22/12/2024

Dossier: Criptografia. 5 Màquines de xifrat: Enigma, xifratge de rodes i targeta intel·ligent

Fer que els codis secrets siguin indesxifrables és un vell somni dels professionals de la seguretat. Des de l'Antiguitat, la gent ha inventat sistemes manuals i després mecànics abans de la revolució electrònica. Descobriu en aquest dossier la criptologia i els seus usos, des del xifratge tradicional fins a l'ús d'ordinadors, inclòs el xifratge RSA

Les operacions de xifratge i de desxifrat, es consideren, amb raó, que són especialment tediosos, fet que ha portat al disseny de màquines de criptografia per facilitar l'operació i sense errors. És el cas d'Enigma, del xifrat Alberti.


Clic a la imatge per engrandir. Enigma és potser la màquina de xifratge més famosa. Crèdit: Greg Goebel, Wikimedia Commons, DP

Màquines manuals: el xifrat Alberti i el xifrat de roda

El xifrat numèric consta d'un botó moletejat que us permet girar l'alfabet mòbil al voltant d'un eix. La rotació regular del xifrat mòbil permet variar la correspondència dels alfabets.

Clic a la imatge per engrandir. La esfera Alberti consta d'una esfera fixa i una esfera mòbil. Les lletres de l'esfera fixa s'escriuen en majúscules i representen les lletres del text pla. Les lletres del xifrat mòbil s'escriuen en minúscules i representen les lletres del criptograma. Crèdit: DP

La regla lliscant de Saint-Cyr, que porta el nom de l'acadèmia militar, va estar en ús entre 1880 i principis del segle XX.


Clic a la imatge per engrandir. L'anomenat regle de Saint-Cyr i la seva corredissa (al centre). En moure, seguint una llei pactada, l'alfabet de la corredissa davant de l'alfabet de la regla, obtenim diferents correspondències entre les lletres del text pla (majúscules) i les que les representen en el criptograma, o missatge xifrat. Crèdit: DR

Thomas Jefferson (1743-1826), abans de ser elegit president dels Estats Units d'Amèrica, havia desenvolupat un dispositiu anomenat  xifrat de roda, format per 26 discos a les vores dels quals s'escrivien alfabets desordenats. Per xifrar un missatge, feu girar les rodes perquè aparegui el missatge. El criptograma està format per qualsevol de les seqüències de les altres lletres. Per desxifrar, només cal tenir el mateix cilindre format pels mateixos 26 discos, alinear el criptograma i llegir en un altre lloc l'únic text que sembla tenir sentit. Podeu canviar la clau canviant l'ordre dels cilindres.


Clic a la imatge per engrandir. El xifrat de roda de Thomas Jefferson. Crèdit: Ciphermachines.

Màquines electromecàniques: Enigma

El xifratge poli alfabètic no s'utilitzarà habitualment fins a principis del segle XX amb l'aparició de màquines electromecàniques de rotor. Van ser presentats gairebé simultàniament per quatre inventors de diferents països: l'americà Edward Hugh Hebern, l'holandès Hugo Alexander Koch, el suec Arvid Damm i l'alemany Arthur Scherbius. Aquest últim és l'inventor de la famosa màquina Enigma, que serà adoptada i millorada per l'exèrcit alemany a partir de 1928.



Clic a la imatge per engrandir. La màquina Enigma: aquesta vista oberta revela els tres rotors així com els llums que indiquen la lletra que substitueix la que s'activa al teclat. Crèdit: DP

Les instruccions per utilitzar la màquina Enigma són molt senzilles: l'operador prem un botó al teclat alfabètic i un llum indica quina lletra substituir en el criptograma. L'ús per al desxifrat és similar.



Clic a la imatge per engrandir. Soldats alemanys utilitzant una màquina Enigma durant la Segona Guerra Mundial. Crèdit: DP

El cor d'aquestes màquines està format per una sèrie de rotors que són cilindres giratoris a la vora dels quals es col·loquen 26 contactes, cadascun representant una lletra de l'alfabet. Un rotor realitza una permutació entre els contactes de cada vora. Diversos rotors es col·loquen en sèrie per multiplicar les permutacions així compostes. Cada lletra fa que els rotors giren, la qual cosa canvia la permutació realitzada.


Clic a la imatge per engrandir. Principi de funcionament en una màquina Enigma de dos rotors basat en la seqüència alfabètica ABCDEF. Cada lletra de text fa que els rotors giren, la qual cosa canvia la permutació feta cada vegada. Crèdit: P. Guillot

La targeta intel·ligent

Un pas tecnològic important per a la criptologia s'aconseguirà amb la patent l'any 1974 per Roland Moreno d'un "objecte de memòria portàtil que reclama mitjans inhibidors, un comparador amb comptador d'errors i mitjans d'acoblament amb el món exterior". Aquest dispositiu es convertirà en la targeta intel·ligent amb l'addició d'un processador de càlcul de l'enginyer de telecomunicacions Michel Ugon. Això conté claus secretes que permeten autenticar les dades facilitades, i així donar accés als serveis de manera fiable i segura.

L'aparició d'aquest dispositiu tindrà un impacte considerable en el desenvolupament de la criptologia pel públic en general, perquè múltiples aplicacions l'utilitzen a gran escala: targeta bancària, Carnet Identificatiu, targetes d'abonament de televisió de pagament, Targetes SIM, telèfons mòbils, etc.

Capítol anterior: 4 Xifrat i càlcul, d'Ibn Dunaynir a Lester Hill.

Capítol següent: 6 Xifratge RSA: la revolució de la clau pública (en preparació)


Ho he vist aquí.