CRIPTOGRAFÍA

autor: E.Gracián

I

Ocultar el contenido de un mensaje puede ser un juego o una necesidad. En el primer caso, estamos ante la presencia de un amigo al que queremos retar; en el segundo caso, ante un enemigo al que queremos eludir.

H P H O L J R

Esta palabra, que no sabemos lo que quiere decir, está escrita en castellano. No conocemos su significado porque cuando se escribió la intención era precisamente esa, la de que no la pudiera entender más que su destinatario. Es, pues, una palabra encriptada, codificada o cifrada,  tres términos que coloquialmente quieren decir lo mismo o, mejor aún, que encierran una misma intención, que es la de ocultar de alguna forma la información que se encuentra en un determinado mensaje. Para que el destinatario pueda descifrar su significado debe conocer el mecanismo, la clave, mediante la cual se encriptó la palabra original. En este caso lo que se hizo fue sustituir cada letra del abecedario por la que se encuentra tres lugares hacia delante. Por lo tanto, para desencriptarla lo que hay que hacer es sustituir ahora cada letra por la que está situada tres lugares hacia atrás, y así resulta

E N E M I G O

Este sencillo sistema de cifrado fue utilizado en tiempo de los romanos y se conoce como el método César. Y es que la Criptografía, la ciencia o arte de ocultar la información que se encuentra en un determinado mensaje, es tan antigua como la misma escritura. Los antiguos egipcios, por ejemplo, ya utilizaban métodos criptográficos en su escritura; una prueba de ello es que, mientras que el pueblo utilizaba la lengua demótica, los sacerdotes usaban la escritura hierática (jeroglífica), que era incomprensible para el no iniciado.

La escitala

El método mecánico de encriptado más antiguo que se conoce es el llamado escitala, que era de uso militar y que fue utilizado durante la guerra entre Atenas y Esparta en el siglo V a. de C. Para ello se necesitaban dos rodillos que tuvieran exactamente las mismas dimensiones. Uno de ellos lo tenía el emisor del mensaje y el otro el receptor. Una larga tira de papiro o piel se enrollaba en el rodillo. Luego se escribía el mensaje. Al desenrollar la tira el mensaje quedaba ilegible y sólo se podía volver a leer cuando se enrollaba en el otro rodillo, idéntico al primero. Naturalmente, cuanto más compleja fuera la forma del rodillo, más seguro era el sistema. Normalmente el mensajero llevaba el mensaje enrollado en la cintura, oculto tras el cinturón. Para hacer el mensaje aún más confuso se solían añadir letras en los espacios vacíos. Se puede confeccionar una escitala con un rotulador grueso. Es importante tener en cuenta el punto exacto desde el que empieza a enrollarse la tira que contendrá el mensaje.

Una buena cerradura

Un sistema de encriptación es útil si tanto el emisor como el receptor conocen las tres características siguientes:

1. El algoritmo, que es el método utilizado para cifrar el mensaje original.

2. La clave, que es el secreto que utilizará el algoritmo tanto para cifrar como para descifrar el mensaje.

3. El período, que es el tiempo válido de utilización de la clave.

Supongamos que los apartamentos de un edificio son utilizados periódicamente por ejecutivos de una empresa. Los apartamentos están protegidos mediante un sistema de seguridad que obliga al usuario a teclear un código de números para que se abra la puerta. En este ejemplo el algoritmo es el sistema electrónico que abre la puerta cuando se ha introducido el número correcto. Este número, por otra parte, constituye la clave secreta. El período será el tiempo durante el cual el ejecutivo utilice el apartamento. Cuando este tiempo haya concluido deberá cambiarse la clave para la posterior utilización por otro usuario.

El mensajero digital

Cifrar significa literalmente “poner un texto en números”. En este contexto lo que hacemos para encriptar un mensaje es cambiar un número por otro.

