Crittografia - Enigma

Ultimo aggiornamento mercoledì 8 novembre 2017 à 14:00 da Antonello Ciccarello.

Enigma è una macchina per la crittografia dei messaggi utilizzata in ambito militare, soprattutto durante la seconda guerra mondiale.

"Mai dare una fiducia cieca un sistema crittografico" - Gilles Dubertret

La storia di Enigma
Il funzionamento di Enigma
Crack del codice di Enigma

La storia di Enigma

Alla fine della prima guerra mondiale è apparsa impellente la necessità di criptare i messaggi (anche se le tecniche di cifratura esistevano già da molto tempo). È stato un olandese residente in Germania, il dott. Arthur Scherbius che mise a punto la macchina Enigma per decriptare dei messaggi a scopo commerciale.

Il modello A della macchina (Chieffrienmaschinen Aktien Gesellschaft) fu presentato nel 1923 al Congresso Postale Internazionale di Berna. Il prezzo di questa macchina all'epoca (l'equivalente di 30000 euro ad oggi), ma fu un puro fallimento. L'idea era però lanciata e la marina militare tedesca riprese il progetto nel 1925 e confidò il suo sviluppo al servizio di cifratura (Chiffrierstelle) del ministero delle guerra tedesco. Il modello Enigma M3 fu infine adottato dalla Wehrmacht (l'esercito tedesco) il 12 gennaio 1937.

Quello che i tedeschi ignoravano, era che i servizi di controspionaggio francesi e polacchi lavorarono a loro volta, dal 1930, ad un metodo di decifratura messaggi simile. Il comandante Gustave Bertrand dei servizi segreti francesi, reclutò a questo scopo Hans Thilo Schmidt (nome in codice Asche), che lavorava all'epoca per la Chiffrierstelle.

Allo scoppio della seconda guerra mondiale nel 1939, gli alleati sapevano decriptare i messaggi di Enigma. Il 24 luglio 1939, Marian Rejewski, responsabile di Biuro Szyfrow (il servizio europeo più avanzato nelle ricerche sulla cifratura tedesca) consegna un modello della macchina Enigma al comandante Bertrand e a Alistar Denniston, capo del servizio di decifratura dell'Intelligence Service (IS) britannico.

Con l'intensificarsi della guerra la frequenza delle decifratura aumentò. Tra i mesi di ottobre e giugno del 1939, più di 4000 messaggi cifrati furono decifrati dai servizi segreti francesi. Queste operazioni portavano oramai un nome: Operazione Z per i francesi e Code Ultra per gli inglesi.

Nell'agosto del 1939 gli inglesi installarono a Bletchley Park (80 Km da Londra) i servizi di Codice e di Cifrario. Poco meno di 12000 scienziati e matematici inglesi, polacchi e francesi lavoravano per crackare il codice di Enigma. Fra questi matematici, troviamo uno degli inventori dell'informatica moderna: Alan Turing, che dirigeva i lavori. I messaggi decriptati a Bletcheley Pard arrivavano su dei nastro trasportatore alla Huts 6, poi, alla postazione per essere tradotti (due postazioni per squadra):

Uno per i messaggi in ritardo;

Uno per il materiale urgente.

I messaggi tradotti della Luftwaffe erano trasmessi ai 3A e quelli dell'esercito ai 3M (A = aviazione; M = militare). Si attribuivano in seguito delle Z in funzione dell'importanza dei messaggi (1Z: importanza bassa; 5Z: estremamente urgente). Le informazioni erano riassunte e inviate in 3 esemplari:

Uno al SIS di Broadway;

Uno al servizio del ministero appropriato o a Withehall;

Uno al generale interessato sul terreno.

Gli inglesi riuscirono così a decifrare questi messaggi codificati. Solo per la Kriegsmarine (Marina militare tedesca), che usava delle misure di cifratura diverse, la decifratura risultò più difficile. La cattura sull'U-110 di un Enigma e soprattutto le sue istruzioni permisero un progresso importante. Questo permetteva di conoscere le posizioni dei sottomarini e di ridurre l'affondamento di navi dai U-Boot. Il primo febbraio 1942, il modello Enigma M4 fu messo in servizio. Per undici mesi, gli alleati non riuscirono a decriptare nessun messaggio.

Durante tutta la guerra, furono decriptati più di 18 000 messaggi al giorno, e permisero alle forze alleate di conoscere le intenzioni della Germania. L'ultimo messaggio cifrato fu trovato in Norvegia, firmato dall'Ammiraglio Doenitz: «il Führer è morto. Il combattimento continua». I tedeschi non hanno mai dubitato che la loro preziosa macchina potesse essere decriptata.

Fonte: Memoriale di Caen.

Il funzionamento di Enigma

Enigma possedeva un funzionamento particolarmente semplice: l'oggetto era dotato di una tastiera per la redazione del messaggio, di differenti rotori per la cifratura, e infine di una tabella luminosa per il risultato. Alla pressione di un tasto della tastiera, una lettera del pannello luminoso si accendeva. Vi erano 3 ruote di cifratura, detti Rotori disturbatori, (Scrambler-Rotors) che collegavano la tastiera al pannello luminoso.

Ad esempio, con un solo rotor, quando si preme su B la corrente passa dal rotor e illumina A sul pannello luminoso:

Ruote di cifratura di Enigma
Per rendere più complessa la macchina, ad ogni pressione su un bottone, il rotor gira di una tacca. Dopo la prima pressione si ottiene quindi:

Ruote di cifratura di Enigma girata di una tacca
Secondo i modelli (M3 o M4), il sistema era munito di 3 o 4 rotori. I secondi e i terzi rotori avanzavano di una tacca quando il precedente faceva un giro completo. Vi era inoltre una tabella di connessione che mischiava le lettere dell'alfabeto e un riflettore che faceva ripassare la corrente nei rotori prima della visualizzazione.

Alla fine, per le macchine Enigma equipaggiate di 26 lettere, vi erano 17.576 combinazioni (26 x 26 x 26) legate all'orientamento di ciascuno dei tre rotori, 6 combinazione possibili legate all'ordine nel quale sono disposti i rotori, cioè 100.391.791.500 collegamenti possibili quando si collegano le sei paia di lettere nella tabella di connessione: 12 lettere scelte tra 26 (26! /(12!14!)), poi 6 lettere tra 12 (12!/6!), e poiché alcune paia sono equivalenti (A/D etD/A), bisogna dividere per 2⁶.

Le macchine Enigma possono quindi codificare un testo secondo 10¹⁶ (17 576 * 6 * 100 391 791 500) combinazioni diverse.

Crack del codice di Enigma

I polacchi inventarono «la Bomba» (ribattezzato più tardi «Ultra») che permetteva di conoscere i settaggi Enigma. Purtroppo, a partire dal 1938, fu l'operatore stesso a stabilire i settaggi. Per rimediare a questo problema, i polacchi trovarono la soluzione: ogni messaggio conteneva sia una ripetizione di parole sia delle parole ricorrenti (dette «femmine»).

Questo era un indice riferito al nucleo (settaggio di base dei rotori). Per scoprire questo settaggio, i polacchi usavano allora la «Griglia» (schede perforate corrispondenti a tutte le permutazioni del nucleo). Queste schede erano impilate le une sulle altre rispetto alla posizione delle «femmine». Si trattava allora di cercare il punto in cui una serie di perforazioni si ricoprivano dall'alto al basso della pila.