La eterna batalla de crear y destruir códigos: 80 años de
la máquina Enigma
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Laura Castilla Castellano Javier Peñafiel
19 jul 2023 - 05:20 CEST

El sofisticado dispositivo usado por los nazis para
proteger sus comunicaciones fue descifrada hace 80 años, lo
que supuso uno de los hitos en la criptografía del siglo XX

 
 
En 2023 se cumplen 80 años de un evento clave durante el
transcurso de la Segunda Guerra Mundial: el desencriptado
de la máquina Enigma por parte del bando aliado (gracias a
la distinguida labor del matemático Alan Turing, entre
otros). Este dispositivo era utilizado por los alemanes
para transmitir planes militares de forma secreta, por lo
que su descifrado influyó notablemente en el transcurso de
la guerra, a la vez que supuso un notable avance dentro de
la criptografía. El rumbo de la disciplina está muy
determinado por un conflicto perpetuo: mientras que unos
buscan transmitir información de forma segura mediante
cifrados, otros intentarán romper esos códigos para acceder
a la información. Esto produce cada vez mejores sistemas.


## Técnicas criptográficas que se fundamentan en lo
impredecible

Los primeros cifrados en aparecer fueron los de sustitución
monoalfabéticos. Su funcionamiento es muy sencillo: cada
letra del mensaje original se cambia por otro carácter para
producir un mensaje cifrado. Por ejemplo, todas las “e” se
cambian por “g”. El problema de este sistema es que la
frecuencia de las letras del texto original se transmite al
texto cifrado. Así, si en el mensaje cifrado hay muchas “g”
y “q”, estas probablemente se correspondan con la “e” y
“a”, las letras más frecuentes en un texto en español. Con
esta idea, desarrollada en la técnica de análisis de
frecuencias, podríamos empezar a romper el código. El
relato El escarabajo de oro, de Edgar Allan Poe, entrelaza
la historia con una explicación detallada de este método.


En respuesta a esta debilidad, aparecieron los cifrados de
sustitución polialfabéticos. En ellos, una letra no siempre
se cifra al mismo carácter, ya que la regla de sustitución
va cambiando a lo largo del texto. En los ejemplos clásicos
de estos sistemas, como el cifrado Vigenère, se usan pocas
reglas de sustitución y es fácil agrupar las letras del
texto cifrado según con qué norma se ha obtenido cada una.
Una vez separadas las letras por grupos, cada uno de ellos
es un texto encriptado mediante un cifrado por sustitución
monoalfabético, así que se puede aplicar análisis de
frecuencias.

Aunque la máquina Enigma lleva a cabo este mismo tipo de
cifrado polialfabético, supuso un gran avance respecto a
las técnicas clásicas. Cuenta con tres rotores que
establecen una conexión entre un teclado y un panel
luminoso. Al pulsar una tecla, se ilumina la letra a la que
se cifra y la configuración de los rotores cambia, de forma
que para la letra siguiente se utiliza una regla distinta.
Los detalles del mecanismo interno hacen que se usen una
cantidad enorme de reglas distintas, lo que hace
extremadamente difícil romper el código: solo es posible si
se conoce la configuración inicial de la máquina. Pequeños
problemas del sistema, junto con los avances matemáticos y
computacionales de varios años de trabajo y alguna dosis de
suerte, permitieron finalmente descifrar la Enigma.


Una de estas flaquezas era la necesidad de distribuir de
antemano información sobre la configuración de las
máquinas, corriendo el riesgo de que pudiera ser
interceptada. La dificultad de intercambiar claves de forma
segura era, por tanto, el siguiente problema a solucionar
para hacer sistemas más robustos. La respuesta no llegó
hasta los años 70 del siglo pasado, con el protocolo
Diffie–Hellman.

Supongamos que Antonio y Beatriz quieren cifrar sus
comunicaciones, para lo que necesitarán acordar una clave
secreta. Este protocolo elimina la necesidad de quedar en
persona para hacerlo. Se suele explicar el proceso
matemático subyacente como si fuera una mezcla de
diferentes pinturas. Ambos agentes deciden un color de uso
común, que no es necesario que se mantenga en secreto. Y
cada uno elige también un color de forma secreta, que solo
conocen ellos mismos. Al mezclar sus colores con la pintura
común, obtienen dos nuevos colores diferentes, que serán la
información que envíen.

Si alguien intercepta la información, tendrá dificultad
para conocer sus colores secretos: aunque conozcan el color
“público”, separar la mezcla para determinar los colores
que la forman es un proceso muy costoso. Sin embargo,
ellos, cuando la reciben, pueden volver a añadir su color
secreto, obteniendo así una mezcla de los mismos tres
colores, que será su secreto en común. Para que un
interceptor consiga la misma mezcla final, tendría que
separar una de las mezclas enviadas y añadir el color
privado resultante a la otra. Como esto es inviable, al ser
demasiado costoso, el protocolo es seguro.

En la realidad, este proceso no se hace con pintura, sino
con matemáticas. Su seguridad se basa en una operación
rápida de calcular en un ordenador, la exponenciación en
aritmética modular, pero que es muy difícil deshacer
sabiendo solo el resultado. Mientras que la exponenciación
usual sigue un patrón claro, la exponenciación en
aritmética modular es muy difícil de predecir y, por tanto,
de deshacer. Esto se conoce como el problema del logaritmo
discreto.


Pero antes de acordar una clave común, los involucrados en
la comunicación tienen que poder comprobar que la otra
persona no es un impostor. Para ello, se utilizan
certificados de autentificación. Una vez hecho esto, ya se
puede usar el método de Diffie–Hellman para acordar una
clave secreta, y finalmente enviar información cifrada. Los
procesos reales son mucho más elaborados que lo descrito
aquí, pero estos son ingredientes fundamentales, y son
esenciales para la comunicación de forma segura en internet
. Aunque el campo sigue en constante evolución, estos
protocolos llevan muchos años siendo completamente seguros.
Sin embargo, nunca faltará gente que intente romperlos, por
lo que la batalla criptográfica nunca finaliza.


## Vía

https://elpais.com/ciencia/cafe-y-teoremas/2023-07-19/la-eterna-batalla-de-crear-y-destruir-codigos-80-anos-de-la-maquina-enigma.html