Si asignamos un número a cada letra del alfabeto (01 a la A, 02 a la B, etc…) una palabra cualquiera, como ALICIA, se convierte en

01 12 09 03 09 01

Si ahora le sumamos tres cifras a cada número, siguiendo el método César, el resultado será:

041512051204

Esto constituye un mensaje cifrado que podemos hacer llegar a alguien que sepa que, para dejar el mensaje en claro, no tiene más que restar tres unidades a cada cifra. “3″ es la clave secreta para este sistema de cifrado. Actualmente, lo más seguro es que el mensaje salga de un ordenador y vaya a parar a otro, lo que quiere decir que la serie de números que forman el mensaje, una vez pasada al sistema binario, se va convertir en una larga lista de serie de “ceros” y “unos” (bits). El proceso, aplicado a la palabra ALICIA, sería:

0100 1101 1100 0101 1100 0100

mensaje éste que ya está en condiciones de circular por una red informática.

Glosario básico

Criptografía: palabra procedente del griego y compuesta por las palabras cryptos (oculto)y grafos (escritura), que consiste en el arte, técnica o ciencia de la escritura secreta.

Criptograma: mensaje cifrado.

Cifrado: transformación del mensaje original en el mensaje cifrado.

Descifrado: proceso que lleva del criptograma al mensaje original.

Privacidad: característica de un mensaje que hace que sólo sea inteligible para el emisor y el destinatario.

Clave: conjunto de reglas establecidas entre los comunicantes para cifrar y descifrar un mensaje.

Autenticación: firma de un mensaje que impida a un tercero hacerse pasar por el emisor.

Criptoanálisis: conjunto de técnicas para conseguir descifrar la clave de un mensaje cifrado

Criptología: ciencia que engloba a la criptografía y al criptoanálisis.

Curiosidades:

En la película de Stanley Kubrick “2001. Una odisea del espacio”, el “malo” de la película era el ordenador que regía los destinos de la nave. Su nombre era “HAL”,  y era, aunque muchos espectadores no repararon en ello, una palabra encriptada. ¿La clave? muy sencilla: para cada letra hay que tomar la siguiente. ¿Por qué se encriptó la palabra? Porque se trataba de una importante empresa de ordenadores que no quería que uno de sus productos estrella no funcionara correctamente.

La piedra Roseta: Esta piedra, descubierta accidentalmente por un soldado del ejército de Napoleón en 1799, fue la clave más importante de que se dispuso para descifrar los jeroglíficos egipcios. Se trata de un mismo texto escrito en jeroglífico, demótico y griego. No fue hasta 1822 que el sabio francés Champollion consiguió descifrar la escritura jeroglífica, para lo cual tuvo que aprender primero el copto, el árabe y el hebreo.

II

La historia de la Criptografía fue, hasta la aparición del telégrafo, una historia de textos, cartas y mensajes ocultos en libros que se ocultaban tras otros libros.

Leon Battista Alberti (1402-1472) está considerado el padre de la Criptografía occidental, título que mereció por su trabajo como secretario de claves de la Curia Vaticana. Su obra fundamental es el  tratado Modus scribendi in ziferas., en el que se describe un método para cifrar consistente en unos discos que permitían permutar las letras del alfabeto.

La Criptografía alcanzó épocas de esplendor en la Italia del siglo XVI. Aunque los servicios secretos más famosos de la época se encontraban en Venecia, existía otra potencia política y económica de gran envergadura que tenía una gran necesidad de criptoanalistas, que era el Vaticano, a cuyo servicio estaba Leon Battista Alberti.

Sin embargo, a pesar de la fama de Alberti, fue el abad Tritemio el que hizo que la Criptografía del Renacimiento alcanzara todo su esplendor. Johann Heidenberg nació el 1 de febrero de 1462 en la pequeña localidad alemana de Tritenheim, de donde le deriva el nombre de Tritemio. En su obra fundamental, Poligrafía ( Polygraphiae libri sex), se describe un método para cifrar y descifrar utilizando una tabla en la que en la primera fila están todas las letras del abecedario; en la siguiente, éstas están desplazadas una letra, y así con todas, de forma que para la primera letra se utilizaba la primera línea, para la segunda letra la segunda línea, y así sucesivamente, repitiendo el ciclo. Esta tabla se conoce como “cuadrado de Vigenère”, aunque fue Tritemio el primero en utilizarlo. La otra gran obra de este insigne abad, al que muchos consideran como uno de los hombres más sabios de su época, es la Steganographia e Clavis Steganographiae, un extenso tratado de Esteganografía en el que se describen métodos que se han estado utilizando hasta hace muy poco tiempo.

