Início > Segurança > A Máquina Enigma

A Máquina Enigma

Enigma era uma máquina alemã que criptografava e descriptografava mensagens e teve seu uso intensificado durante a Segunda Guerra Mundial. Desde sua adoção até o final da Guerra ela passou por muitas melhorias e modelos diferentes eram utilizados pelo Exército, pela Marinha e pela Força Aérea. Um operador digitava um caractere em um teclado e o caractere correspondente após o processo de criptografia era exibido em um painel luminoso. O processo de criptografia utilizava rotores, um painel de plugues e um refletor elétrico. A máquina apresentava vulnerabilidades que foram exploradas por uma equipe de matemáticos britânicos liderada por Alan Turing, o que foi decisivo para a vitória dos aliados.

Introdução

A capacidade de guardar um segredo gera uma vantagem sobre um adversário. Esse conceito é válido tanto no mundo dos negócios quanto em épocas de guerra e está curiosamente alinhado com os princípios da Arte da Guerra (THE, 2014) de Sun Tzu. Para ele, saber como espionar um adversário e como guardar um segredo eram habilidades essenciais para ser um bom general e imprescindíveis para se ganhar uma guerra.

Durante a Segunda Guerra Mundial, a codificação e a decodificação das mensagens alemãs eram feitas por uma máquina denominada Enigma. A Enigma era portátil e se parecia com uma máquina de escrever. Ela utilizava rotores para fazer a criptografia das mensagens e também era utilizada para descriptografar mensagens. Essa máquina foi amplamente utilizada pelos nazistas durante a Guerra, o que foi uma vantagem sobre os Aliados pelo menos no começo da Guerra.

Antes da Segunda Guerra Mundial, os alemães adaptaram a Enigma para fins militares. Para os nazistas, o método de criptografia do Enigma nunca poderia ser quebrado. Porém, os Aliados descobriram uma forma de decifrar as mensagens e o mantiveram em segredo durante a Guerra. Isso provou um entendimento melhor da Arte Guerra, pois Sun Tzu colocou a capacidade de adaptação como qualidade essencial para quem busca a vitória.

Nunca atribua uma confiança cega a um sistema de criptografia. Gilles Dubertret

Esse artigo trata brevemente dos principais modelos da Enigma fabricados antes e durante a Guerra, como era seu funcionamento, quais eram os benefícios de sua utilização, quem as utilizava, para quê era utilizada e como foi derrotada.

Breve História e Período de Utilização

O engenheiro alemão Arthur Scherbius inventou e patenteou a máquina Enigma em 23 de fevereiro de 1918 (CIPHER, 2014). Ele tentou vender sua ideia para o exército alemão, mas como não houve interesse ele decidiu fundar a própria empresa e produziu o modelo A em 1923:

Enigma Modelo A

Figura 1 – Enigma Modelo A (CRYPTO, 2014a)

Embora o modelo C de 1925 já fosse mais compacto e leve se comparado ao modelo A, apenas o modelo D de 1927 despertou interesse comercial:

Enigma Modelo D

Figura 2 – Enigma Modelo D (CRYPTO, 2014a)

A Marinha alemã iniciou o uso do modelo I em 1926, o Exército em 1928 e a Força Aérea em 1935. Nesse período também foi utilizado por ferrovias e departamentos governamentais (NOVA, 2014):

Enigma Modelo I

Figura 3 – Enigma Modelo I (CRYPTO, 2014a)

O uso e as melhorias do Enigma pelas Forças Armadas alemãs foi intensificado durante a Segunda Guerra Mundial (1939-1945). Embora o modelo básico permanecesse o mesmo, existiam variações entre a versão utilizado pela Marinha e a versão utilizada pelo Exército: a versão do exército tinha números e a versão da Marinha tinhas letras de A à Z.

No início de 1942 a Marinha apresentou o último modelo da Enigma criado pela Alemanha Nazista, o M4. Esse modelo tinha quatro rotores, era utilizado exclusivamente pela divisão U-Boat da Marinha e era uma grande dor de cabeça para Aliados, que só voltaram a decifrar mensagens em 1943:

Enigma Modelo M4

Figura 4 – Enigma Modelo M4 (CRYPTO, 2014a)

O uso oficial do Enigma como forma de criptografar mensagens pelas Forças Armadas alemãs só foi encerrado com o fim da Guerra em 1945, ou seja, foram dezenove anos de uso militar intenso que transformaram um equipamento de 50 quilos em um de 12 quilos.

