Performance framework

En los años siguientes a la primera guerra mundial, los criptoanalistas británicos de la Sala 40 continuaron vigilando las comunicaciones alemanas. En 1926 comenzaron a interceptar mensajes que los desconcertaron completamente. Había llegado la Enigma, y según

aumentaba el número de máquinas Enigma, la habilidad de la Sala 40 para acumular inteligencia disminuyó rápidamente. Los estadounidenses y los franceses intentaron también abordar la cifra Enigma, pero sus tentativas resultaron igualmente deprimentes y no tardaron en abandonar la esperanza de descifrarla. Alemania contaba ahora con las comunicaciones más seguras del mundo.

La velocidad con que los aliados abandonaron la esperanza de descifrar la Enigma

contrastaba fuertemente con su perseverancia tan sólo una década antes, durante la primera guerra mundial. Ante la perspectiva de la derrota, los criptoanalistas aliados habían

trabajado noche y día para desentrañar las cifras alemanas. Parece ser que el miedo era la principal fuerza de empuje, y que la adversidad es uno de los fundamentos del

desciframiento eficaz. De manera similar, fueron el miedo y la adversidad los que hicieron reaccionar a los criptoanalistas franceses a finales del siglo XIX, enfrentados al creciente poder de Alemania. Sin embargo, tras la primera guerra mundial, los aliados ya no temían a nadie. Alemania había sido paralizada por la derrota, los aliados ocupaban la posición dominante, y como consecuencia parecía que habían perdido su entusiasmo criptoanalítico. Los criptoanalistas aliados disminuyeron en número y su calidad se deterioró.

Había una nación, sin embargo, que no se podía permitir relajarse. Después de la primera guerra mundial, Polonia se restableció como estado independiente, pero sentía amenazada su recién adquirida soberanía. Al este tenía a la Unión Soviética, una nación deseosa de extender su comunismo, y al oeste tenía a Alemania, desesperada por recuperar el territorio que había cedido a Polonia después de la guerra. Encajonada entre estos dos enemigos, los polacos estaban desesperados por obtener información y ampliar su inteligencia, y crearon una nueva oficina de cifras, el Biuro Szyfrów . Si la necesidad es la madre de la invención, entonces quizá la adversidad sea la madre del criptoanálisis. El éxito del Biuro Szyfrów lo ilustran sus éxitos durante la guerra entre la URSS y Polonia de 1919-1920. Sólo en agosto de 1919, cuando el ejército soviético estaba a las puertas de Varsovia, el Biuro descifró 400 mensajes enemigos. Su vigilancia de las comunicaciones alemanas había sido igualmente efectiva, hasta 1926, cuando también ellos se encontraron con los mensajes de la Enigma. A cargo de descifrar los mensajes alemanes se encontraba el capitán Maksymilian Ciezki , un comprometido patriota que se había criado en la ciudad de Szamotuty, un centro de nacionalismo polaco. Ciezki tenía acceso a una versión comercial de la máquina Enigma,

comercial era claramente diferente de la versión militar en cuanto a los cableados internos de cada modificador. Sin conocer los cableados de la máquina militar, Ciezki no tenía ninguna posibilidad de descifrar mensajes enviados por el ejército alemán. Estaba tan desalentado que en un momento dado llegó a emplear a un clarividente en una tentativa frenética de sacar algún sentido de los mensajes codificados interceptados. Pero tampoco el clarividente logró realizar el gran avance que el Biuro Szyfrów necesitaba. En su lugar, corrió a cargo de un alemán desafecto, Hans-Thilo Schmidt, dar el primer paso hacia el desciframiento de la cifra Enigma.

