El disco de Jefferson , también llamado cilindro de Bazeries o cifrado de rueda , [1] era un sistema de cifrado comúnmente atribuido a Thomas Jefferson que utiliza un conjunto de ruedas o discos, cada uno con letras del alfabeto dispuestas alrededor de su borde en un orden, que es diferente para cada disco y normalmente se ordena de forma aleatoria.
Cada disco está marcado con un número único y un orificio en el centro de los discos permite apilarlos sobre un eje . Los discos son extraíbles y se pueden montar en el eje en el orden que se desee. El orden de los discos es la clave de cifrado , y tanto el remitente como el receptor deben organizar los discos en el mismo orden predefinido. El dispositivo de Jefferson tenía 36 discos mientras que el sistema de Bazeries tenía 20. [2] [3]
Una vez que los discos se han colocado en el eje en el orden acordado, el remitente gira cada disco hacia arriba y hacia abajo hasta que se deletrea el mensaje deseado en una fila. Luego, el remitente puede copiar cualquier fila de texto en los discos que no sea la que contiene el mensaje de texto sin formato. El destinatario tiene que organizar los discos en el orden acordado, rotarlos para que deletreen el mensaje cifrado en una fila y luego mirar alrededor de las filas hasta que vea el texto sin formato.
A finales del siglo XVIII, las cerraduras de combinación , conocidas en Europa desde el siglo XV, fueron popularizadas por Edmé Régnier L'Aîné , y se ha sugerido que sus versiones con letras son el origen de las máquinas de cifrado. [4]
El primer prototipo parecido al disco de Jefferson fue inventado por el barón sueco F. Gripenstierna en 1786, pero funcionaba según un principio diferente: en lugar de sustituir letras por letras, utilizaba 57 discos para sustituir las letras introducidas por un funcionario autorizado en un lado de la hoja. dispositivo con números en el otro lado del dispositivo visibles para un empleado. [5]
En algún momento de la década de 1790 (la fecha exacta no está clara [6] ), Thomas Jefferson describió el dispositivo que ahora lleva su nombre, con 26 letras en una rueda y se estima que tiene entre 36 y 48 ruedas, y su funcionamiento en un manuscrito. [7] Se afirma comúnmente que él mismo lo inventó, pero no está respaldado por ninguna evidencia, y el propio Jefferson no lo dio a entender en el texto. [8] El manuscrito aparentemente fue olvidado hasta que fue descubierto en 1922 (un año después de que el M-94 entrara en servicio, ver más abajo) por el historiador Edmund C. Burnett que estudiaba el Congreso Continental . [9] No parece que el dispositivo haya sido fabricado alguna vez, [6] y Jefferson abandonó la idea después de recibir una descripción del cifrado de transposición columnar de Robert Patterson en 1803, que encontró más práctico. [10]
A principios de la década de 1980, la NSA adquirió para su museo un gran dispositivo incompleto del tipo de Jefferson (imagen 1 de este artículo) con 35 discos remanentes (de los 40 originales) y 42 caracteres, incluidas letras francesas, en cada uno. [8] Data del segundo cuarto del siglo XIX y no está claro si está relacionado con Jefferson a pesar de ser originario de Virginia Occidental . [8]
Cuando en 1854 el dentista de Bristol John HB Thwaites presentó un "nuevo" cifrado (que en realidad era una variante de lo que conocemos como cifrado Vigenère ) al Journal of the Society of the Arts , Charles Babbage mencionó en su respuesta que le gusta utilizar "anillos de madera de boj colocados uno al lado del otro en un cilindro, y que tienen veintiséis letras en la circunferencia de cada uno". [11] Sin embargo, a partir de esta descripción no queda claro si las letras estaban en orden alfabético o aleatorio.
Un dispositivo mecánicamente similar al de Jefferson pero algo mejorado fue reinventado de forma independiente en 1891 por el comandante Etienne Bazeries , pero no se hizo muy conocido hasta que rompió el Gran Cifrado de Rossignols . [12] En 1893, el matemático francés Arthur Joseph Hermann (más conocido por fundar Éditions Hermann ) rediseñó el dispositivo para utilizar 18 tiras planas de madera o cartón. [4] Los criptólogos de otros países también consideraron dispositivos similares.