Ocultar con disimulo

La palabra “esteganografía” proviene del griego steganos (secreto) y grafia (escrito); sin embargo, hay que distinguirla claramente de la Criptografía. Cuando lo que se utiliza es la segunda, es obvio que estamos ocultando datos. Si en un mensaje aparece un criptograma, inmediatamente se levanta la sospecha de que se quiere esconder una información. En cambio, en la Esteganografía el dato está oculto pero no encriptado.

Puede ser, por ejemplo, una carta de apariencia inofensiva en la que el mensaje esté formado por la segunda o tercera letra de cada palabra. Desde la utilización de tintas invisibles hasta la sofisticada técnica de los micropuntos (en el punto de la letra i puede adosarse un microfilm con un mensaje), la Estenografía es un arte que no sólo ha estado presente a lo largo de toda la historia, sino que actualmente se sigue utilizando con el soporte de técnicas informáticas. Se puede, por ejemplo, ocultar un mensaje dentro de contenidos multimedia, mezclando los bits del mensaje original entre los bits del archivo gráfico o de sonido.

En la antigua Grecia ya se grababan los mensajes importantes en la cabeza del mensajero y se le dejaba crecer el pelo. Para leer el mensaje era necesario afeitarle de nuevo la cabeza.

Aún sabiendo que no contenía elementos de brujería, el Expurgatorio del Santo Tribunal de la Inquisición de España prohibió la Esteganografía.

Libros clave

Un método criptográfico muy en boga en el siglo XIX era el basado en la utilización de las palabras contenidas en un determinado documento o libro. Dos ejemplares idénticos deben estar, uno, en manos del emisor, y el otro, en manos del receptor. La técnica consiste en tener numeradas de alguna forma las palabras contenidas en el “libro clave”; de esta forma el mensaje queda cifrado en una serie de números consecutivos. Tiene el inconveniente de que la clave se obtiene fácilmente al poseer el texto que sirve de referencia al cifrado, pero también tiene la ventaja de que es muy difícil romper un cifrado de esta categoría, sea por los medios que sea.

Los números de Beale

La historia de la Criptografía está llena de anécdotas curiosas, pero quizás una de las más fascinantes sea la de Thomas J. Beale, un aventurero que, en 1817, dirigió una cacería de búfalos en el norte de Nuevo México, con tan buena suerte que descubrió una mina de oro. En un par de años llegó a acumular una verdadera fortuna del precioso metal. En su última expedición dejó, a modo de testamento, un cofre que debía ser abierto si en diez años nadie volvía a saber nada de él. El destinatario de tan curioso testamento, un tal Robert Morris, que esperó veinte años para abrir la caja, se encontró con tres criptogramas formados por series de números de una  a tres cifras. Intentó descifrarlos, pero no pudo. Un año antes de su muerte, en 1863, le pasó el legado a James B. Ward. Éste, un tanto accidentalmente, descubrió la clave del criptograma número dos. El texto clave era la Declaración de Independencia de los Estados Unidos y en él se explicaba el contenido del tesoro. Pero Ward falló, después de veinte años de estar intentándolo se le resistieron los otros dos criptogramas y decidió hacerlos públicos.

Desde entonces han sido muchos los intentos por descifrar el enigma. Entre 1897 y 1912, dos hermanos, George y Clayton Hart, invirtieron mucho dinero y tiempo en rastrear la Declaración de la Independencia, la Biblia y otros libros que pudieran contener la clave. En 1966 un banquero de Tennessee contrató un equipo de excavación, con bulldozers incluidos, que removieron a fondo las tierras en las que se suponía que estaba enterrado el tesoro, pero tampoco se encontró nada. En 1968 se fundó la Beale Cypher Association, que invierte recursos y talento para resolver el misterio. Han realizado un gran trabajo de documentación sobre los papeles de Beale, pero no han encontrado el tesoro. En 1971 el Dr. Carl Hammer llevó a cabo un criptoanálisis realizado con métodos modernos y llegó a la conclusión de que en los mensajes codificados de Beale aparecían patrones cíclicos que sugerían que la serie de números no era aleatoria y que contenían ciertas analogías con las series que aparecían en el primer código descifrado.

