El blog de Moebius

10Ago/120

Colossus, computer

Esta historia comienza en Bletchley Park situada en Buckinghamshire,  Inglaterra, donde se realizó el descifrado de los códigos encriptados de las comunicaciones alemanas durante la Segunda Guerra Mundial, en esta mansión victoriana se diseño y construyo la computadora Colossus.

Tenía por nombre en clave  Boniface, era tal el secreto de los informes que lo rodeaban que solo Winston Churchill tenía acceso a ellos, además solo él poseía  en una caja cerrada la clave, esta información se denominó Ultra. La máquina Colossus fue diseñada originalmente por Tommy Flowers de la Post Office Research Station. El prototipo, Colossus Mark I, entró en funcionamiento en Bletchley Park en febrero de 1944. Una versión mejorada, el Colossus el Mark II se instaló en junio de 1944, y se llegaron a construir unos diez Colossus hasta el final de la guerra.

La Alemania Nazi utilizaba para el cifrado en los teletipos la  Lorenz SZ 40 y la SZ 42 (Schlüsselzusatz, que significa cifrado adjunto).

 

Mientras la bien conocida Enigma fue usada generalmente por unidades de combate, la Máquina de Lorenz fue usada para comunicaciones de alto nivel. El ingenio en sí tenía unas medidas de 51cm × 46cm × 46cm, y funcionó como dispositivo adjunto a las máquinas de teletipo de Lorenz.

Red de radio del ejército aleman

La Enigma parecía una máquina de escribir, ya inventada  por Arthur Scherbius en 1926, servía lo mismo para cifrar como para descifrar mensajes.

Era una máquina electro-mecánica que implementa un sistema de cifrado rotatorio, de modo que cada letra del alfabeto es substituida por otra tras pasar por tres discos de cifrado distintos. Cuando se pulsa una tecla en el teclado de Enigma, por ejemplo la correspondiente a la letra A, la corriente eléctrica procedente de la batería se dirige hasta el contacto correspondiente a la letra A del primer rotor. La corriente atraviesa el cableado interno del primer rotor y se sitúa, por ejemplo, en el contacto correspondiente a la letra J en el lado contrario. Supongamos que este contacto del primer rotor está alineado con el contacto correspondiente a la letra X del segundo rotor. La corriente llega al segundo rotor y sigue su camino a través del segundo y tercer rotor, el reflector y de nuevo a través de los tres rotores en el camino de vuelta. Al final del trayecto, la salida del primer rotor se conecta a la lámpara correspondiente a una letra, distinta de la A, en el panel de luces. El mensaje de cifrado se obtiene por tanto sustituyendo las letras del texto original por las proporcionadas por la máquina.

Libro de códigos aleman del Enigma

Esos mensajes fueron supuestamente ininteligibles hasta que llegó Alan Turing.

Alan Mathison Turing, pionero de la informática, matemático y criptógrafo había nacido en Londres el 23 de junio de 1912 pero, como tantas otras celebridades británicas, pasó su adolescencia en la India, donde su padre era funcionario. De vuelta al Reino Unido, estudia en Cambridge y más tarde va a los Estados Unidos, a estudiar en Princeton, donde obtiene el doctorado en 1938.

En 1939 estalla la Segunda Guerra Mundial, hay que contar que los submarinos alemanes se dedicaban a hostigar a los navíos norteamericanos que enviaban ayuda a Europa y que recibían las instrucciones en una serie de mensajes cifrados que el Servicio de Inteligencia Británico se afana en descodificar.

Para ello, Alan Turing empezó participando en la construcción de la máquina llamada Bombe, especialmente creada con el fin de descifrar los mensajes emitidos por los equipos Enigma.

La Bombe, era una maquina electro mecánica, funcionaba con relés los cuales al conectar y desconectar los circuitos hacían el característico clic- clac de ahí el nombre de Bombe. Era una máquina con muchísimos problemas debido a fallos de dichos relés. Mas tarde, Turing dirigió la construcción de Colossus, que en vez de utilizar relés utilizaba válvulas termoiónicas muchísimas más rápidas que cualquier sistema electromecánico, fue considerado el primer ordenador electrónico. Fue puesto en marcha en 1943. Por ello Alan Turing fue merecedor de la Orden del Imperio Británico en 1946.

