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La macchina Enigma

Se ne volete sapere di più su Enigma potete affrontare il laboratorio Crittografia o giocherellare con i due simulatori che proponiamo tra i nostri giochi.

Enigma era una macchina meccanica per la cifratura di messaggi progettata e costruita da Arthur Scherbius per il mercato civile con l’idea di proteggere le comunicazioni relative tra finanzieri e imprenditori, ma che in realtà divenne il principale metodo usato da marina, esercito e aeronautica tedesche nella seconda guerra mondiale per proteggere le comunicazioni da interferenze nemiche.

Una macchina Enigma. In primo piano si distingue bene il pannello a prese multiple con collegamenti elettrici che scambiano la lettera S con la O e la lettera A con la J. La foto è di Bob Lord (German Enigma Machine, uploaded in english wikipedia on 16. Feb. 2005 by en:User:Matt Crypto, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=258976).

Enigma era composta da una tastiera, su cui l’operatore batteva il messaggio, un po’ come fosse una macchina da scrivere meccanica, e da una serie di lettere che, illuminandosi una alla volta in corrispondenza della pressione di un tasto sulla tastiera, indicavano il simbolo cifrato.

Il cuore della macchina, nella sua prima versione, era costituito da tre dischi rotanti sullo stesso asse (detti, per l’appunto rotori o scambiatori) su ognuno dei quali era presente un alfabeto cifrante. Alcuni contatti elettrici collegavano una lettera su un rotore con un simbolo su rotore successivo, questo era collegato, mediante ancora contatti elettrici, con una lettera sul terzo rotore realizzando in questo modo una cifratura per sostituzione con tre alfabeti cifranti.

A ogni pressione di un tasto però l’ultimo rotore girava sul proprio asse modificando così la cifratura. Dopo aver compiuto un giro completo, anche il secondo rotore ruotava compiendo 1/26 di giro e così poi anche il primo. Quindi la cifratura cambiava a ogni lettera/simbolo.

Un altro componente, il riflessore, che costringeva il segnale elettrico ad attraversare di nuovo i tre rotori fino a illuminare la lettera cifrata. Il riflessore era davvero una buona idea, infatti riposizionando la macchina nella stessa configurazione e premendo il tasto corrispondente alla lettera cifrata si sarebbe ottenuta la corrispondente lettera in chiaro (infatti il segnale elettrico avrebbe attraversato i rotori esattamente in senso inverso, ma sullo stesso percorso).

Qui accanto lo schema di una macchina Enigma (privata della tastiera e delle lettere luminose). Sulla sinistra si nota il pannello a prese multiple con i sei cavi (collegamenti) che permettono di scambiare le lettere (per esempio la a è scambiata con la c). Al centro i tre rotori. I cerchi gialli sono i contatti che consentono al segnale elettrico di passare da un rotore all’altro. Sulla destra il riflessore che rimanda indietro il segnale verso le lettere luminose.

La macchina era completata da un pannello a prese multiple posto anteriormente che permetteva all’operatore di scambiare sei coppie di lettere tra loro prima di attraversare i rotori, aggiungendo altre combinazioni a quelle già possibili.
In conclusione, le operazioni di cifratura e decifratura erano davvero molto semplici se paragonate a quanto abbiamo visto nella prima parte di questo laboratorio.

Per cifrare un messaggio il mittente doveva:

  • configurare la macchina e prendere nota di questa configurazione (contatti sul pannello a prese multiple, disposizione e posizione iniziale dei rotori);
  • cifrare il messaggio digitandolo sulla tastiera e trascrivendo i simboli corrispondenti che si illuminavano, questi simboli costituivano il messaggio cifrato.

Per decifrare lo stesso messaggio il destinatario doveva:

  • impostare la macchina con la stessa identica configurazione usata dal mittente;
  • decifrare il messaggio digitandolo sulla tastiera e trascrivendo le lettere che si illuminanvano in corrispondenza, queste lettere davano il messaggio in chiaro.

Tutto qui!

Il numero di configurazioni possibili, grazie soprattutto al pannello a prese multiple, era davvero enorme, rendendo impossibile una decriptazione del messaggio procedendo a tentativi (con l’uso della forza bruta). Per una macchina con tre rotori e la possibilità di scambiare sei coppie di lettere, le possibili configurazioni di Enigma superano i nove milioni di miliardi!

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