Enigma-M4

La Enigma-M4 (también llamada Schlüssel  M , más precisamente Schlüssel  M Form  M4 ) es una máquina de llave de rotor que fue utilizada para comunicaciones cifradas por la Kriegsmarine alemana durante la Segunda Guerra Mundial a partir de octubre de 1941.

A diferencia de las máquinas Enigma-M3, Enigma I y Enigma-G utilizadas por los servicios secretos alemanes, la Enigma-M4 se caracteriza por tener cuatro rodillos (excepto el de entrada y el de retroceso). Esto hace que su cifrado sea criptográficamente mucho más robusto que el de las otras variantes de Enigma, que solo tienen tres rotores, por lo que los Aliados no pudieron descifrarlo durante mucho tiempo.

Todas las ramas de la Wehrmacht alemana utilizaban la máquina de cifrado de rotores Enigma para encriptar sus mensajes secretos. Sin embargo, se empleaban diferentes modelos. Mientras que el ejército y la fuerza aérea utilizaban casi exclusivamente la Enigma I, existían distintas variantes del modelo Enigma-M para la marina, a la que generalmente se la denominaba "Schlüssel M". La principal diferencia radicaba en el uso de más rodillos que en la Enigma I, donde se podían seleccionar tres de un rango de cinco. Esto resultaba en 5-4-3 = 60 posibles posiciones de los rodillos de la Enigma I. ^{[ 1 ]}      

Por otro lado, la Enigma-M1  tenía un surtido de seis rodillos diferentes (marcados con los números romanos del I al VI), tres de los cuales se insertaban en la máquina. Esto aumentaba la complejidad combinatoria a 6-5-4  = 120 posiciones posibles de rodillos. En la Enigma-M2, el rango de rodillos se había ampliado en uno más, de modo que  ahora eran posibles 7-6-5 = 210 capas de rodillos. Y con la Enigma-M3, que fue utilizada por la marina al comienzo de la guerra, había ocho rodillos, tres de los cuales se usaban. Esto significaba que la M3 tenía 8-7-6  = 336 posiciones posibles de rodillos. Mientras que los modelos M1 a M3 solo usaban tres rodillos en la máquina, la M4 tenía cuatro rodillos contiguos en la máquina. Esto aumentó significativamente la seguridad criptográfica de la M4 en comparación con sus modelos predecesores.

La operación se describió en el reglamento del servicio naval M.Dv.Nr.  32/1 con el título "Der Schlüssel  M  - Verfahren  M Allgemein". ^{[ 2 ]} El procedimiento de clave utilizado en la Enigma-M4 se definió con precisión en este documento.

Una parte particularmente importante del procedimiento clave, además del correcto funcionamiento, era el acuerdo de una clave criptográfica común . Como en todos los criptosistemas simétricos, el emisor y el receptor de un mensaje secreto cifrado no solo debían tener la misma máquina, sino que también debían configurarla de forma idéntica. Para ello, se distribuían tablas de claves secretas con antelación a todos los participantes autorizados. Para garantizar la seguridad en una organización tan grande como la Kriegsmarine, existían muchas redes de claves diferentes, como en el ejército y la fuerza aérea; por ejemplo, Aegir para buques de guerra de superficie y cruceros auxiliares en alta mar, Hydra para buques de guerra cerca de la costa, Medusa para submarinos en el Mediterráneo, para acorazados y cruceros pesados , y Triton para submarinos en el Atlántico. Existían otras redes de claves. La Kriegsmarine inicialmente utilizó exclusivamente la Enigma-M3 para todas ellas. ^{[ 3 ]}

Sin embargo, pronto se reconoció la necesidad de formar una red de claves separada y especialmente segura para las Einheiten que operaban en el "Hohe See" (en alemán, mar abierto o alta mar). En octubre de 1941, una carta del Oberkommando der Kriegsmarine (OKM) al comandante de los acorazados presentó el "teclado Neptun" como una nueva clave y ordenó el uso de la Enigma-M4 para este propósito. Esto ocurrió cuatro meses antes de que la M4 entrara en servicio para los submarinos. A diferencia de Triton, la red de claves Neptun no se vio comprometida en ese momento. ^{[ 4 ]}

La construcción de la Enigma-M4 presenta algunas características especiales en comparación con la Enigma  I. La diferencia más importante radica en el uso de cuatro rodillos (rotores) frente a los tres de los otros modelos. Los cuatro rodillos se seleccionaron de un conjunto de ocho más dos. Fue necesario distinguir entre los rodillos I a V, que también se utilizaron en la Enigma-I, los rodillos VI a VIII, conocidos de la Enigma-M3, y los dos rodillos diseñados específicamente para la Enigma-M4, que eran más delgados que los demás y, por lo tanto, se denominaban rodillos "delgados". ^{[ 5 ]}

La razón técnica para la producción de rodillos delgados fue el deseo de la Armada de poder seguir utilizando la misma carcasa que Enigma  I y Enigma-M3. Para ello, el espacio que antes ocupaba un rodillo inversor (grueso) ahora debía ser utilizado por un rodillo inversor delgado y uno de los nuevos rodillos delgados añadidos. En lugar de números romanos , los rodillos delgados estaban marcados con letras griegas , concretamente "β" ( Beta ) y "γ" ( Gamma ). Aunque cada uno podía girarse manualmente a una de las 26 posiciones, a diferencia de los rodillos I a VIII, no giraban más durante el proceso de cifrado.