Hans-Thilo Schmidt había nacido en Berlín en 1888. Era el segundo hijo de un distinguido

profesor y su aristocrática esposa. Schmidt emprendió una carrera en el ejército alemán y combatió en la primera guerra mundial, pero no fue considerado merecedor de permanecer en el ejército tras los drásticos recortes implementados como consecuencia del tratado de

Versalles . Intentó entonces darse a conocer como hombre de negocios, pero su fábrica de

jabón se vio forzada a cerrar a causa de la depresión y la altísima inflación de la posguerra, dejándolos a él y a su familia en la miseria.

La humillación de los fracasos de Schmidt se veía agravada por el éxito de su hermano mayor, Rudolph, que también había combatido en la guerra, y que pudo permanecer en el ejército tras los recortes. Durante la década de los veinte, Rudolph fue ascendiendo de graduación y finalmente fue nombrado jefe de personal del Cuerpo de Señales. Era el responsable de garantizar la seguridad de las comunicaciones, y de hecho, fue Rudolph quien autorizó oficialmente el empleo de la cifra Enigma en el ejército.

Después del fracaso de sus negocios, Hans-Thilo se vio obligado a pedir ayuda a su hermano, y Rudolph le consiguió un empleo en Berlín, en el Chiffrierstelle , la oficina responsable de administrar las comunicaciones cifradas de Alemania. Era el centro de operaciones de la Enigma, un establecimiento de alto secreto que se ocupaba de la información muy delicada. Cuando Hans-Thilo se trasladó a su nuevo empleo dejó a su familia en Baviera, donde el coste de vida era más tolerable. Vivía solo en el caro Berlín, empobrecido y aislado, celoso de su perfecto hermano y resentido contra una nación que lo había rechazado. El resultado era inevitable. Vendiendo información secreta sobre la Enigma a las potencias extranjeras, Hans-Thilo Schmidt podía ganar dinero y vengarse, dañando la seguridad de su país y socavando la organización de su hermano.

El 8 de noviembre de 1931, Schmidt llegó al Grand Hotel de Verviers, Bélgica, para entrar en contacto con un agente secreto francés que se hacía llamar Rex. A cambio de 10.000 marcos, Schmídt permitió que Rex fotografiase dos documentos: «Gebrauchsanweisung für die Chiffriermaschine Enigma» y «Schlüsselanleitung für die Chiffriermaschine Enigma» . Estos documentos eran instrucciones esenciales para utilizar la máquina Enigma, y aunque no había una descripción explícita de los cableados internos de cada modificador, contenían la información necesaria para deducir esos cableados.

Gracias a la traición de Schmidt, ahora los aliados podían crear una réplica exacta de la máquina Enigma militar alemana. Sin embargo, esto no era suficiente para permitirles descifrar mensajes codificados por la Enigma. La fortaleza de la cifra no depende de

máquina (la clave) . Si un criptoanalista quiere descifrar un mensaje interceptado, además

de tener una réplica de la máquina Enigma, aún tiene que descubrir cuál de los millones de billones de claves posibles fue utilizada para codificarlo. Un memorándum alemán lo expresa de esta forma: «Al juzgar la seguridad del criptosistema se asume que el enemigo tiene la máquina a su disposición.»

Obviamente, el Servicio Secreto francés estaba a la altura de las circunstancias, pues había conseguido que Schmidt fuera su confidente y había obtenido los documentos que sugerían los cableados de la versión militar de la Enigma. En cambio, los criptoanalistas franceses no daban la talla, pues no parecían ni dispuestos ni capaces de sacar partido a esta

información recién adquirida. Tras la primera guerra mundial sufrían de un exceso de auto confianza y de falta de motivación. El Bureau du Chiffre ni siquiera se molestó en

construir una réplica de la versión militar de la Enigma, porque estaban convencidos de que el siguiente paso (encontrar la clave requerida para descifrar un mensaje Enigma concreto) era imposible.