Actualmente se valora el tesoro de Beale en unos 50 millones de dólares, pero los dos criptogramas restantes permanecen sin resolver.

Quizá sólo sea una broma pesada pero, por si acaso, aquí están los 520 números de Beale.

71, 194, 38, 1701, 89, 76, 11, 83, 1629, 48, 94, 63, 132, 16, 111, 95, 84, 341, 975, 14, 40, 64, 27, 81, 139, 213, 63, 90, 1120, 8, 15, 3, 126, 2018, 40, 74, 758, 458, 604, 230, 436, 664, 582, 150, 251, 284, 308, 231, 124, 211, 4866, 225, 401, 370, 11, 101, 305, 139, 189, 17, 33, 88, 208, 193, 145, 1, 94, 73, 416, 918, 263, 28, 500, 538, 356, 117, 136, 219, 27, 176, 130, 10, 460, 25, 485, 18, 436, 65, 84, 200, 283, 118, 320, 138, 36, 416, 280, 15, 71, 224, 961, 44, 16, 401, 39, 88, 61, 304, 12, 21, 24, 283, 134, 92, 63, 246, 486, 682, 7, 219, 184, 360, 780, 18, 64, 463, 474, 131, 160, 79, 73, 440, 95, 18, 64, 581, 34, 69, 128, 367, 460, 17, 81, 12, 103, 820, 62, 116, 97, 10, 862, 70, 60, 1317, 471, 540, 208, 121, 890, 346, 36, 150, 59, 568, 614, 13, 120, 63, 219, 812, 2160, 1780, 99, 35, 18, 21, 136, 872, 15, 28, 170, 88, 4, 30, 44, 112, 18, 147, 436, 195, 320, 37, 122, 113, 6, 140, 8, 120, 305, 42, 58, 461, 44, 106, 301, 13, 408, 680, 93, 86, 116, 530, 82, 568, 9, 102, 38, 416, 89, 71, 216, 728, 965, 818, 2, 38, 121, 195, 14, 326, 148, 234, 18, 55, 131, 234, 361, 824, 5, 81, 623, 48, 961, 19, 26, 33, 10, 1101, 365, 92, 88, 181, 275, 346, 201, 206, 86, 36, 219, 320, 829, 840, 68, 326, 19, 48, 122, 85, 216, 284, 919, 861, 326, 985, 233, 64, 68, 232, 431, 960, 50, 29, 81, 216, 321, 603, 14, 612, 81, 360, 36, 51, 62, 194, 78, 60, 200, 314, 676, 112, 4, 28, 18, 61, 136, 247, 819, 921, 1060, 464, 895, 10, 6, 66, 119, 38, 41, 49, 602, 423, 962, 302, 294, 875, 78, 14, 23, 111, 109, 62, 31, 501, 823, 216, 280, 34, 24, 250, 1000, 162, 286, 19, 21, 17, 340, 19, 242, 31, 86, 234, 140, 607, 115, 33, 191, 67, 104, 86, 52, 88, 16, 80, 121, 67, 95, 122, 216, 548, 96, 11, 201, 77, 364, 218, 65, 667, 890, 236, 154, 211, 10, 98, 34, 119, 56, 216, 119, 71, 218, 1164, 1496, 1817, 51, 39, 210, 36, 3, 19, 540, 232, 22, 141, 617, 84, 290, 80, 46, 207, 411, 150, 29, 38, 46, 172, 85, 194, 36, 261, 543, 897, 624, 18, 212, 416, 127, 931, 19, 4, 63, 96, 12, 101, 418, 16, 140, 230, 460, 538, 19, 27, 88, 612, 1431, 90, 716, 275, 74, 83, 11, 426, 89, 72, 84, 1300, 1706, 814, 221, 132, 40, 102, 34, 858, 975, 1101, 84, 16, 79, 23, 16, 81, 122, 324, 403, 912, 227, 936, 447, 55, 86, 34, 43, 212, 107, 96, 314, 264, 1065, 323, 328, 601, 203, 124, 95, 216, 814, 2906, 654, 820, 2, 301, 112, 176, 213, 71, 87, 96, 202, 35, 10, 2, 41, 17, 84, 221, 736, 820, 214, 11, 60, 760.