El diagrama de cableado del rodillo de entrada y los ocho rodillos giratorios (I a VIII) de la Enigma-M4 era idéntico al de la Enigma I y la M3. En particular, los dos rodillos delgados no giratorios "Beta" y "Gamma", y los dos rodillos de inversión igualmente delgados (UKW) "Bruno" y "César". El cableado de los dos rodillos delgados y los rodillos de inversión se diseñó de tal manera que la combinación del rodillo de inversión (UKW) con el rodillo "coincidente" (es decir, Bruno con Beta o César con Gamma) resulta en la misma permutación de caracteres involutivos que los rodillos de inversión B y C (gruesos) de la Enigma  I y la Enigma-M3 por sí solos. Esto cumplía con el propósito de la retrocompatibilidad con los sistemas anteriores. El único requisito para esto era que la clave de hechizos de los submarinos se eligiera de manera que comenzara con "A". Entonces, el cilindro izquierdo quedó exactamente en la posición en la que funcionaba junto con la VHF correspondiente de la misma manera que la VHF correspondiente de los otros modelos Enigma.

Al igual que en el Modelo D, las teclas y las luces estaban dispuestas en una configuración similar a la de QWERTZU . Solo las letras P y L estaban desplazadas hacia los bordes de la fila inferior, a diferencia de QWERTZU.

QWERTZUIO ASDFGHJK PYXCVBNML 

A diferencia de otros modelos como el Modelo-D, el Modelo-K o el Modelo-T, este no admitía dígitos en el teclado. Tampoco incluía caracteres especiales (como en el Modelo-G).

Para la compresión de datos, la Armada utilizó grupos de señales (de cuatro letras) y frases de libros de códigos, como el folleto de señales cortas y la clave corta meteorológica, que consistía únicamente en letras.

Para configurar completamente la llave, la marina distinguía entre partes «externas» e «internas». ^{[ 6 ]} La llave interna incluía la selección de los rodillos, su posición y la del anillo. Los ajustes de la llave interna solo podían ser realizados por un oficial, quien abría la carcasa y seleccionaba, configuraba y disponía los rodillos según correspondiera. Luego cerraba la Enigma y se la entregaba al operador de radio.

La tarea del operador de radio consistía en realizar los ajustes externos de la llave, es decir, insertar los diez pares de conectores en el panel frontal del M4 según la llave del día, cerrar la tapa frontal y luego girar los cuatro rodillos a la posición inicial correcta. Si bien los ajustes internos solo se cambiaban cada dos días, los externos debían cambiarse diariamente. El cambio de llave también se realizaba en alta mar a las 12:00 DGZ (hora legal alemana), por ejemplo, temprano en la mañana para los submarinos que operaban frente a la costa este de Estados Unidos.

Las claves solicitadas figuraban en los "teclados" ultrasecretos de la época. Aquí también se hacía una distinción entre la configuración interna y la externa. El teclado destinado al oficial con la configuración interna tenía un aspecto similar a este: ^{[ 7 ]}

 Clave M "Tritón" --------------------------- Mes: junio de 1945 Número de prueba: 123 ------ ---------------- ¡Asunto secreto de mando! ---------------------- Panel de teclas M-General --------------------------- (Schl.T. M Allg.) Actitud interior ------------------ Cambio 1200 h DGZ -------------------------- ---------------------------------------------- Meses- | | | ayd | Actitud interior | ---------------------------------------------- | 29. |B Beta VII IV V | | | AGNO | ---------------------------------------------- | 27. |B Beta II I VIII | | | ATYF | ---------------------------------------------- | 25. |B Beta V VI I | | | AMQT | ----------------------------------------------

Arriba se muestran solo algunos días del mes a modo de ejemplo, ordenados de forma descendente, como era costumbre en aquella época. Esto facilitaba eliminar los códigos usados ​​de días anteriores. El otro teclado, que mostraba las partes externas de las teclas, tenía una estructura similar.

