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 generalmente está ordenado aleatoriamente.
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 cualquier orden deseado. El orden de los discos es la clave de cifrado y tanto el emisor 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 hace girar cada disco hacia arriba y hacia abajo hasta que se escriba el mensaje deseado en una fila. A continuación, el remitente puede copiar cualquier fila de texto de los discos que no sea la que contiene el mensaje de texto simple. El destinatario tiene que colocar los discos en el orden acordado, girarlos para que escriban el mensaje cifrado en una fila y, a continuación, mirar alrededor de las filas hasta que vea el texto simple.
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 las versiones de ellas con letras fueron 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 con un principio diferente: en lugar de sustituir letras por letras, utilizaba 57 discos para sustituir letras introducidas por un funcionario autorizado en un lado del dispositivo por 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 un estimado de 36 a 48 ruedas, y su funcionamiento en un manuscrito. [7] Se afirma comúnmente que lo inventó él mismo, pero no está respaldado por ninguna evidencia, y el propio Jefferson no lo insinuó en el texto. [8] El manuscrito aparentemente fue olvidado hasta que fue descubierto en 1922 (un año después de que 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 fuera jamás fabricado, [6] y Jefferson abandonó la idea después de recibir una descripción del cifrado de transposición columnar de Robert Patterson en 1803, que le pareció 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] Fue datado en el 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 sólo una variante del cifrado Vigenère ) al Journal of the Society of the Arts , Charles Babbage mencionó en su respuesta que le gustaba utilizar "anillos de madera de boj colocados uno al lado del otro en un cilindro, y que tenían las veintiséis letras en la circunferencia de cada uno". [11] Sin embargo, no queda claro a partir de esta descripción si las letras estaban en orden alfabético o aleatorio.
Un dispositivo mecánicamente similar al de Jefferson pero algo mejorado fue reinventado independientemente en 1891 por el comandante Etienne Bazeries , pero no se hizo muy conocido hasta que descifró la Gran Cifra 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 de 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 de Bazeries, construyendo un prototipo utilizando diapositivas en un marco de madera, con los alfabetos cifrados impresos dos veces consecutivas en las diapositivas, y luego otro utilizando discos de madera. Hizo llegar sus experimentos a la cadena de mando del Cuerpo de Señales y en 1917 Joseph Mauborgne refinó el esquema, con el resultado final siendo 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 Inteligencia de Radio 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 Marina de los EE. UU. 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 su uso 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 codificador hace girar los discos para producir el mensaje de texto simple 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 hace girar los discos en su cilindro para producir el texto cifrado a lo largo de una fila. El descifrado es más fácil si tanto el codificador 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 de Bazeries "de juguete" simplificado que utilice sólo diez discos podría organizarse como se muestra a continuación, con cada disco "desenvuelto" en una línea y cada uno marcado con un número que lo designa:
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 gira cada disco para obtener el texto sin formato , que se muestra a la izquierda, con espaciado agregado para mayor claridad:retreat now
A continuación, el codificador selecciona el texto cifrado de la sexta fila del cilindro a partir del texto sin formato. Este texto cifrado también se resalta arriba con espacios y da como resultado:OMKEGWPDFNCuando el descifrador obtiene el texto cifrado, reorganiza los discos en su cilindro según la disposición clave, gira los discos para obtener el texto cifrado y luego lee el texto simple seis filas más abajo del texto cifrado o busca en el cilindro una fila que tenga sentido.
El cilindro de Bazeries era un sistema relativamente potente en aquella época (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 esa época los estadounidenses ya 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 imprenta (1874), resolvió el cilindro de Bazeries en 1893. [13]
Una de las principales debilidades del cilindro de Bazeries es que la diferencia entre la letra del texto simple y la letra del texto cifrado del alfabeto cifrado en cada disco será exactamente la misma. En el ejemplo que se muestra arriba, esta diferencia es de seis letras.
Por ejemplo, si un criptoanalista encuentra un mensaje cifrado en el cilindro de Bazeries de diez discos descrito en el ejemplo anterior y ha capturado su propio cilindro, podría descifrar el mensaje introduciéndolo en su cilindro y girándolo hasta que encuentre el mensaje. Aun así, el número de posibles permutaciones de los discos del cilindro de Bazeries del ejemplo es 10! = 3.628.800 . Debido al gran tamaño de este número, es difícil realizar manualmente pruebas de ensayo y error de la disposición de los discos.