Pero sucedía que diez años antes Francia había firmado un acuerdo de cooperación militar con Polonia. Los polacos se habían mostrado interesados en todo lo referente a la Enigma, de modo que, cumpliendo su acuerdo de hacía una década, los franceses simplemente entregaron las fotografías de los documentos de Schmidt a sus aliados y dejaron la

imposible tarea de descifrar la Enigma en manos del Biuro Szyfrów. El Biuro se dio cuenta de que los documentos eran solamente un punto de partida, pero, a diferencia de los

franceses, tenían el miedo de una invasión para servirles de acicate. Los polacos se

convencieron de que debía haber un atajo para encontrar la clave de un mensaje codificado con la Enigma y de que si ponían el esfuerzo, el ingenio y la agudeza suficientes podrían encontrar ese atajo.

Además de revelar los cableados internos de los modificadores, los documentos de Schmidt también explicaban detalladamente el diseño de los libros de códigos utilizados por los alemanes. Cada mes, los operadores de la Enigma recibían un nuevo libro de códigos que especificaba qué clave debía usarse para cada día. Por ejemplo, para el primer día del mes, el libro de códigos podía especificar la siguiente clave del día:

1. Posiciones del clavijero: A/L - P/R - T/D - B/W - K/F - O/Y 2. Disposición de los modificadores: 2-3-1

3. Orientación de los modificadores: Q-C-W.

Juntas, la disposición y la orientación de los modificadores se conocen como las posiciones de los modificadores. Para llevar a la práctica esta clave, el operador de la Enigma

dispondría su máquina Enigma de la siguiente manera:

1. Posiciones del clavijero: Intercambia las letras A y L conectándolas con un cable en el clavijero, y haz lo mismo con la P y la R, con la T y la D, con la B y la W, con la K y la F, y con la O y la Y.

2. Disposición de los modificadores: Coloca el 2.° modificador en la 1ª ranura de la máquina, el 3er modificador en la 2ª ranura, y el 1er modificador en la 3ª ranura.

3. Orientación de los modificadores: Cada modificador tiene un alfabeto grabado en su borde externo, que permite que el operador lo sitúe en una orientación particular. En este caso, el operador haría girar el modificador de la 1ª ranura de modo que

apareciera la Q, haría girar el modificador de la 2ª ranura hasta que apareciera la C, y haría girar el 3er modificador hasta que apareciera la W.

Una manera de codificar mensajes sería que el emisor codificara todo el tráfico del día de acuerdo a la clave del día. Esto significaría que durante todo un día, al comienzo de cada mensaje todos los operadores de las Enigmas dispondrían sus máquinas según la misma clave del día. Luego, cada vez que hubiera que enviar un mensaje, primero lo teclearían en la máquina; se apuntaría el mensaje codificado resultante y se entregaría al operador de radio para su transmisión. Al otro lado, el operador de la radio receptora anotaría el

mensaje entrante, se lo entregaría al operador de la Enigma, que lo teclearía en su máquina, la cual ya estaría dispuesta según la misma clave del día. El mensaje resultante sería el mensaje original.

Este proceso es razonablemente seguro, pero lo debilita el uso repetido de una sola clave del día para codificar los cientos de mensajes que podrían ser enviados cada día. En general, es cierto que si se usa una sola clave para codificar una cantidad enorme de material resulta más fácil que un criptoanalista la deduzca. Una gran cantidad de material codificado de manera idéntica proporciona al criptoanalista una posibilidad igualmente grande de identificar la clave. Por ejemplo, volviendo a las cifras más sencillas, es mucho más fácil descifrar una cifra monoalfabética con el análisis de frecuencia si hay varias páginas de material codificado en vez de un par de frases.