Ejemplo del 27 de junio de 1945: La configuración interna "B Beta II I VIII" significa que el oficial primero tuvo que seleccionar el rodillo  B (delgado) como rodillo inversor. Luego tuvo que colocar el rodillo griego no giratorio Beta en la posición de anillo A, el rodillo  II en la posición de anillo T, el rodillo  I en la posición de anillo Y y, finalmente, el rodillo  VIII en el extremo derecho (como rotor rápido) en la posición de anillo F e insertar los rodillos en orden de izquierda a derecha. Con un poco de intuición, la posición del anillo también podía ajustarse en los rodillos instalados. El oficial bloqueó la cubierta del rodillo ^{[ 8 ]} y entregó el M4 al encriptador, quien realizó las configuraciones externas utilizando sus propios documentos.

 Clave M "Tritón" --------------------------- Mes: junio de 1945 Número de prueba: 123 ------ ---------------- ¡Asunto secreto de comando! ---------------------- Panel de teclas M-General --------------------------- (Schl.T. M Allg.) Configuración externa ------------------ Cambio 1200 h DGZ -------------------------- ---------------------------------------------------------------------- | Lun- | | Inicio - | | ths- | Conexiones de enchufes | Posi- | | día | | ción | ---------------------------------------------------------------------- | 30. |18/26 17/4 21/6 3/16 19/14 22/7 8/1 12/25 5/9 10/15 |HFKD | | 29. |20/13 2/3 10/4 21/24 12/1 6/5 16/18 15/8 7/11 23/26 |OMSR | | 28. |9/14 4/5 18/24 3/16 20/26 23/21 12/19 13/2 22/6 1/8 |EYDX | | 27. |16/2 25/21 6/20 9/17 22/1 15/4 18/26 8/23 3/14 5/19 |TCXK | | 26. |20/13 26/11 3/4 7/24 14/9 16/10 8/17 12/5 2/6 15/23 |YSRB |

El operador de radio debía conectar los enchufes bipolares del panel frontal con los cables bipolares correspondientes. Por regla general, se conectaban exactamente diez cables. Seis quedaban sin conectar. Las conexiones de los enchufes en la marina (a diferencia de otras ramas de la Wehrmacht) se enumeraban numéricamente y no alfabéticamente. En el reglamento secreto del servicio naval correspondiente, M.Dv.Nr.  32/1 , titulado "Der Schlüssel  M - Verfahren  M Allgemein", se incluía una tabla de conversión como ayuda para el operador. ^{[ 9 ]}

Ahora, el operador de la llave tenía que girar los cuatro rodillos a una posición inicial definida y la Enigma-M4 estaba lista para cifrar o descifrar mensajes de radio. ^{[ 10 ]}

El tamaño del espacio de claves de la Enigma-M4 se puede calcular a partir de las cuatro claves parciales individuales y el número de configuraciones de clave diferentes posibles en cada caso. ^{[ 11 ]} El espacio de claves total de la Enigma-M4 resulta de los siguientes cuatro factores:

a) die Walzenlage

Se seleccionan tres de los ocho carretes para los tres lugares correctos. ^{[ 12 ]} Además, uno de los dos rodillos griegos para la posición izquierda y uno de los dos rodillos de inversión en el extremo izquierdo. Esto da como resultado 2-2-(8-7-6) =  1344 posibles posiciones de rodillos (corresponde a una " longitud de clave " de aproximadamente 10 bits ). 

b) la posición del anillo

Existen 26 posiciones de anillo diferentes para cada uno de los dos rodillos de la derecha. Los anillos de los dos rodillos de la izquierda no contribuyen a la ampliación del espacio de claves, ya que el rodillo griego no está indexado. En total, son relevantes 26² ⁼ 676  posiciones de anillo (equivalente a unos 9  bits).

c) la posición del rodillo

Existen 26 posiciones diferentes para cada uno de los cuatro rodillos. (El rodillo de inversión no se puede ajustar). Por lo tanto, hay un total de 26⁴ = 456 976 posiciones de rodillo disponibles (equivalente a poco menos de 19 ^bits ) . Si se asume que se conoce la posición del anillo, se deben eliminar 26³ ^- 26² ⁼ 16 900 posiciones iniciales por ser criptográficamente redundantes. Esto deja 440 076 posiciones de rodillo relevantes (equivalente también a unos 19 bits).    

d) las conexiones de enchufe

Se pueden realizar un máximo de 13 conexiones de enchufe entre las 26 letras. En el caso de la placa de conectores vacía (considerada como número cero en la tabla siguiente), hay 26 opciones para la primera conexión de un extremo del conector y otras 25 para el otro extremo del cable. Esto significa que hay 26-25 opciones diferentes para conectar el primer cable. Sin embargo, como no importa el orden en que se conecten los dos extremos del cable, se omite la mitad de las opciones. Esto deja 26-25/2 = 325 posibilidades para la primera conexión. Para la segunda, se obtienen 24-23/2 = 276 posibilidades. En general, hay (26-2 n +2)-(26-2 n +1)/2 posibilidades para la n -ésima conexión de enchufe (véase también: fórmula de suma gaussiana).