III

Durante el siglo XX, la Criptología pasó de ser un juego de salón o de intrigas diplomáticas a convertirse en herramienta fundamental de las comunicaciones, con el consiguiente aumento de su nivel de complejidad.

Tanto para cifrar como para descifrar un mensaje se precisa un método de encriptación, para lo cual se requiere una actitud mental parecida a la de un jugador de ajedrez, en el sentido de que no sólo tenemos que pensar en cuál debe ser nuestra estrategia para encriptar un mensaje, sino que también debemos preveer lo que intentará hacer nuestro oponente para desencriptarlo.

Los métodos básicos

Los dos métodos más importantes para cifrar un mensaje son el de transposición y el de sustitución. En el primero, las letras del mensaje original permanecen intactas y lo que se cambia es el orden en el que éstas aparecen. Un ejemplo de este sistema de encriptación sería el método de las Cajas, que veremos a continuación. En cambio, en el método de sustitución las letras son reemplazadas por números o signos cualesquiera, dejando el orden original de las letras intacto. Este último método también se conoce como codificación. Un ejemplo de este sistema de encriptación sería el método de César, que ya hemos visto. Ambos métodos pueden ser utilizados en un mismo sistema de cifrado, una o varias veces, con el fin de hacer más difícil el descifrado.

Transposición

Un conocido método de cifrado por transposición es el de las “cajas”. Aquí la clave, que deben conocer el emisor y el receptor, es una palabra.

Por ejemplo, si la palabra secreta es COLEGIO, para cifrar el mensaje:

NOS VEMOS A LAS SIETE EN TU CASA

debemos hacer lo siguiente: se escribe la palabra clave y, encima de cada letra de la misma, el número de orden en el que las letras aparecen en el abecedario. En la palabra COLEGIO la letra que aparece primero en el abecedario es la C, luego la E, etc. Si alguna letra se repite, se van numerando de izquierda a derecha.

Después, el mensaje debe escribirse, todo seguido, dentro de la caja definida por la palabra clave.

Una vez construida la caja, el mensaje que vamos a enviar se escribe por columnas y en el orden en que éstas aparecen numeradas: la columna 1 sería NSEC, la columna 2 VAEA, y así sucesivamente. El texto cifrado completo sería, pues:

NSEC VAEA ESN MST SLES OATA OIU

Para descifrar el mensaje basta con rehacer el camino inverso, es decir, colocar ordenadamente los grupos de palabras en las correspondientes columnas. Este tipo de cifrado, que fue utilizado por el ejército español hasta los años setenta, admite ciertos niveles de complejidad, ya que el proceso se puede repetir varias veces, con distintas palabras clave, para hacer más difícil el criptoanálisis.

Frecuencias

Cuando un criptograma es lo suficientemente largo, de por lo menos cien caracteres, se puede hacer una pequeña estadística y confeccionar una tabla de las frecuencias con que aparecen determinados caracteres. Se ordenan de mayor a menor y se compara con las frecuencias del idioma en el que está escrito el criptograma. En castellano, por ejemplo, las letras más frecuentes son la E y la A; en general, en un texto suficientemente largo, las letras aparecen más o menos en la siguiente proporción: E = 17 %, A = 12 %, 0 = 9 %, L = 8 %, S = 8 %, N = 7 %, D = 7 %… De la misma forma, también se puede estudiar la frecuencia de las letras iniciales y finales de cada palabra o la frecuencia de los grupos de dos letras (si, no, en,…), etc.

Anillos codificadores

Un ejemplo sencillo del método de cifrado por sustitución son los anillos codificadores, fáciles de construir con un trozo de cartulina. Se recortan dos circunferencias concéntricas en las que se ha escrito el abecedario en el borde, y con un alfiler se encajan una dentro de la otra.

En este caso, la “clave secreta”, que deben conocer tanto el emisor como el receptor del mensaje, es una letra. Por ejemplo, si la letra es la D, debemos girar el anillo interior hasta que la letra A se sitúe justo debajo de la letra D del anillo exterior. Ahora no hay más que sustituir cada letra del mensaje original por la correspondiente del anillo interior. Así, el texto

MENSAJERO

quedaría codificado como

JBKVXGBOL

El código ASCII

Codificar un mensaje por el método de sustitución es algo muy frecuente en las sociedades modernas. El código Morse o los códigos de barras serían un buen ejemplo, pero la utilización más masiva de este método es probablemente el llamado código ASCII (American Standard Code for Information Interchange), que es el código mediante el cual los caracteres que pulsamos en el teclado se almacenan en nuestro ordenador.

