M-209

Dentro de la carcasa del M-209, emerge una imagen mucho más compleja. Cada una de las seis ruedas de teclas tiene un pequeño pasador móvil alineado con cada letra de la rueda. Estos pasadores pueden colocarse a la izquierda o a la derecha; su posición afecta el funcionamiento de la máquina. La posición izquierda es ineficaz , mientras que la derecha es eficaz .

Cada rueda de teclas contiene un número diferente de letras y, por consiguiente, un número diferente de pines. De izquierda a derecha, las ruedas tienen:

• 26 letras, de la A a la Z
• 25 letras, de la A a la Z, excepto la W.
• 23 letras, de la A a la X, excepto la W.
• 21 letras, de la A a la U
• 19 letras, de la A a la S
• 17 letras, de la A a la Q

Esta discrepancia se elige para que los tamaños de las ruedas sean coprimos ; el resultado final es que las ruedas solo se alinean de la misma manera una vez cada 26 × 25 × 23 × 21 × 19 × 17 = 101.405.850 letras cifradas (también conocido como el período ). Cada rueda de llave está asociada con un brazo guía metálico inclinado que se activa mediante cualquier pasador en la posición "efectiva". Las posiciones de los pasadores en cada rueda de llave constituyen la primera parte del mecanismo de llave interno del M-209.

Detrás de la hilera de seis ruedas de llave se encuentra un tambor cilíndrico compuesto por 27 barras horizontales. Cada barra del tambor está provista de dos lengüetas móviles ; estas lengüetas pueden alinearse con cualquiera de las seis ruedas de llave o colocarse en una de dos posiciones neutras. Un pasador accionado hace que su brazo guía se incline hacia adelante, haciendo contacto con el tambor. El posicionamiento de las lengüetas constituye la segunda parte del mecanismo interno de llave. Debido a la complejidad de su ajuste, este mecanismo se modificaba con relativa poca frecuencia; en la práctica, era común cambiar las llaves internas una vez al día.

Cuando el operador gira la manivela, el tambor cilíndrico completa una revolución a través de las 27 barras. Si una lengüeta de una de las barras entra en contacto con el brazo guía de una rueda de llave activa, dicha barra se desliza hacia la izquierda; las lengüetas en posición neutra, o que no entran en contacto con un brazo guía, no afectan la posición de la barra. Todas las barras que se deslizan hacia la izquierda forman un engranaje de dientes variables , que a su vez desplaza la letra que se va a codificar; el desplazamiento es igual al número de barras que sobresalen hacia la izquierda. La letra cifrada resultante se imprime en la cinta de papel.

Una vez completada la rotación, un mecanismo retráctil empuja las barras salientes de vuelta a su posición. Un conjunto de engranajes intermedios hace avanzar las ruedas dentadas una posición, y un brazo de bloqueo se engancha al tambor para impedir una segunda codificación hasta que el disco indicador se ajuste a la siguiente letra.

Este sistema permitía que el desplazamiento cambiara para cada letra cifrada; sin esta facilidad, el esquema de cifrado se parecería a un cifrado César por desplazamiento muy inseguro .

Antes de codificar cualquier dato con la M-209, el operador debe configurar la máquina según una configuración preestablecida. Esta configuración incluye los ajustes de cada pin en las seis ruedas de llave y la posición de cada lengüeta en el tambor giratorio; estos ajustes se especificaban normalmente en tablas de una publicación secreta del sistema, entregada tanto al emisor como al receptor. El emisor podía elegir al azar la alineación rotacional de las ruedas de llave y comunicársela al receptor mediante un canal de comunicación seguro.

Cada letra en cada rueda de teclas está asociada a un pasador que se puede colocar a la izquierda o a la derecha. Una tabla que especifique la configuración de estos pasadores podría ser similar a la siguiente:

Las letras presentes en la tabla para una rueda de teclas determinada deben tener su pin correspondiente en la posición derecha, o "efectiva". Las letras ausentes, representadas por un guion, se colocan en la posición izquierda, o "inefectiva".

El tambor giratorio tiene 27 barras, cada una con dos lengüetas . Estas lengüetas se pueden ajustar a cualquier posición del 1 al 6, en cuyo caso se alinean con la rueda de chaveta correspondiente, o se pueden ajustar a una de las dos posiciones "0", en cuyo caso no tienen efecto. Una tabla que indique la configuración de las lengüetas del tambor podría tener este aspecto:

La barra 1 tendría sus lengüetas en las posiciones "3" y "6", la barra 2 en las posiciones "0" y "6", y así sucesivamente. Cualquier lengüeta en la posición "3", por ejemplo, será desplazada lateralmente por un brazo guía cuando el pasador activo de la rueda de chaveta 3 se encuentre en una posición "efectiva".