El número total de combinaciones posibles de enchufes al usar varios enchufes resulta del producto de las posibilidades para las conexiones individuales de los enchufes. Sin embargo, dado que el orden de ejecución tampoco es importante aquí (es criptográficamente equivalente si, por ejemplo, A se conecta primero con X y luego B con Y o viceversa, primero B con Y y luego A con X), los casos correspondientes no deben considerarse como combinaciones de clave. En el caso de dos conexiones de enchufes, estos son exactamente la mitad de los casos. Por lo tanto, el producto determinado previamente debe dividirse por 2. Con tres conexiones de enchufes, hay 6 secuencias posibles para realizar las conexiones de enchufes, las seis de las cuales son criptográficamente equivalentes. Por lo tanto, el producto debe dividirse por 6. En el caso general, con n conexiones de enchufes, el producto de las posibilidades determinadas previamente se divide por n ! (Facultad). El número de posibilidades para exactamente n conexiones de enchufes viene dado por

${\displaystyle {\frac {1}{n!}}\prod _{i=1}^{n}{\frac {(26-2i+2)(26-2i+1)}{2}}\;=\;{\frac {26!}{2^{n}\cdot n!\cdot (26-2n)!}}}$

Para el M4, se debían realizar exactamente diez conexiones de enchufe. Según la tabla anterior, esto da como resultado 150.738.274.937.250 (más de 150 billones) posibilidades de conexión (equivalente a unos 47  bits).

El espacio total de claves de una Enigma-M4 con tres rodillos seleccionados de un stock de ocho, uno de dos rodillos griegos y uno de dos rodillos inversos, y utilizando diez conectores, se puede calcular a partir del producto de las 1.344 posiciones de rodillos, 676 posiciones de anillos, 439.400 posiciones de rodillos y 150.738.274.937.250 posibilidades de conectores determinadas en las secciones a) a d) anteriores. El resultado es:

1.344 · 676 · 439.400 · 150.738.274.937.250 = 60.176.864.903.260.346.841.600.000

Eso supone más de 6-10 ²⁵ posibilidades y corresponde a una longitud de clave de casi 86 bits . 

La sala de claves es enorme. Sin embargo, como se explica con más detalle en el artículo principal sobre Enigma , el tamaño del espacio de claves es solo una condición necesaria, pero no suficiente, para la seguridad de un método criptográfico. Incluso un método tan simple como una simple sustitución monoalfabética (usando 26 letras como el M4) tiene un espacio de claves de 26! (factorial), que es aproximadamente 4-10 ²⁶ y corresponde a unos 88  bits y, por lo tanto, es incluso ligeramente mayor que el Enigma-M4. No obstante, una sustitución monoalfabética es muy incierta y puede romperse ( descifrarse ) fácilmente.

Los criptoanalistas británicos habían estado trabajando en el desciframiento de la Enigma en Bletchley Park , a unos 70 km (43 millas) al noroeste de Londres , desde el estallido de la guerra. ^{[ 13 ]} La herramienta más importante era una máquina electromecánica especial llamada bomba de Turing , inventada por el matemático inglés Alan Turing , que podía utilizarse para determinar las claves válidas del día. Esto requería "palabras probables", es decir, pasajes de texto que aparecían en el texto plano que se iba a descifrar. Los criptoanalistas se beneficiaron de la meticulosidad alemana al escribir mensajes rutinarios, como informes meteorológicos, con patrones recurrentes que podían utilizarse para el descifrado. Con la ayuda de la bomba de Turing, fue posible desde enero de 1940 descifrar primero los mensajes de radio cifrados por la Luftwaffe y, posteriormente, también los del ejército. ^{[ 14 ]}  

El método de cifrado utilizado por la Kriegsmarine, es decir, el Schlüssel  M , demostró ser mucho más resistente a los intentos de descifrado. Incluso la Enigma-M3, con sus solo tres (y aún no cuatro) cilindros, fue más difícil de romper que la Enigma  I utilizada por la Luftwaffe y el ejército. Además del uso de una gama más amplia de cilindros (ocho en lugar de solo cinco para elegir), esto también se debió en gran medida a un Verfahren zur Spruchschlüsselvereinbarung particularmente sofisticado , que la marina utilizaba. Los criptógrafos británicos solo lograron abrir el Schlüssel  M en mayo de 1941 después de la captura del submarino alemán U-110 junto con un motor M3 intacto y todos los documentos secretos ( libros de códigos ), incluidos los importantes tableros de intercambio de doble letra, por el destructor británico HMS Bulldog  el 9 de mayo de 1941. ^{[ 15 ]}

