Cómo descifraba Colossus los mensajes nazis en la Segunda Guerra Mundial

Colossus

Colossus

Es un poco difícil para el National Museum of Computing británico (en Bletchley) competir con el americano Computer History Museum (en Mountain View, California), y es que la historia de la informática ha sido escrita en gran medida por empresas estadounidenses. Sin embargo, el papel de Gran Bretaña en las primeras crónicas de la computación no fue del todo intrascendente, pues simbolizó una parte importante en el desarrollo de la tecnología (recordemos que Alan Turing era londinense).

La exposición estrella de este museo es una reconstrucción del Colossus, uno de los primeros dispositivos electrónicos (llámese computador) inventados por los británicos para leer las comunicaciones cifradas alemanas durante la Segunda Guerra Mundial. Colossus se considera el primer ordenador electrónico digital programable del mundo (se programaba mediante clavijas e interruptores), que utilizaba tubos de vacío en lugar de relés mecánicos.

Reconstrucción de Colossus

Reconstrucción de Colossus

Al igual que los ordenadores modernos, Colossus utilizaba el sistema binario y, como decimos, era más o menos programable; eso sí, exclusivamente para la limitada tarea de romper el Código Lorenz de la Alemania nazi. Pero, ¿cómo funcionaba exactamente?

El mensaje, cifrado por los nazis mediante un par de máquinas conocidas como Lorenz SZ40 y Lorenz SZ42, se leía a gran velocidad a través de una cinta de papel. Entonces, otro flujo de datos se generaba internamente, un flujo que era una simulación electrónica de la máquina de Lorenz con 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. El Código Lorenz, a diferencia del utilizado en la máquina Enigma, se basaba en el sistema binario.

Colossus original

Colossus original

Cada carácter alfanumérico del mensaje cifrado que trasmitían los nazis se convertía en un número binario consistente en 5 bits (cinco ceros y unos) utilizando el Código de Baudot, un estándar del momento para la telegrafía. Por ejemplo, la letra A podría haberse trasmitido como 00011, la B como 11001, la C como otra combinación de ceros y unos; y así sucesivamente.

La máquina de Lorenz producía un patrón de conjuntos de 5 bits, aparentemente aleatorios, junto con un nuevo patrón que aparecía para cada letra trasmitida. Realmente no generaba patrones al azar, sino que seguía una secuencia basada en los ajustes de la máquina altamente difícil de descifrar.

Reconstrucción de Colossus

Reconstrucción de Colossus

Por cada una de las letras del mensaje, el aparato emparejaba o combinaba sus 5 bits con los 5 bits procedentes de la máquina de Lorenz mediante una operación lógica conocida como XOR (“o” exclusivo), una disyunción exclusiva de dos operandos, muy común en el mundo de la electrónica y de la informática, que es verdad si sólo un operando es verdad, pero no ambos. El XOR trabajaba bit a bit, tomando el primer bit de la letra y la primera letra del código de Lorenz y combinándolos para producir un nuevo primer bit. Y así continuamente (ver gráfico siguiente).

Trasmisión y recepción (máquina Lorenz)

Trasmisión y recepción (máquina Lorenz)

La operación XOR realiza lo siguiente: si los bits son iguales (ya sean dos ceros o dos unos), la salida es 0; pero si los bits son diferentes (uno es 1 y el otro es 0), entonces su salida es 1. Una bonita propiedad de XOR es que si se usa dos veces con el mismo código de Lorenz, pero en sentido contrario, recuperamos la letra original, pues tanto la máquina emisora como la receptora deben tener la misma configuración y utilizar la misma secuencia para generar esa supuesta secuencia aleatoria.

Colossus tomaba como entrada el mensaje capturado a los nazis y, como hemos comentado antes, simulaba una máquina Lorenz internamente en diversos estados y con varias combinaciones. Cuando una combinación era más o menos coherente, la máquina la tomaba como buena e intentaba descifrar el mensaje, escribiéndolo. Era un método de fuerza bruta en toda regla.

Reconstrucción de Colossus

Reconstrucción de Colossus

Las computadoras Colossus originales fueron destruidas, junto con sus planos, por orden de Winston Churchill, quien pidió que se rompieran en pedazos “no más grandes que el puño de un hombre”.

Mediante un minucioso trabajo de investigación con el objeto de revivir los planos y los recuerdos de aquellos que construyeron las máquinas, se consiguió reconstruir un Colossus, el que ahora se asienta en el museo de Bletchley y que vuelve a romper códigos una vez más.

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