Finalmente, la clave externa se configura girando las ruedas de la clave a una secuencia de letras específica o aleatoria. Al probar la configuración de la clave interna del M-209, es habitual que el operador configure las ruedas de la clave en "AAAAAA" y proceda a codificar un mensaje que consista únicamente en la letra "A". El texto cifrado resultante se compara con una larga cadena de verificación para comprobar que todas las configuraciones internas se hayan realizado correctamente. La cadena de verificación para esta configuración en particular es:

TNJUWAUQTKCZKNUTOTBCW ARWIO

Los pasadores de la rueda de llave entran en acción cuando alcanzan la parte inferior de la rueda durante la rotación; es ahí donde pueden contactar o liberar el brazo guía que desvía las lengüetas hacia la izquierda. El pasador activo está desplazado una cantidad específica con respecto a la letra que se muestra en la parte frontal de la rueda de llave; cuando se muestra "AAAAAA" en la rueda de llave, los pasadores activos son los asociados con las letras "PONMLK", de izquierda a derecha.

Una vez configurada la M-209 según los ajustes anteriores, la máquina está lista para codificar. Siguiendo con el ejemplo de una cadena de verificación conocida , la primera letra que se va a codificar es la "A". El operador coloca el disco indicador en la letra "A" y gira la manivela de encendido.

Dado que las ruedas de teclas están configuradas con la cadena "AAAAAA", los pines activos son "PONMLK". Según la configuración anterior, el pin "P" es inactivo en la primera rueda de teclas, el pin "O" es activo en la segunda, el pin "N" es activo en la tercera, el pin "M" es activo en la cuarta, el pin "L" es inactivo en la quinta y el pin "K" es activo en la sexta. Los brazos guía asociados con los pines activos se inclinarán hacia adelante y entrarán en contacto con el tambor giratorio; en este caso, los brazos guía 2, 3, 4 y 6 serán activos.

Cualquier barra del tambor con una lengüeta en cualquiera de esas posiciones se deslizará hacia la izquierda, y dicha barra participará en el engranaje de dientes variables que impulsa la salida de la máquina. Según la configuración dada, las barras 1, 2, 3 y de la 5 a la 21 se deslizarán hacia la izquierda, para un total de 20 barras, o 20 "dientes" en el engranaje de dientes variables. La codificación para esta letra utilizará un desplazamiento de 20.

El M-209 utiliza un cifrado de sustitución recíproca o esquema de Beaufort ; el alfabeto utilizado en el mensaje de texto plano se asigna al mismo alfabeto en orden inverso ( atbash ):

Si no se considera el desplazamiento, "A" se convierte en "Z", "B" en "Y", "C" en "X", y así sucesivamente. El desplazamiento se realiza en sentido inverso; por ejemplo, un texto plano "P" se asigna al texto cifrado "K"; al desplazarlo tres posiciones a la izquierda, se obtiene el texto cifrado "N". El desplazamiento es circular, por lo que cuando un desplazamiento se desvía hacia la izquierda, continúa de nuevo hacia la derecha. Este método es autoinverso, lo que significa que el descifrado utiliza la misma tabla de la misma manera: un texto cifrado "N" se introduce como si fuera texto plano; esto se asigna a "M" en el alfabeto cifrado, o a "P" después de desplazarlo tres posiciones, devolviendo así el texto plano original.

Siguiendo con el ejemplo anterior, la letra inicial a codificar era "A", que se corresponde con "Z" en el texto cifrado. El desplazamiento proporcionado por el engranaje de dientes variables era de 20; al desplazarlo 20 posiciones a la izquierda, se obtiene la letra final del texto cifrado "T", que coincide con el primer dígito de la cadena de verificación.

Al finalizar el ciclo de codificación, las seis ruedas de llave avanzan una posición. Las ruedas de llave mostrarán entonces "BBBBBB" y los pines activos serán "QPONML". Un nuevo conjunto de brazos guía interactuará con el tambor, lo que dará como resultado un cambio de posición para la siguiente operación de codificación, y así sucesivamente.

• J. Reeds, D. Ritchie, R. Morris, "La máquina de cifrado Hagelin (M-209): criptoanálisis a partir únicamente del texto cifrado", memorándum técnico inédito, Bell Laboratories, 1978. Presentado a Cryptologia ().
• Barker, Wayne G. (1977). Criptoanálisis del criptograma de Hagelin . Aegean Park Press. ISBN 978-0-894-12022-0OCLC 3902917​​ 
• Lasry, George; Kopal, Nils; Wacker, Arno (2018). "Criptoanálisis solo con texto cifrado de textos cifrados cortos de Hagelin M-209" . Cryptologia . 42 (6): 485– 513. doi : 10.1080/01611194.2018.1428836 . S2CID 52881736 . 
• Lasry, George; Kopal, Nils; Wacker, Arno (2016). "Criptoanálisis automatizado de texto plano conocido de mensajes cortos Hagelin M-209" . Cryptologia . 40 : 49–69 . doi : 10.1080/01611194.2014.988370 . S2CID 20980068 .