Hubo una interrupción particularmente dolorosa ("apagón") para los británicos cuando el M3 fue reemplazado por el M4 (con cuatro rodillos) en los U-boats el 1 de febrero de 1942. ^{[ 16 ]} Este procedimiento, llamado Schlüsselnetz Triton por los alemanes y "Shark" (alemán: "Hai") por los británicos, no pudo ser vulnerado durante diez meses, un período llamado por los marineros de los U-boats el " Segundo Tiempo Feliz ", durante el cual los U-boats alemanes lograron nuevamente grandes éxitos. La intrusión en "Shark" no se logró hasta diciembre de 1942, ^{[ 17 ]} después de que el destructor británico Petard hundiera el U-boat alemán U-559 en el mar Mediterráneo el 30 de octubre de 1942. ^{[ 18 ]} El U-559 fue abordado y se capturaron importantes documentos clave secretos, como un libro de señales breve y una clave de acceso directo al clima, con cuya ayuda Bletchley Park también logró superar el Enigma-M4 y el Triton. ^{[ 19 ]} Sin embargo, inicialmente se tardaron varios días en descifrar los mensajes, lo que redujo el valor de la información.

Desde 1943, los estadounidenses acudieron al rescate, bajo el liderazgo de Joseph Desch en el Laboratorio de Máquinas de Computación Naval de los Estados Unidos (NCML), ubicado en la National Cash Register Company (NCR) en Dayton ( Ohio ), más de 120 unidades hasta abril de 1943 ^{[ 20 ]} produjeron variantes de alta velocidad de la bomba británica que estaban dirigidas específicamente contra el M4. Agencias estadounidenses, como la Signal Security Agency (SSA), la Communications Supplementary Activity (CSAW) y la United States Coast Guard Unit  387 (USCG Unit  387) liberaron a los británicos de gran parte del laborioso y diario hallazgo de claves y pudieron romper Triton de forma rápida y rutinaria. Los británicos ahora dejaron la detección de claves del M4 a sus aliados estadounidenses y sus rápidas bombas Desch . Desde septiembre de 1943, descifrar los mensajes de radio del M4 generalmente tomaba menos de 24 horas. ^{[ 21 ]} Incluso si un mensaje de radio podía descifrarse por completo, no todas las partes eran siempre comprensibles, ya que la información de posición se "sobrecodificaba" mediante un procedimiento especial y, por lo tanto, estaba especialmente protegida. La Kriegsmarine había introducido el llamado procedimiento de libreta de direcciones con este fin en noviembre de 1941.

El 4 de junio de 1944, la captura del U-505 volvió a proporcionar material clave actualizado: el cuaderno de señales breve, el cuaderno del grupo de identificación y, sobre todo, el llamado procedimiento de la libreta de direcciones. ^{[ 22 ]} Este era el procedimiento secreto, buscado con urgencia, para sobrecodificar la ubicación de los submarinos. El material secreto obtenido del U-505 fue igual al de los submarinos U-110 y U-559 . ^{[ 23 ]}

Durante toda la guerra, se descifraron más de un millón de mensajes de radio navales en el Barracón  Ocho (Barracón  8) en Bletchley Park. ^{[ 24 ]} Esto cubre el período desde el otoño de 1941 hasta la rendición incondicional de la Wehrmacht en mayo de 1945, durante el cual, con la excepción del "apagón" entre febrero y diciembre de 1942, fue posible mantener la naturaleza ininterrumpida del descifrado durante la mayor parte del tiempo.

La decodificación de las comunicaciones radiofónicas del M4 fue de vital importancia para el avance aliado en la lucha contra los submarinos. Los informes de los submarinos, con información precisa sobre su posición y rumbo, proporcionaban a los aliados una visión estratégica completa de la situación. Los submarinos también se delataban simplemente enviando radiotelegramas, que podían ser detectados y localizados por radiogoniómetros como el Huff-Duff por los buques de guerra aliados. El radar, como medio de radiolocalización en el mar, y el ASDIC, una forma primitiva de sonar , para la detección de sonido bajo el agua, fueron otras herramientas tácticas importantes para la caza de submarinos. Sin embargo, ninguna de estas herramientas ofrecía una visión tan completa de la situación como las transmisiones de radio.

La consecuencia inmediata de los descifrados estadounidenses fue el hundimiento de once de los dieciocho submarinos alemanes de suministro (" Milchkühe ") en pocos meses de 1943. ^{[ 25 ]} Esto provocó un debilitamiento de todos los submarinos del Atlántico, que ya no podían ser abastecidos en el mar, sino que tenían que realizar el largo y peligroso viaje de regreso a través del Golfo de Vizcaya hasta las bases de submarinos en la costa oeste francesa.

Especialmente para la ejecución de la Operación Overlord , la invasión planeada de Normandía, era crucial para el liderazgo aliado tener la imagen más completa, actualizada y, por supuesto, correcta de la situación. Tras la captura del U  505 justo antes del Día D previsto , que tuvo lugar dos días después, el 6 de junio, temían que los procedimientos de claves alemanes pudieran cambiar repentinamente como consecuencia de que  se conociera la captura del U 505. Esto podría haber impedido el descifrado de las claves Enigma el día de la invasión, con consecuencias potencialmente fatales para las fuerzas invasoras. Sin embargo, en realidad, todo permaneció inalterado y, por lo tanto, la clave del día pudo descifrarse en menos de dos horas después de la medianoche utilizando las Cribs "WETTERVORHERSAGEBISKAYA", que los criptoanalistas británicos pudieron adivinar fácilmente y acertaron ^{[ 26 ]} , y la invasión tuvo éxito.