Como precaución adicional, los alemanes dieron el inteligente paso de usar las posiciones de la clave del día para transmitir una nueva clave de mensaje para cada mensaje. Las claves de mensaje tenían las mismas posiciones del clavijero y disposición de los modificadores que la clave del día, pero tenían una orientación de los modificadores

diferente. Como la nueva orientación de los modificadores no estaba en el libro de códigos, el emisor tenía que transmitirla de manera segura al receptor según el siguiente proceso. Primero, el emisor dispone la máquina según la clave del día acordada, que incluye una determinada orientación de los modificadores, pongamos por caso QCW. A continuación, escoge al azar una nueva orientación de los modificadores para la clave de mensaje,

pongamos por caso PGH. Luego, codifica PGH según la clave del día. La clave de mensaje se teclea en la Enigma dos veces, para proporcionar un control doble al receptor. Por ejemplo, el emisor podría codificar la clave de mensaje PGHPGH como KIVBJE. Nótese que las dos PGH son codificadas de manera diferente (la primera como KIV, la segunda como BJE) porque los modificadores de la Enigma giran después de cada letra, cambiando así el modo general de codificación. Entonces, el emisor cambia su máquina a la

disposición PGH y codifica el mensaje propiamente dicho según esta clave de mensaje. Inicialmente, el receptor tiene su máquina dispuesta según la clave del día, QCW. Teclea las primeras seis letras del mensaje entrante, KIVBJE, y revelan PGHPGH. Entonces, el receptor sabe que tiene que reajustar sus modificadores a la orientación PGH, la clave de mensaje, y luego puede descifrar el mensaje propiamente dicho.

Esto equivale a que el emisor y el receptor se pongan de acuerdo sobre una clave principal. Luego, en vez de usar esta sola clave principal para codificar cada mensaje la usan

meramente para codificar una nueva clave para cada mensaje, y luego codifican el mensaje verdadero según la nueva clave. Si los alemanes no hubieran usado claves de mensaje, entonces todo -quizá miles de mensajes que contenían millones de letras- habría sido enviado utilizando la misma clave del día. Sin embargo, si la clave del día sólo se emplea para transmitir las claves de mensaje, entonces sólo codifica una cantidad limitada de texto. Si se envían 1.000 claves de mensaje al día, entonces la clave del día sólo codifica 6.000 letras. Y como cada clave de mensaje se elige al azar y sólo se usa para codificar un único mensaje, únicamente codifica una cantidad limitada de texto, quizá sólo unos pocos cientos de caracteres.

A primera vista, este sistema parecía inexpugnable, pero los criptoanalistas polacos permanecieron impertérritos. Estaban dispuestos a explorar todas las posibilidades para encontrar un punto débil en la máquina Enigma y su empleo de claves del día y de mensaje. En primer plano de la batalla contra la Enigma había una nueva generación de

criptoanalistas. Durante siglos, se había asumido que los mejores criptoanalistas eran expertos en la estructura del lenguaje, pero la llegada de la Enigma indujo a los polacos a modificar su política de reclutamiento. La Enigma era una cifra matemática, y el Biuro Szyfrów razonó que una mente más científica podría tener más posibilidades de descifrada. El Biuro organizó un curso de criptografía e invitó a veinte matemáticos, que

individualmente prestaron juramento de guardar secreto. Todos los matemáticos provenían de la Universidad de Poznan. Aunque no se trataba de la institución académica más

respetada de Polonia, tenía la ventaja de estar situada al oeste del país, en el territorio que había formado parte de Alemania hasta 1918. Estos matemáticos, por tanto, dominaban el alemán.

Tres de los veinte matemáticos demostraron una aptitud para resolver cifras y fueron reclutados para el Biuro. Entre ellos, el que más talento tenía era Marian Rejewski , un muchacho de veintitrés años, tímido y con gafas, que anteriormente había estudiado estadística con la intención de hacer carrera en el campo de los seguros. Aunque era un buen estudiante en la universidad, fue en el seno del Biuro Szyfrów donde encontró su verdadera vocación. Hizo su aprendizaje descifrando una serie de cifras tradicionales antes de pasar al desafío más severo de la Enigma. Trabajando totalmente solo, concentró toda su energía en la complejidad de la máquina de Scherbius. Como matemático, trataba de

analizar cada aspecto del funcionamiento de la máquina, investigando el efecto de los modificadores y de los cables del clavijero. Sin embargo, como sucede con todos los matemáticos, su trabajo requería inspiración además de lógica. Como dijo otro criptoanalista matemático del tiempo de la guerra, el descifrador creativo debe

«forzosamente vivir diariamente en íntima comunión con espíritus oscuros para llevar a cabo sus proezas de jiu-jitsu mental».