Funcionamento

Embora haja diferenças entre os modelos, o princípio de funcionamento é o mesmo, mas não é possível utilizar um modelo de Enigma para descriptografar uma mensagem criptografada com outro modelo. Basicamente, ele era composto por um teclado para digitação da mensagem, rotores para embaralhar os caracteres, uma placa de plugues, um refletor e um quadro luminoso para apresentação dos resultados (CREATE, 2014; CRYPTO, 2014b).

A placa de plugues permite que duas letras – versão da Marinha – ou dois números – versão do Exército – troquem de posição. Ao todo, 13 pares de letras ou números poderiam ser trocados.

A primeira coisa que o operador da máquina fazia era ajustar a posição dos rotores e a sequência dos plugues de acordo com uma tabela de configuração que em geral ficava próxima da máquina. A tabela de configuração precisava ser conhecida pelo emissor e pelo receptor para que a mensagem fosse descriptografada. A máquina fazia uma substituição polialfabética por rotação mecânica.

O processo de criptografia era bem simples: o operador digitava um caractere, os rotores eram reposicionados de acordo com a posição do rotor anterior, todas as letras ou números eram embaralhados de acordo com a configuração da placa de plugues e um caractere se acendia no painel luminoso. Em uma máquina hipotética de um rotor, ao digitar b o caractere A se acende:

Codificação com um rotor hipotético

Figura 5 – Codificação com um rotor hipotético

Para a operação seguinte, o rotor se move uma posição e abre um universo de mais 26 possibilidades de caracteres de saída. Nesse novo cenário, teclar b acende o caractere C:

Codificação com um rotor hipotético com posição alterada

Figura 6 – Codificação com um rotor hipotético com posição alterada

Fazendo-se as permutações para uma máquina com 3 rotores, 26 letras e considerando a presença do painel de plugues, teríamos um número equivalente a 76 bits (VIDEOTUDO, 2014). Para uma máquina com quatro rotores, seriam 84 bits (USERS, 2014).

Codificação com três rotores

Figura 7 – Codificação com três rotores

Circuito com 3 rotores, 1 refletor de corrente (UKW) e 1 misturador no painel de plugues (ETW)

Figura 8 – Circuito com 3 rotores, 1 refletor de corrente (UKW) e
1 misturador no painel de plugues (ETW) (CRYPTO, 2014b)

Vantagens

Durante a Segunda Guerra Mundial, a comunicação era feita via rádio ou código Morse, o que era facilmente interceptado pelo inimigo. Os militares alemães precisavam de uma forma de comunicação uniforme e estável para se comunicarem secretamente com suas tropas e seus aliados espalhados pelos continentes (OPERAMUNDI, 2014).

Antes da adoção da máquina, os militares utilizavam técnicas de encriptação em papel que frequentemente ofereciam brechas de segurança (CREATE, 2014). Com a máquina, o processo de criptografia era automático e a saída de cada caractere encriptado era uma lâmpada que se acendia e indicava o correspondente encriptado.

Com a Enigma, os militares poderiam utilizar a mesma máquina para criptografar e descriptografar mensagens. A única variação entre máquinas do mesmo modelo era um livro de código utilizado para configurar a máquina antes do início da operação.

A máquina possuía teclado e era portátil. Os rotores e o painel de plugues ofereciam muitas permutações, o que dificultava a descriptografia. Mesmo que os Aliados tenham descoberto uma forma de interpretar as mensagens durante a Guerra, as técnicas demandavam algumas horas preciosas.

Os principais usuários da máquina Enigma eram os alemães e seu uso foi intensificado e diversificado durante a Segunda Guerra Mundial. Suas versões militares eram utilizadas pelo Exército, pela Força Aérea e pela Marinha para criptografar e descriptografar mensagens que eram posteriormente transmitidas via código Morse. Havia uma versão especial utilizada apenas pela divisão U-Boat da Marinha que possuía quatro rotores e era chamada de Enigma M4 (CRYPTO, 2014a). Embora fama da máquina fosse pelo uso militar, também existiam versões para uso civil na Alemanha antes e durante a Guerra. Existia inclusive uma versão específica para uso nas ferrovias.

Descifrando o Enigma

Uma mensagem da Enigma foi decifrada pela primeira vez no início da década de 30 (INFO, 2014) por matemáticos poloneses. Pouco antes do início da Guerra, a Polônia já era capaz de decifrar 75% das mensagens cifradas pela Enigma.