Muchos conductores de submarinos alemanes, sobre todo el antiguo jefe del B-Dienst (servicio de observación) de la Kriegsmarine, seguían convencidos mucho después de la guerra de que su máquina de cifrado de cuatro rodillos era inexpugnable. ^{[ 27 ]} Cuando en 1974 se conoció información británica que demostraba claramente lo contrario, causó una gran conmoción entre los supervivientes de la guerra submarina, ya que de los aproximadamente 40 000 submarinistas alemanes, unos 30 000 no habían regresado a casa tras su despliegue, la tasa de bajas más alta de todas las ramas de las fuerzas armadas alemanas. La especial importancia histórica de la Enigma-M4 y su descifrado queda patente en una declaración del ex primer ministro británico Winston Churchill : «Lo único que realmente me aterrorizó durante la guerra fue el peligro de los submarinos». ^{[ 28 ]} (alemán: " Das einzige, wovor ich im Krieg wirklich Angst hatte, war die U-Boot-Gefahr. " )

Debido a varios sucesos sospechosos, el bando alemán llevó a cabo varias investigaciones sobre la seguridad de su propia máquina. Un ejemplo significativo de las consideraciones, procedimientos, conclusiones y medidas alemanas derivadas de ellos se puede encontrar en un protocolo de interrogatorio en inglés, altamente secreto, clasificado en ese momento como TOP SECRET "ULTRA" , que fue publicado inmediatamente después de la guerra, el 21 de junio de 1945, por el TICOM ( Comité de Inteligencia de Objetivos ) aliado (británico-estadounidense) en la Escuela de Inteligencia Marina en Flensburg-Mürwik . ^{[ 29 ]} Registra las declaraciones del oficial naval alemán, Lt.zS Hans-Joachim Frowein, quien de julio a diciembre de 1944 había estado asignado al OKM/4 Skl  II (Abteilung  II der Seekriegsleitung ) para investigar la seguridad del M4. El destacado criptoanalista alemán Wilhelm Tranow , quien también fue interrogado en este contexto, explicó que el motivo de esta investigación era la altísima tasa de pérdidas sufridas por los submarinos alemanes, especialmente en 1943 y la primera mitad de 1944. El mando naval alemán no podía explicar esto, en particular por qué los submarinos se hundían en posiciones tan específicas, y se volvió a preguntar: "¿Es segura la máquina?".

Para aclarar esta cuestión, Frowein fue trasladado de la Unidad  III a la Unidad  II durante seis meses a partir de julio de 1944 con la orden de llevar a cabo una investigación exhaustiva sobre la seguridad de la máquina Enigma de cuatro rodillos. Otros dos oficiales y diez hombres fueron asignados a él para este propósito. Comenzaron sus investigaciones partiendo de la premisa de que el enemigo conocía la máquina, incluidos todos los rodillos, y que poseían un texto claro sospechoso ( Crib ) de 25 letras. La razón para elegir esta longitud de Crib relativamente corta era su conocimiento de que los mensajes de radio de los submarinos solían ser muy breves. El resultado de su investigación fue que esto era suficiente para abrir la posición del rodillo y bloquearlo.

Frowein pudo explicar detalladamente a los interrogadores británicos sus ideas y procedimientos para descifrar su propia máquina. Aunque ni él ni ninguno de sus colegas tenían experiencia previa en el criptoanálisis de máquinas clave, como la Enigma comercial, habían logrado descifrar la M4 en seis meses, al menos en teoría. Los métodos desarrollados eran sorprendentemente similares a los que los británicos utilizaron en BP , pero, por supuesto, Frowein lo desconocía. Como explicó a continuación, también se dio cuenta de que su método de descifrado se vería gravemente afectado si el rodillo izquierdo o el central de la cuna avanzaran. Esto habría requerido distinciones entre casos en el criptoanálisis, lo que habría multiplicado la carga de trabajo por 26, una cifra considerada prácticamente inaceptable para un atacante potencial.

Tras presentar los resultados, el mando naval llegó a la conclusión de que, si bien la M3 e incluso la M4 eran teóricamente vulnerables a los ataques, esto dejaría de ser así si se garantizaba que el avance del rodillo (del rodillo central) se produjera con la suficiente frecuencia. En diciembre de 1944, se ordenó, por lo tanto, que, con efecto inmediato, solo se pudieran utilizar como rodillo derecho los rodillos con dos muescas de transferencia, es decir, uno de los rodillos VI, VII u VIII. Esta medida redujo a menos de la mitad el número de posiciones posibles del rodillo (de 8-7-6  = 336 a 7-6-3  = 126), lo que supuso una disminución de la complejidad combinatoria (reducción en un factor de 3/8 o aproximadamente 1,4 bits), pero al mismo tiempo reforzó la máquina frente a la debilidad detectada.

La Kriegsmarine también transmitió los resultados de la investigación a las demás unidades de la Wehrmacht, que continuaron utilizando únicamente la Enigma  I, criptográficamente más débil que la M4, con solo tres cilindros y las consiguientes 60 capas de cilindros. Según la declaración de Frowein en el informe TICOM, el Heeresführung se mostró «asombrado por la opinión de la Armada basada en esta investigación» ( …el Ejército se mostró asombrado por la opinión de la Armada basada en esta investigación) . ^{[ 30 ]}

A continuación se presenta una lista de algunas fechas importantes en la historia de la Enigma-M4. ^{[ 31 ]}

Leyenda: o Sin descifrar # Descifrado exitoso

Las tres deficiencias (o) en la capacidad de descifrado de los Aliados son sorprendentes. Las razones de esto son:

• En octubre de 1941, se creó "Tritón" como una red de claves independiente exclusivamente para los submarinos U-boat (inicialmente todavía con el M3).
• En febrero de 1942, se introdujo el M4 para los submarinos U-boat, que solo pudo ser superado diez meses después, en diciembre ("segundo momento feliz").
• En marzo de 1943, se publicó una nueva edición del atajo meteorológico. A partir de septiembre de 1943, los mensajes de radio M4 solían interrumpirse en un plazo de 24 horas.

La M4 se fabricó a partir de 1941, inicialmente en la planta principal de producción de Konski  &  Krüger (K&K) en Berlín . Desde 1942 , la producción también se subcontrató a otras ubicaciones (véase también: Lista de códigos de producción de Enigma). Una gran proporción (alrededor del 45 %) de la producción de la M4 desde 1942 fue llevada a cabo por Olympia Büromaschinenwerke  AG en Erfurt . Las siguientes cifras están disponibles: ^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]}

Un ejemplo es una comunicación del teniente capitán Hartwig Looks, comandante del submarino alemán U 264 , que fue cifrada con una Enigma-M4 el 19 de noviembre de 1942, poco antes del fin del apagón . Antes del cifrado, el operador de radio transmitió el texto en notación Enigma, que luego cifró letra por letra con la M4 y finalmente envió el texto cifrado en código Morse. Como la Enigma solo puede codificar letras mayúsculas, los números se escribieron dígito por dígito, los signos de puntuación se reemplazaron por "Y" para la coma y "X" para el punto, los nombres propios se encerraron entre "J" y los términos o letras importantes se duplicaron o triplicaron para evitar malentendidos causados ​​por errores de transmisión. También era habitual que la marina organizara el texto en grupos de cuatro, mientras que el ejército y la fuerza aérea usaban grupos de cinco. Los mensajes de radio cortos y los errores ortográficos y de transmisión casi inevitables en la práctica dificultan el descifrado basado en análisis estadísticos.

Un texto plano más detallado: ^{[ 36 ]}

Por U  264 Hartwig Looks - Radio Telegrama 1132/19 - Contenido:

Durante un ataque con cargas de profundidad (munición)/bombas de agua, fuimos empujados bajo el agua. La última ubicación enemiga que detectamos fue a las 8:30  en punto en el cuadrado naval AJ  9863 ( 51°33′00″N 41°34′59″W / 51.550°N 41.583°W / 51.550; -41.583 ( mensaje de radio Enigma-M4 U-264 Looks el 19 de noviembre de 1942 ) ), rumbo 220  grados, velocidad 8 nudos . Nos estamos uniendo. Datos meteorológicos: presión barométrica 1014 milibares en descenso. Viento del norte-noreste, fuerza 4. Visibilidad 10 millas náuticas .    

Texto plano abreviado:

De Looks - FT 1132/19 - Contenido:

Wabos, sumergidos bajo el agua durante el ataque.

Última posición enemiga 0830 hrs Mar.-Qu. AJ 9863, 220 grados, 8  nm.

Empujar a. 14 mb, cayendo. NNO 4. visibilidad 10.