El cilindro Bazeries fue la base de la máquina de cifrado estadounidense " M-94 ", que se introdujo en 1922 y permaneció en servicio hasta 1942. En 1914, Parker Hitt experimentó con el dispositivo Bazeries, construyendo un prototipo usando diapositivas sobre un marco de madera. con los alfabetos cifrados impresos dos veces consecutivas en las diapositivas, y luego otra utilizando discos de madera. Envió sus experimentos a la cadena de mando del Cuerpo de Señales y, en 1917, Joseph Mauborgne perfeccionó el esquema, siendo el resultado final el M-94.
El M-94 utilizaba 25 discos de aluminio en un eje. Fue utilizado por el Ejército , la Guardia Costera y la División de Radio Inteligencia de la Comisión Federal de Comunicaciones hasta principios de la Segunda Guerra Mundial . El Ejército volvió al esquema de diapositivas original de Hitt con la máquina de cifrado " M-138-A ", que se introdujo en la década de 1930 y fue utilizada por la Armada y el Departamento de Estado de los EE. UU . durante la Segunda Guerra Mundial. El M-138-A presentaba 100 tiras, de las cuales 30 se seleccionaban para usar en cualquier sesión de cifrado. Fue una mejora en la seguridad para el Departamento de Estado , que durante los años de entreguerras había utilizado códigos inseguros, incluso en un caso un código telegráfico comercial estándar .
Para cifrar un mensaje, el cifrador gira los discos para producir el mensaje de texto sin formato a lo largo de una "fila" de la pila de discos y luego selecciona otra fila como texto cifrado . Para descifrar el mensaje, el descifrador gira los discos de su cilindro para producir el texto cifrado a lo largo de una fila. El descifrado es más fácil si tanto el cifrador como el descifrador conocen el desplazamiento de la fila, pero no es necesario ya que el descifrador puede mirar alrededor del cilindro para encontrar una fila que tenga sentido.
Por ejemplo, un cilindro Bazeries de "juguete" simplificado que utiliza sólo diez discos podría organizarse como se muestra a continuación, con cada disco "desenvuelto" en una línea y cada uno marcado con un número de designación:
Si la "clave", la secuencia de discos, para este cilindro de Bazeries es 7, 9, 5, 10, 1, 6, 3, 8, 2, 4y el cifrador quiere enviar el mensaje " " al descifrador, el cifrador reorganiza los discos según la clave y rota cada disco para obtener el texto sin formato , que es se muestra a la izquierda, con espacios añadidos para mayor claridad:retreat now
Luego, el cifrador selecciona el texto cifrado de la sexta fila del cilindro a partir del texto sin formato. Este texto cifrado también está resaltado arriba con espacio y proporciona:OMKEGWPDFN. Cuando el descifrador obtiene el texto cifrado, reorganiza los discos en su cilindro según la disposición de la clave, rota los discos para obtener el texto cifrado y luego lee el texto sin formato seis filas hacia abajo desde el texto cifrado, o busca en el cilindro una fila que tenga sentido. .
El cilindro de Bazeries era un sistema relativamente fuerte en ese momento (en comparación con muchos otros sistemas en uso), y se dice que Etienne Bazeries, un criptoanalista militar francés, lo consideraba indescifrable. El grupo de descifrado de códigos " Pers ZS " del Ministerio de Asuntos Exteriores alemán descifró el M-138-A en 1944. Sin embargo, en aquella época los estadounidenses tenían en funcionamiento sistemas de cifrado más sofisticados.
El criptógrafo francés Gaetan de Viaris (también conocido como Marqués Gaetan Henri Leon Viarizio di Lesegno), famoso por uno de los primeros dispositivos de cifrado de impresión (1874), resolvió el cilindro de Bazeries en 1893. [13]
Una de las principales debilidades del cilindro Bazeries es que el desplazamiento entre la letra del texto plano y la letra del texto cifrado para el alfabeto cifrado en cada disco será exactamente el mismo. En el ejemplo que se muestra arriba, este desplazamiento es de seis letras.
Por ejemplo, si un criptoanalista encontró un mensaje cifrado en el cilindro Bazeries de diez discos descrito en el ejemplo anterior y capturó su propio cilindro, podría descifrar el mensaje introduciéndolo en su cilindro y girándolo hasta encontrar el mensaje. Aún así, ¡el número de permutaciones posibles de los discos del cilindro de Bazeries de ejemplo es 10! = 3.628.800 . Debido al gran tamaño de este número, es difícil realizar manualmente pruebas de prueba y error de la disposición de los discos.