Una prueba

AAI HLE BSD OOG RHU ENN UCO NAS EO

¿Sabría descodificar este mensaje por el método de las cajas, sabiendo que la palabra clave es ORDENADOR?

IV

CRIPTOGRAFÍA MILITAR

En la primera mitad del siglo XX el teléfono, el telégrafo y la radio eran medios de comunicación vitales para los altos mandos militares. Pero representaban también un flanco débil, ya que el enemigo podía interceptar las comunicaciones, algo que casi siempre era posible. Esto obligó a desarrollar sistemas criptográficos altamente sofisticados, especialmente durante la Segunda Guerra Mundial. En contrapartida, el criptoanálisis hizo acopio de todos sus recursos, matemáticos y estadísticos, para conseguir descifrar los mensajes del enemigo.

El lenguaje de los navajos

Una forma de dificultar el descifrado de un mensaje es emplear para las transmisiones un idioma hablado que carezca de cultura escrita. Durante la Segunda Guerra Mundial los americanos utilizaron indios navajos para transmitir los mensajes hablados. La idea fue de Philip Johnston, el hijo de un misionero que predicaba entre los navajos y que hablaba con fluidez su lengua. El navajo cumplía con todos los requisitos para ser un sistema de codificación indescifrable, ya que es extremadamente complejo e imposible de hablar para alguien que no haya permanecido muchos años entre ellos. Se estimó que sólo 30 personas no navajos, entendían esta lengua y ninguno de ellos era japonés. El Cuerpo de Marines reclutó entonces a 200 navajos para el servicio. Cuando un navajo recibía un mensaje, lo que oía era un conjunto de palabras sin sentido, de las cuales el descodificador sólo utilizaba la primera letra de su traducción al inglés. Por ejemplo, el mensaje tsah (needle) wol-la-chee (ant) ah-keh-di- glini (victor) tsah-ah-dzoh (yucca) quería decir “Navy”.

Un mensaje decisivo

En enero de 1917, los servicios secretos ingleses interceptaron un mensaje cifrado del ministro Arthur Zimmermann, dirigido al conde Von Bernstorff, embajador alemán en Washington. El cifrado pertenecía a un código de lista doble de 10.000 palabras que los ingleses sólo habían conseguido descifrar parcialmente. Los alemanes enviaron el mismo telegrama a México, pero con un código distinto, éste de 25.000 palabras. El hecho de poseer un mismo mensaje en dos códigos diferentes permitió descifrarlo en su totalidad. Fue precisamente el contenido de este mensaje el que decidió a Estados Unidos a entrar en guerra contra Alemania en la Primera Guerra Mundial, cambiando el curso de la historia.

El JN-25 y la batalla de Midway

El JN-25 fue un código utilizado por el mando japonés en sus transmisiones durante la Segunda Guerra Mundial. La Estación Hypo, situada en Pearl Harbor bajo el mando del comandante Joseph Rochefort, fue la encargada de descifrar dicho código, una tarea crucial para ayudar a romper el frágil equilibrio de las fuerzas navales que, por entonces, se inclinaba a favor de los japoneses. El JN-25 consistía en aproximadamente 45.000 números de cinco dígitos, de los que cada uno de ellos representaba una palabra o una frase.

En el momento de la transmisión de un mensaje estos números eran «supercifrados» con unas tablas especiales de adición de números. Para romper el código era necesario utilizar técnicas de Análisis Matemático que deshicieran el proceso de adición, y luego analizar estadísticamente los patrones de repetición, para de esta forma ir desvelando el significado de cada uno de los números de cinco dígitos.

En junio de 1942 los americanos ya habían conseguido romper el código JN-25; durante la primavera de ese mismo año habían sido interceptados varios mensajes en los que se especificaba una concentración de fuerzas navales encaminadas a un objetivo señalado como «AF». Los especialistas de la estación Hypo ya habían descifrado el código japonés, pero aquellas dos siglas seguían siendo un misterio. Los americanos enviaron entonces un mensaje sin cifrar en el que se decía que las instalaciones de agua potable de Midway habían sido seriamente dañadas. Al poco rato se interceptó un mensaje del servicio de inteligencia japonés, naturalmente codificado en JN-25, que decía «AF se ha quedado sin agua». El haber descubierto que las letras AF significaban Midway supuso para el almirante Nimitz una victoria decisiva en la batalla del Pacífico.