Texto sin formato transcrito en grupos de cuatro:

vonv onjl ooks jfff ttte inse insd reiz woyy eins neun inha ltxx beia ngri ffun terw asse rged ruec ktyw abos xlet zter gegn erst andn ulac htdr einu luhr marq uant onjo tane unac htse chsd reiy zwoz wonu lgra dyac htsm ysto ssen achx eins vier mbfa ellt ynnn nnno oovi erys icht eins null

Texto cifrado (con errores ortográficos y de transcripción):

NCZW VUSX PNYM INHZ XMQX SFWX WLKJ AHSH NMCO CCAK UQPM KCSM HKSE INJU SBLK IOSX CKUB HMLL XCSJ USRR DVKO HULX WCCB GVLI YXEO AHXR HKKF VDRE WEZL XOBA FGYU JQUK GRTV UKAM EURB VEKS UHHV OYHA BCJW MAKL FKLM YFVN RIZR VVRT KOFD ANJM OLBG FFLE OPRG TFLV RHOW OPBE KVWM UQFM PWPA RMFH AGKX IIBG

El texto cifrado pudo ser descifrado el 2 de febrero de 2006, con la siguiente configuración de clave: ^{[ 37 ]}

Posición básica y clave:

Posición del rodillo: UKW Bruno-Beta-II-IV-I Posición del anillo: AAAV Enchufe: AT BL DF GJ HM NW OP QY RZ VX Clave de la frase: VJNA

Texto descifrado (con errores ortográficos y de transcripción, saltos de línea y espacios para facilitar la lectura):

von von j looks j hff ttt eins eins drei zwo yy qnns neun inhalt xx bei angriff unter wasser gedrueckt y wabos x letzter gegnerstand nul acht drei nul uhr mar qu anton jota neun acht seyhs drei y zwo zwo nul grad y acht sm y stosse nach x ekns vier mb faellt y nnn nnn ooo vier y sicht eins null

Con 232 caracteres (grupo número 58), el texto es inusualmente largo ^{[ 38 ]} y no utiliza ni un folleto de señales breve ni la clave de abreviaturas meteorológicas.

La información meteorológica "Presión atmosférica 1014 mb en descenso, viento nornoreste con 4 Bft, visibilidad 10 nm" se habría acortado mediante una abreviatura meteorológica (WKS) a 8 caracteres ^{[ 39 ].}

hrbw apeh

en lugar de los 44 caracteres utilizados

eins vier mbfa ellt ynnn nnno oovi erys icht eins null

• Arthur O. Bauer: Funkpeilung als alliierte Waffe gegen deutsche U-Boote 1939-1945 . Autoeditado, Diemen Países Bajos 1997, ISBN 3-00-002142-6.
• Friedrich L. Bauer : Entzifferte Geheimnisse. Methoden und Maximen der Kryptologie. 3ª edición revisada y ampliada. Springer, Berlín u.  a. 2000, ISBN 3-540-67931-6.
• Ralph Erskine, Frode Weierud: Naval Enigma  – M4 y sus rotores. En: Cryptologia . Band 11, Nr. 4, 1987, p. 235–244, doi:10.1080/0161-118791862063 .    
• Stephen Harper: Lucha por un enigma. Die Jagd auf U-559 . Mittler, Hamburgo 2001, ISBN 3-8132-0737-4.
• OKM : Der Schlüssel  M  – Verfahren  M Allgemein . Berlín 1940. cryptomuseum.com (PDF; 3,3  MB)
• Joachim Schröder: Folgenschwerer Fund  – Der „Fall" U  110 und die sensacional Erbeutung der „Enigma" . En: Clausewitz – Das Magazin für Militärgeschichte , Heft 1, 2015, p. 56–61.    
• Hugh Sebag-Montefiore : Enigma: La batalla por el código . Cassell Military Paperbacks, Londres, 2004, ISBN 0-304-36662-5.

Detalles

• Enigma  M4 en el Museo de Criptografía.
• Schlüssel  M4 Galería de fotos y explicaciones de la M4 y sus accesorios.
• La historia del Barracón Ocho 1939  – 1945 por AP Mahon.
• Die verschiedenen Arten von U-Boot-Funksprüchen (PDF, 378  kB), extractos del libro de Arthur O. Bauer.
• El pellizco de U  559 , Captura de la clave corta del tiempo y el folleto de señales cortas.

Documentos

• Der Schlüssel  M (PDF; 3,3  MB), Escaneo del reglamento original de 1940 en el Crypto Museum.
• Doppelbuchstabentauschtafeln Contraseña: "Fuente".
• Doppelbuchstabentauschtafeln Contraseña: "Mar".
• Tabla de intercambio de doble libro  B Contraseña: "River" (ortografía auténtica).

Descifrados

• Descifrando códigos de la Armada alemana : descifrado moderno del M4.
• Proyecto de descifrado de mensajes M4 , desciframiento moderno del M4.
• El desciframiento aliado del enigma naval por Ralph Erskine.

Exposiciones

Fotos, vídeos y audios

• Foto de una "rodillo griega" Beta (β) en el Museo de Criptografía.
• Videoentrevista con Hartwig Looks (2003) sobre un ataque a un convoy en YouTube (4 min 15 s).

Proyectos de reproducción

• Réplica de un M4 .
• Réplica de un M4 archivada el 26/09/2018 en Wayback Machine .

Simulaciones del M4

• Visualización realista de las ventanas , Enigma I, M3 y M4.
• MAC OS .
• RISC OS .