Las máquinas de teletipo Lorenz,  generaban cada carácter como cinco bits paralelos en cinco líneas cifradas en Código Baudot o similar, pseudoaleatorios para ser XOReados con Texto Plano. Los bits pseudoaleatorios eran generados por diez rodillos de pines, cinco de los cuales pasaban regularmente, rodillos identificados con el símbolo  ("chi"), y cinco de los cuales pasaban irregularmente, rodillos identificados con el símbolo  ("psi"). El paso de los rodillos  era determinado por dos o más rodillos de pines, llamados "rodillos motor". Además del paso de los cinco rodillos irregulares (que permanecían juntos), la máquina de Lorenz era en realidad un generador de cinco pseudoaleatorios en paralelo; no hay otra interacción entre las cinco líneas. El número de pines en todos los rodillos era primo relativo.

Los criptógrafos británicos en Bletchley Park dedujeron la operación de la máquina en enero de 1942 sin haber visto nunca una máquina de Lorenz. Ese fue posible debido a un error cometido por un operador alemán. El 30 de agosto de 1941 se transmitió un mensaje de 4000 letras, pero dicho mensaje no fue correctamente recibido, por lo cual el receptor envió un mensaje descifrado solicitando la retransmisión de nuevo del mensaje original. Esto permitió por primera vez romper el código y saber que era lo que estaba ocurriendo. El mensaje fue retransmitido con la misma configuración de clave (HQIBPEXEZMUG). El fallo fue que la segunda vez el operador realizó pequeñas alteraciones al mensaje, como utilizar abreviaciones. A partir de estos dos textos cifrados, John Tiltman logro recuperar ambos mensajes en texto plano y el código de cifrado. A partir del código de cifrado, la estructura completa de la máquina fue reconstruida por W. T. Tutte. Este tráfico fue interceptado en Knockholt, Kent, luego enviado a Bletchley Park.

John Tilman

Los criptógrafos  dieron como nombre al tráfico alemán de datos de teletipo cifrado como "Fish"(pescado), y denominando al aparato como "Tunny" (Atunes). Los británicos construyeron máquinas realmente complejas para atacar al sistema Tunny. Las primeras fueron una familia de máquinas conocidas como "Heath Robinsons", diseñadas por Max Newman,  usaban cintas magnéticas de "alta velocidad", construidas con circuitería lógica electrónica, para poder romper el sistema Tunny.

El siguiente fue el Colossus, el primer computador electrónico digital del mundo (como el ENIAC, pero éste no tenía un programa almacenado, y se programaba con cables manualmente en los paneles de mando). El Colossus era mucho más rápido y fiable que las primeras Heath Robinsons; por lo que los británicos fueron capaces de leer una gran parte del tráfico "Tunny".

El mensaje cifrado se leía con células fotoeléctricas a gran velocidad a través de una cinta de papel perforado donde se había registrado, este lector óptico podía  leer 5000 caracteres por segundo, por lo tanto muchísimo más rápido que los Robinson ya que la cinta desfilaba a casi 48 kilómetros por hora, esto conjuntamente al reloj electrónico de la óptica de lectura  eliminaba por completo los problemas de sincronización de las Robinson. por otro lado el flujo de datos era generado internamente con la  simulación electrónica de la máquina de Lorenz en varias combinaciones. Si el número de coincidencias para una combinación era superior a una cierta cantidad, la salida era escrita en una máquina de escribir eléctrica.

También cabe hacer mención que el servicio sueco criptoanalítico, el FRA (Försvarets Radioanstalt), también "rompió" una primera versión del sistema de Lorenz; Su ruptura se produjo en abril de 1943. Se aprovecharon los cables telefónicos de transmisión de datos entre Alemania y Noruega. El trabajo fue encabezado por el matemático Arne Beurling.

Una vez finalizada la Segunda Guerra Mundial, en 1946 se destruyeron ocho de los diez Colossus existentes por orden directa del Winston Churchill que ordeno de manera específica la destrucción de la mayoría de las máquinas en trozos del tamaño de una mano de hombre, tanto la documentación del Colossus, conjuntamente con  el hardware fueron clasificados de secretos los planos de Tommy Flowers Flores fueron quemadas en un horno en Dollis Hill. Algunas piezas, desfiguradas en cuanto a su uso original, fueron llevadas a Newmans de la Sociedad Real Laboratorio de Máquinas de Computación en la Universidad de Manchester.

El Coloso Mark 1 fue desmantelado y las piezas regresaron a la oficina de correos. Dos ordenadores Colossus más dos réplicas de máquinas Lorenz, se conservaron, pasando al Government Communications Headquarters “GCHQ”, agencia de inteligencia inglesa. Uno de los Colossus, conocido como Colossus Blue, fue desmantelado en 1959 y  la otra unidad en 1960.  En sus últimos años, los Colosos se utilizaron para el entrenamiento, pero antes de eso, ha habido intentos de adaptarlos, con mayor o menor éxito, para otros fines

 

 

 

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