Enigma

Durante la Segunda Guerra Mundial todas las órdenes radiadas que recibían los submarinos alemanes estaban codificadas mediante un famoso sistema de cifrado que recibió el nombre de «Enigma». Los capitanes de los submarinos llevaban siempre a bordo un maletín en cuyo interior había, además de un panel de instrucciones, algo muy parecido al teclado de una máquina de escribir y tres ruedas dentadas que podían ajustarse en distintas posiciones, las cuales, mediante un conjunto de dispositivos electromecánicos, permitían descodificar de forma automática mensajes cifrados.

La ultrasecreta Escuela de Codificación y Cifrado del Gobierno Inglés dispuso en Bletchley Park varios barracones en los que reunieron a un selecto grupo de matemáticos dirigidos por Alan Turing, considerado como el padre de la «máquina computadora universal». Durante 24 horas al día, técnicos y matemáticos trabajaban bajo el estruendoso ruido de las «bombas», nombre que recibieron los primeros procesadores diseñados por Alan Turing. Lo habitual es que sólo dispusieran de tres días para romper uno de estos códigos: el tiempo que podía tardar un submarino en llegar a su punto de destino. Descifrar el código Enigma supuso, para los aliados, salvar miles vidas humanas y millones de toneladas en equipamientos.

PeterG.Strangman, ha elaborado, en www.adelheid.demon.co.uk./enigma.html, una fiel simulación del procedimiento original de encriptación de la máquina Enigma. Con ella podemos crear nuestros propios mensajes secretos y descifrarlos de la misma forma que lo hacían los capitanes de los submarinos alemanes. Se trata de una fiel reproducción. Según palabras del propio Strangman: «Sospecho que mucho más fidedigna de lo que a mucha gente le gustaría».

CRIPTOGRAFÍA CIVIL

Actualmente es difícil que una sola persona pueda abarcar todas las áreas del conocimiento que se requieren para poder descifrar un mensaje: Matemáticas, Informática,Teoría de la Información oTeoría de la Complejidad Computacional, por mencionar sólo algunas.

Hace ya algunos años, a raíz de la informatización masiva de la sociedad actual, que la Criptografía ha dejado de ser una herramienta de uso exclusivo militar o diplomático para convertirse en una herramienta imprescindible en numerosos sectores de la sociedad civil. Las entidades bancarias necesitan proteger sus datos, los usuarios de telefonía móvil exigen que sus conversaciones no sean escuchadas, los datos estadísticos, de sanidad o del censo electoral, deben mantener la privacidad de los usuarios, las tarjetas de crédito o los accesos a redes locales de ordenadores demandan un password personal y no falta mucho para que un «notario electrónico» haga utilización de una «autenticación» digital para certificar determinadas transacciones. Todo ello está requiriendo un uso masivo y especializado de la Criptografía. Sin saberlo, o sabiéndolo, vivimos inmersos en un mundo de secretos, mejor o peor protegidos.

En la moderna Criptografía todo el proceso de encriptación está informatizado y sus mecanismos se encuentran en el interior de pequeños chips, de forma que el usuario no tiene más que escribir su texto en el ordenador y éste se encarga de hacer el resto. Dos son los tipos fundamentales de claves que se utilizan en estos programas, las claves simétricas y las asimétricas o claves públicas.

Las claves simétricas

Un sistema de clave privada o simétrica es aquel que utiliza la misma clave para el cifrado y el descifrado del mensaje. Por ejemplo, en el método César hay que sumar tres letras para encriptar y restar también tres para desencriptar, operaciones inversas la una de la otra, pero con una misma clave. La ventaja de este método es que, dada su rapidez, es muy práctico para codificar grandes volúmenes de información.