Em 1939 os poloneses compartilharam seus trabalhos com os britânicos temendo o início do ataque nazista. Em 1942, foi capturado um submarino alemão e nele foi encontrado um livro de códigos da máquina Enigma. Para auxiliar o trabalho dos decodificadores, uma equipe britânica de matemáticos liderada por Alan Turing criou a Bomba, que era uma máquina eletromecânica com vários conjuntos de rotores.

Como bem sabiam poloneses e ingleses, a máquina Enigma possuía pontos fracos que foram cruciais para a quebra do código (VIDEOTUDO, 2014):

  • Uma letra nunca podia ser codificada para ela mesma
  • Passo regular dos rotores
  • Passo duplo do rotor do meio
  • Quarto rotor não se move (válido para o modelo M4 do U-Boat)
  • Número fixo de cabos no painel de plugues

A extrema confiança dos alemães na infalibilidade da Enigma permitiu que os britânicos fosse capazes de decodificar milhares de mensagens, o que foi importantíssimo para a vitória dos Aliados.

Conclusão

Manter segredos e descobrir os segredos dos seus inimigos em tempos de guerra são fatores importantíssimos em uma guerra, mas no final ela é vencida pelo oponente que tiver melhor capacidade de adaptação.

A confiança extrema dos alemães no método de criptografia empregado pela máquina Enigma assim como em sua própria tecnologia os impediu de antecipar a possibilidade de avanços tecnológicos também entre seus adversários, que criaram uma outra máquina para competir com a Enigma, a Bomba.

A importância da Enigma para as comunicações nazistas durante a Guerra talvez tenha sido menos importante do que o fato de que as contra medidas aperfeiçoadas ou inventadas para enfrentá-la tenham causado um rápido avanço tecnológico. Tanto é verdade que os computadores atuais são o resultado palpável do legado de Alan Turing e sua equipe de matemáticos.

Bibliografia

CIPHER Machines. The History and Technology of the Enigma Cipher Machine. [http://ciphermachines.com/enigma]. Acesso em: 25 out. 2014.

CREATE QR.NET. A Closer Look at Enigma Machines and their Code. [http://www.createqr.net/enigma-machines-code.html]. Acesso em: 25 out. 2014.

CRYPTO Museum. Enigma Cipher Machine. Disponível em: [http://www.cryptomuseum.com/crypto/enigma/]. Acesso em: 25 out. 2014a.

______. Working principle of the Enigma. Disponível em: [http://www.cryptomuseum.com/crypto/enigma/working.htm]. Acesso em: 25 out. 2014b.

NOVA. How the Enigma Works. Disponível em: [http://www.pbs.org/wgbh/nova/military/how-enigma-works.html]. Acesso em: 25 out. 2014.

OPERAMUNDI. Hoje na História: 1940 – Alemães começam a utilizar Enigmas na França ocupada. Disponível em: [http://operamundi.uol.com.br/conteudo/historia/29657/hoje+na+historia+1940+-+alemaes+comecam+a+utilizar+enigmas+na+franca+ocupada.shtml]. Acesso em: 27 out. 2014.

THE Internet Classic Archives. The Art of War. Disponível em: [http://classics.mit.edu/Tzu/artwar.html]. Acesso em: 26 out. 2014.

USERS Telenet. Technical Details of the Enigma Machine. Disponível em:[http://users.telenet.be/d.rijmenants/en/enigmatech.htm]. Acesso em: 26 out. 2014.

VIDEOTUDO Desafios de Vídeos. Máquina Enigma. Disponível em: [http://videotuto.net.br/novo/wp-content-material.php?page_id=4591#capitulo_5]. Acesso em: 26 out. 2014.

Anúncios
  1. Phoenix
    10/01/2016 às 9:54 PM

    Fico impressionado em ver a história por trás de uma tecnologia, praticamente todas foram desenvolvidas com propósitos de guerrilha. Enfim, as guerras forçam os Homens a pensar em soluções seguras e rápidas.
    Este vídeo apresenta uma breve história da criptografia, inclusive menciona a máquina Enigma que você abordou neste artigo. Se ainda não assistiu, vale a pena conferir.

  2. 11/01/2016 às 6:56 AM

    Gostei desse vídeo. Obrigado por compartilhá-lo. Achei um vídeo que conta a histórica de como o Enigma foi decriptado:

  1. No trackbacks yet.

Deixe um comentário

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair / Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair / Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair / Alterar )

Foto do Google+

Você está comentando utilizando sua conta Google+. Sair / Alterar )

Conectando a %s

%d blogueiros gostam disto: