Kenngruppenbuch (haga clic para ampliar)

Kenngruppenbuch
Instrucciones
Tabla de selección para radio
Selección de columna por fecha
Kenngruppen Table 681

 

  • Los mensajes de la Enigma de la Kriegsmarine se formateaban en grupos de cuatro letras.
  • Algunos mensajes se codificaban con el libro de código Kurzsignalheft o el Wetterkurzschlüssel, antes de la encriptación con la Enigma.
  • El Kurzsignalheft (libro de señales cortas) convertía palabras, números, todo tipo de expresiones, frases operativas y técnicas en códigos de cuatro letras.
  • La Wetterkurzschlüssel (clave de señal de tiempo corto) convertía un informe meteorológico completo en un código de 23 o 24 letras.

? Para más información sobre Kurzsignale, vea también Procedimientos de Kurzsignale.

 

La tabla de Bigrama

Los indicadores de mensajes de la Kriegsmarine (Schlüsselkenngruppe y Verfahrenkenngruppe juntos) se codificaban con una tabla de bigrama llamada Doppelbuchstabentauschtafel o tabla de conversión de doble letra. Un conjunto de tablas de bigrama consistía en nueve tablas diferentes, etiquetadas de A a J. Un calendario determinaba cuál de las tablas de sustitución se usaba en un día en particular. La tabla de bigrama era recíproca, lo que significa que si un bigrama AB estaba codificado en KW, el bigram KW también decodificaría a AB. El operador escribia los dos trigramas del indicador de mensaje uno debajo del otro, pero agregaba una letra ficticia al azar al comienzo del primer trigrama y una letra ficticia al final del segundo trigrama. Para codificar, los bigramas se tomaban verticalmente del indicador de mensaje y se codificaban de acuerdo con la tabla de bigrama.

Como ejemplo, codificaremos el indicador de mensaje HLG KQK con la tabla de Bigrama "Fluss".

Las letras aleatorias ficticias, en nuestro ejemplo A y Z, se agregan al trigrama Schlüsselkenngruppe HLG y Verfahrenkenngruppe KQK:

AHLG
KQKZ

Codificación con la tabla de bigrama Doppelbuchstabentauschtafel B:

AK = BD HQ = BJ LK = EM GZ = EJ

El indicador de mensaje resultante: BDBJ EMEJ

Doppelbuchstabentauschtafel für Kenngruppen Tafel B - desde la A hasta la M

(Click para agrandar)

 

El operador receptor decodificó las ocho letras del indicador de mensaje con la ayuda de su tabla de bigrama. El primer trigrama resultante le mostraría la clave adecuada. Luego, con los rotores en Grundstellung, escribiría el segundo trigrama. El trigrama resultante era la clave de mensaje recuperada. Configuraba esta clave de mensaje como posiciones del rotor y finalmente descifraba el resto del mensaje. El ejemplo anterior se utilizó en la Enigma M3 de 3 rotores. El procedimiento para la Enigma M4 de cuatro rotores era idéntico, pero utilizaba las cuatro letras en lugar de tres y una letra al azar.

Formato típico de un mensaje de la Kriegmarine:

BDU 1540/8/107 24
BDBJ EMEJ DERH RFRS OQRV DTYH QWBV HILS CXHR OPOD
GTQL DDHI KFTG EDZS WXQS EDFR HGYG EDZZ UYQV DTYY
EDGH KIRM BDBJ EMEJ

 

El mensaje es para BDU, se crea a las 15h40 el día 8, tiene el número de serie 107 y consta de 24 grupos. Al comienzo del mensaje, tenemos el indicador de mensaje BDBJ EMEJ, que se repite al final del mensaje. La longitud del grupo de cuatro letras y la repetición del indicador de mensaje al final fueron características para los mensajes navales.

El procedimiento de la Marina descrito anteriormente fue utilizado por las principales áreas de cifrado naval. Muchas redes de cifrado, utilizadas en áreas menos importantes, como en el Mar Negro, los Balcanes y el Lejano Oriente, no usaron este procedimiento complejo con Kenngruppenbuch para seleccionar claves de mensaje. En su lugar, aplicaron el inseguro sistema "throw-on" con una clave de mensaje cifrada doble que fue eliminada por la Wehrmacht en 1940.

? Vea también Tablas de Bigramas

 

Procedimientos y abreviaturas

El Heer y la Luftwaffe transmitieron sus mensajes siempre en un grupo de cinco letras. Para hacer más difícil el criptoanálisis, estaba prohibido usar más de 250 caracteres en un solo mensaje. Los mensajes más largos se dividieron en varias partes, cada parte usa su propia clave de mensaje. La máquina Enigma solo podía procesar letras. Por lo tanto, los números se escribiany las puntuaciones se reemplazaban por combinaciones de letras raras.La Wehrmacht usó las siguientes abreviaturas:

KLAM = Paréntesis
ZZ = Coma
X = Punto final (final de la oración)
YY = Punto o punto
X **** X = Comillas invertidas

  • El signo de interrogación (Fragezeichen en alemán) se abreviaba generalmente como FRAGE, FRAGEZ o FRAQ.
  • Los nombres, lugares, etc. extranjeros se delimitaban dos veces con "X", como en XPARISXPARISX o XFEUERSTEINX.
  • Las letras CH se escribian como Q. ACHT se convirtía en AQT, RICHTUNG se convirtía en RIQTUNG.
  • Los números se escribieron como NULL EINZ ZWO DREI VIER FUNF SEQS SIEBEN AQT NEUN
  • Se prohibió cifrar la palabra "NULL" varias veces seguidas, por lo que utilizaron CENTA (00), MILLE (000) y MYRIA (0000). Algunos ejemplos: 200 = ZWO CENTA, 00780 = CENTA SIEBEN AQT NULL.

Para que el criptoanálisis sea aún más difícil, se introdujeron algunas complicaciones en los procedimientos del mensajes de la Wehrmacht durante la guerra. Dado que el tercer rotor, el más a la izquierda, solo avanzaba cada 676 pulsaciones de teclas, este rotor no tuvo mucho efecto durante el cifrado (dichos mensajes largos estaban prohibidos por razones de seguridad). Sin embargo, el operador podría cifrar un cierto código de cuatro letras en el mensaje, por ejemplo, CYOP, y cambiar la posición del rotor izquierdo. Cuando el operador receptor encontró estas letras durante el descifrado, también giró el rotor de la izquierda hacia otra posición (en el caso de CYOP a la posición O).

Otra complicación, añadida al final de la guerra, era colocar los rotores 'con rotación'. Cada 8 horas, una colocación determinada del rotor giraba en el sentido de las agujas del reloj. Si los rotores de ese día fueron 241, esto cambiaba durante el día a 124 y 412. La configuración del anillo para los rotores individuales no cambiaba y se movia junto con los rotores.

La Kriegsmarine formateaba sus mensajes en grupos de cuatro letras. Usaron las siguientes abreviaturas:

X = Período
Y = Coma
UD = signo de interrogación
XX = Colon
YY = Tablero / Guión / Inclinación
KK ** KK = Paréntesis
J ****** J = Marca de estrés

 

Referencias

  1. Enigma Message Procedures Dirk Rijmenants

 

Más información

 

Otros enlaces

 

 

 




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