Sin embargo, su gran inconveniente es la distribución de claves: cuando se utiliza siempre un mismo canal de comunicación se hace necesario, como medida de seguridad, cambiar con cierta frecuencia las claves. Esto supone distribuir nuevas claves, bien sea por el mismo canal de comunicación o por un sistema de mensajería; lo que supone a su vez, tanto en un sistema como en el otro, una nueva fuente de inseguridad para el sistema. El segundo inconveniente es el de la autenticación: queremos estar seguros de la identidad del emisor, de forma que si alguien consigue descifrar la clave no nos haga llegar mensajes falsos haciéndose pasar por quien no es.

La clave pública

En 1975, W. Diffie y M. Helman, de la Universidad de Stanford, desarrollaron la idea de los cifrados asimétricos o de clave pública, un sistema basado en determinadas funciones matemáticas, llamadas de una sola dirección o funciones con trampa, que hacen posible el cifrado, pero hacen virtualmente imposible el descifrado si no se conoce la clave.

La idea es que cada usuario posea un par de claves, una pública y una privada. Si quiero enviar un mensaje a Juan, encripto el mensaje según la clave de Juan, que es pública, en el sentido de que cualquiera puede conocerla, pero sólo Juan, con su clave privada, la puede descifrar. Entre otras, una de las ventajas de este método es que la clave secreta de Juan, la privada, nunca circula por los medios de comunicación y, por tanto, no es necesario renovarla constantemente.

Los fundamentos matemáticos

Existen varios algoritmos (métodos matemáticos) que permiten el uso de una clave pública. El más difundido es el que se conoce por las siglas RSA, que fue desarrollado por Rivest, Shamir y Adleman en 1977, y que se basa en la dificultad que existe para factorizar un número como producto de dos primos. Recordemos que un número primo es aquel que sólo es divisible por sí mismo y por la unidad, como 3, 5, 7, 11, etc…

Si cogemos dos de estos números, por ejemplo 7 y 19, y los multiplicamos, el producto 133 constituye la clave pública y los números 7 y 19 la clave privada. Está claro que cuanto más grande sea el número, más difícil será encontrar los dos números primos que lo componen. Para 527 tendremos que hacer más pruebas (en este caso, los números son 17 y 31). Se puede decir, simplificando las cosas, que alguien puede romper la clave si es capaz de dar con los dos números primos en cuestión. Es decir, que si en este sistema criptográfico la clave conocida por todos es 22, quien sea capaz de averiguar que 22 = 2·11 ha roto la clave.

Evidentemente, los números que componen este tipo de claves no son tan simples. En los ejemplos hemos estado utilizando números de dos o tres cifras, pero en la criptografía de clave pública se utilizan números de 128, 1.024 o incluso más cifras (las actuales claves militares son de 2.048 cifras). Cuantas más cifras tenga el sistema, más robusto será frente a un ataque, pero también tiene el inconveniente de que el proceso de desencriptado es más lento.

Este sistema no es infalible. En abril de 1994 se produjo el «derribo» del RSA 129, que era un número de 129 cifras que los autores del sistema habían hecho público, planteándolo como reto. Un grupo de 600 matemáticos, con la ayuda de 1.600 voluntarios reclutados en Internet, consiguieron factorizar el número. Sin embargo, se calcula que poniendo a trabajar todos los ordenadores del mundo en paralelo, una clave de 1.024 dígitos tardaría un tiempo equivalente a la edad del universo (15.000 millones de años) en romperse.

Las empresas que se dedican a la fabricación de programas de encriptación almacenan las claves secretas en hardware en pastillas que tienen sofisticados dispositivos de seguridad. Cuando se abren, al entrar en contacto con el oxígeno, se solidifican en una masa informe. Y cuando se intenta verlas con rayos X, todo lo que hay escrito en ellas se convierte en ceros.

El gobierno de Estados Unidos sólo permite la utilización de determinadas claves criptográficas en su territorio y en Canadá, fuera de estas fronteras no se autoriza la venta, a no ser que se trate de una entidad financiera. La exportación no autorizada de estándares de encriptación está considerada como tráfico de armas en dicho país.

Tags: computación, criptografía

Esta entrada fué enviada Lunes, diciembre 21st, 2009 el 18:03 y está insertada en Análisis, Divulgación, Estadística . Puedes encontrar respuestas a continuación. Deja una respuesta, o haz el seguimiento desde tu site.