La estrategia de Rejewski para atacar la Enigma se centró en el hecho de que la repetición es el enemigo de la seguridad: la repetición conduce a patrones y es el arma favorita de los criptoanalistas. La repetición más obvia de la codificación de la Enigma era la clave de mensaje, que era codificada dos veces al principio de cada mensaje. Si el operador elegía la

como PEFNWZ, que luego enviaría al comienzo, antes del mensaje verdadero. Los

alemanes habían exigido la repetición para evitar errores causados por las intermitencias de radio o fallos del operador. Pero no previeron que esto pondría en peligro la seguridad de la máquina.

Cada día, Rejewski se encontraba ante una nueva remesa de mensajes interceptados. Todos ellos comenzaban con las seis letras de la clave de mensaje de tres letras repetida, que estaban codificadas según la clave del día acordada. Por ejemplo, podría recibir cuatro mensajes que comenzaban con las siguientes claves de mensaje codificadas:

1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª

1er mensaje L O K R G M

2° mensaje M V T X Z E

3er mensaje J K T M P E

4° mensaje D V Y P Z X

En cada caso, las letras 1ª y 4ª son codificaciones de la misma letra, a saber la primera letra de la clave de mensaje. También las letras 2ª y 5ª son codificaciones de la misma letra, a saber la segunda letra de la clave de mensaje, y las letras 3ª y 6ª son codificaciones de la misma letra, a saber la tercera letra de la clave de mensaje. Por ejemplo, en el primer mensaje L y R son codificaciones de la misma letra, la primera letra de la clave de mensaje. La razón por la que la misma letra está codificada de manera diferente, primero como L Y luego como R, es que entre las dos codificaciones el primer modificador de la Enigma se ha movido tres veces, cambiando el modo general de codificación.

El hecho de que L y R sean codificaciones de la misma letra permitió a Rejewski deducir una ligera limitación en la disposición inicial de la máquina. La posición inicial de los modificadores, que nos es desconocida, codificó la primera letra de la clave del día, que también nos es desconocida, como L, y luego, otra posición de los modificadores, tres posiciones por delante de la posición inicial, que aún desconocemos, codificó la misma letra de la clave del día, que también seguimos sin conocer, como R.

La limitación puede parecer vaga, porque está llena de factores desconocidos, pero al menos demuestra que las letras L y R están íntimamente relacionadas por la posición inicial de la máquina Enigma, la clave del día. Según se van interceptando nuevos mensajes, es posible identificar otras relaciones entre las letras 1ª y 4ª de la clave de mensaje repetida. Todas estas relaciones son reflejos de la posición inicial de la máquina Enigma. Por ejemplo, el segundo mensaje del cuadro anterior nos dice que M y X están relacionadas, el tercero nos dice que J y M están relacionadas y el cuarto que D y P están relacionadas. Rejewski comenzó a compendiar estas relaciones clasificándolas en tablas. Para los cuatro mensajes que tenemos hasta ahora, la tabla reflejaría las relaciones entre (L-R), (M-X), (J- M) Y (D-P):

1ª letra A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

Si Rejewski tenía acceso a suficientes mensajes en un solo día podría completar el alfabeto de relaciones. La siguiente tabla muestra semejante juego completo de relaciones:

1ª letra A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 4ª letra F Q H P L W O G B M V R X U Y C Z I T N J E A S D K

Rejewski no tenía ni idea de la clave del día, así como tampoco de las claves de mensaje elegidas, pero sabía que daban como resultado esta tabla de relaciones. Si la clave del día