Crittografia

La macchina Enigma

L'enigma, è stata una delle prime macchine dall'utilizzo decentemente pratico. Conservata tutt'ora in diversi musei, è formata da

1. una tastiera

2. un pannello di collegamento per l'inserimento di ponticelli elettrici

3. tre rotori e due ruote fisse (interni)

4. 26 lampadine che indicano l'output, carattere per carattere mentre si digita sulla tastiera. Diciamo semplicemente output, perchè nell'Enigma, cifratura e decifratura sono complementari: utilizzando la tastiera per l'immissione di testo in chiaro, ne consegue un testo crittato sulle lampadine e viceversa.

Il pannello di controllo veniva utilizzato per impostare la chiave di crittazione. E` composto da 26 connettori che rappresentano ognuno una lettera. Inserendo un cavetto elettrico (ponticello) tra un connettore e l'altro, si operava una sostituzione di tale lettera con quella uscente dal sistema crittografante. Se una lettera non aveva alcun ponticello inserito, non veniva effettuata nessuna sostituzione.

Il meccanismo interno è composto da un asse che attraversa 2 ruote fisse (statori) e 3 ruote mobili (rotori). Gli statori sono sul lato destro e sinistro dei 3 rotori.

Ogni rotore ha una serie di 26 contatti elettrici su entrambe le facce, equidistanti dal centro e con stessa spaziatura fra loro. I contatti su un lato sono collegati a quelli dell'altro lato in maniera disordinata. In ogni caso ad un contatto del lato sinistro, corrisponde sicuramente un contatto dal lato destro.

Gli statori fanno da punto ingresso e riflessione della corrente che attraversa i rotori. In particolare, premendo un tasto sulla tastiera, si lascia passare corrente verso lo statore di destra. Da tale statore la corrente passa al primo rotore, al secondo, al terzo, quindi arriva allo statore di sinistra (detto "Ruota di riflessione"). Da questo punto la corrente torna indietro verso il pannello con i ponticelli, dal quale viene rimandata alle lampadine. Queste lampadine illuminano la lettera da visualizzare, in un alfabeto posto proprio sopra la tastiera.

Il movimento dei rotori all'interno della macchina è fondamentale: ad ogni pressione di tasto, il rotore di destra scatta di una posizione. Questo significa che premendo di nuovo la stessa lettera, la cifratura non è più la stessa. Il primo rotore funge quindi da chiave di cifratura con lunghezza pari a 26 caratteri, che si ripete continuamente per tutto il messaggio. Se fosse tutto qui, non sarebbe niente di meglio che una versione elettrica del sistema "Le chiffre indéciffrable". Ma non è così. Infatti, al completamento del primo giro del rotore di destra, scatta di una posizione il rotore di centro ed dopo un giro completo del rotore di centro, segue uno scatto del rotore di sinistra, dando così luogo ad una chiave di crittazione lunga 17576 caratteri, sufficienti per rendere la cifratura simile all'utilizzo del metodo one-time pad con tutti i testi non più lunghi di tale dimensione.

Ricordiamo inoltre che i tre rotori erano intercambiabili e venivano in genere scelti da un gruppo di cinque. Ogni rotore, avendo connessioni diverse tra i contatti del lato destro e quello sinistro, introduceva un nuovo elemento di variazione dell'output, a parità di testo e posizionamento dei ponticelli dal pannello di collegamento. Questo introduceva 50 possibili altre configurazioni. Tenendo anche conto che generalmente venivano usati 10 ponticelli nel pannello di collegamento che introducevano altre 150 miliardi di combinazioni, si ottiene che Enigma forniva 159.000.000.000.000.000.000.000 combinazioni.

Nonostante questo, i tedeschi si abbandonarono a questo senso di sicurezza, probabilmente utilizzando molte volte le stesse combinazioni, e gli inglesi riuscirono a decifrare molti messaggi, grazie al matematico Alan Touring ed all'uso dei Colossi, i precursori dei moderni computers. Molti dettagli delle tecniche di decifrazione utilizzati all'epoca sono ancora tenuti segreti!