Heath Robinson fue una máquina utilizada por los descifradores de códigos británicos de la Escuela de Códigos y Cifras del Gobierno (GC&CS) en Bletchley Park durante la Segunda Guerra Mundial en el criptoanálisis del cifrado de Lorenz . Esto logró el descifrado de mensajes en el cifrado de teleimpresora alemán producido por la máquina de cifrado en línea Lorenz SZ40/42 . Tanto el cifrado como las máquinas fueron llamados "Tunny" por los descifradores de códigos, que bautizaron a diferentes cifrados de teleimpresora alemanes con nombres de peces . Era principalmente una máquina electromecánica, que no contenía más que un par de docenas de válvulas (tubos de vacío) , [2] y fue el predecesor de la computadora electrónica Colossus . Fue apodada "Heath Robinson" por los Wrens que la operaban, en honor al dibujante William Heath Robinson , que dibujó dispositivos mecánicos inmensamente complicados para tareas simples, similares a (y algo anteriores a) Rube Goldberg en los EE. UU. [3]
La especificación funcional de la máquina fue producida por Max Newman . El diseño de ingeniería principal fue obra de Frank Morrell [4] en la Estación de Investigación de Correos de Dollis Hill en el norte de Londres, con su colega Tommy Flowers diseñando la "Unidad Combinadora". [5] El Dr. CE Wynn-Williams del Establecimiento de Investigación de Telecomunicaciones en Malvern produjo los contadores electrónicos de válvulas y relés de alta velocidad. [5] La construcción comenzó en enero de 1943, [6] la máquina prototipo fue entregada a Bletchley Park en junio y se utilizó por primera vez para ayudar a leer el tráfico cifrado actual poco después. [7]
Como el Robinson era un poco lento y poco fiable, más tarde fue reemplazado por el ordenador Colossus para muchos propósitos, incluidos los métodos utilizados contra la máquina de cifrado por teleimpresora en línea de doce rotores Lorenz SZ42 (cuyo nombre en código era Tunny, por atún). [8] [9]
La base del método que implementó la máquina de Heath Robinson fue la "técnica 1+2" de Bill Tutte . [10] Esto implicó examinar los dos primeros de los cinco impulsos [11] de los caracteres del mensaje en la cinta de texto cifrado y combinarlos con los dos primeros impulsos de parte de la clave generada por las ruedas de la máquina de Lorenz. Esto implicó leer dos bucles largos de cinta de papel, uno que contenía el texto cifrado y el otro el componente de la clave. Al hacer que la cinta de la clave fuera un carácter más larga que la cinta del mensaje, cada una de las 1271 posiciones iniciales de la secuencia 1 2 se probó contra el mensaje. [12] Se acumuló un recuento para cada posición inicial y, si excedía un "total establecido" predefinido, se imprimió. El recuento más alto era el que tenía más probabilidades de ser el que tenía los valores correctos de 1 y 2. Con estos valores, se podían probar los ajustes de las otras ruedas para romper las cinco posiciones iniciales de las ruedas para este mensaje. Esto permitió luego eliminar el efecto del componente de la clave y atacar el mensaje modificado resultante mediante métodos manuales en Testery .
El "cajón de la cama" era un sistema de poleas alrededor del cual se impulsaban sincronizadamente dos bucles continuos de cinta. Inicialmente, esto se hacía mediante un par de ruedas dentadas sobre un eje común. Esto se cambió a un accionamiento por poleas de fricción con las ruedas dentadas manteniendo la sincronía cuando se descubrió que esto causaba menos daño a las cintas. Se lograron velocidades de hasta 2000 caracteres por segundo para cintas más cortas, pero solo 1000 para cintas más largas. Las cintas pasaban por una serie de células fotoeléctricas donde se leían los caracteres y otras señales. [13] Las longitudes posibles de cinta en el cajón de la cama iban de 2000 a 11 000 caracteres. [14]
Las cintas perforadas se leían fotoeléctricamente en una "puerta" que se colocaba lo más cerca posible de la rueda dentada para reducir el efecto de las cintas estiradas. Los caracteres sucesivos de la cinta se leían mediante una batería de diez fotocélulas, una undécima para los agujeros de la rueda dentada y dos adicionales para las señales de "parada" y "arranque" que se perforaban a mano entre los canales tercero y cuarto y cuarto y quinto. [13]
Este fue diseñado por Tommy Flowers de la Estación de Investigación de Correos de Dollis Hill en el norte de Londres. [5] Utilizaba válvulas termoiónicas (tubos de vacío) para implementar la lógica. Esto implicaba la función booleana "o exclusivo" (XOR) para combinar los distintos flujos de bits. En la siguiente " tabla de verdad ", 1 representa "verdadero" y 0 representa "falso". (En Bletchley Park se conocían como x y • respectivamente).
Otros nombres para esta función son: "no igual" (NEQ), " suma módulo 2" (sin acarreo) y "resta módulo 2" (sin 'préstamo'). Tenga en cuenta que la suma y la resta módulo 2 son idénticas. Algunas descripciones del descifrado de Tunny se refieren a la suma y otras a la diferenciación, es decir, a la resta, pero significan lo mismo.
La unidad de combinación implementó la lógica del método estadístico de Tutte. Esto requirió que la cinta de papel que contenía el texto cifrado se comparara con una cinta que contenía el componente de la máquina de cifrado de Lorenz generada por las dos ruedas chi relevantes en todas las posiciones iniciales posibles. Luego se hizo un recuento del número total de 0 generados, donde un recuento alto indicaba una mayor probabilidad de que la posición inicial de la secuencia de claves chi fuera correcta.
Wynn-Williams había obtenido su doctorado en la Universidad de Cambridge por su trabajo en el Laboratorio Cavendish con Sir Ernest Rutherford . [15] En 1926 había construido un amplificador utilizando válvulas termoiónicas (tubos de vacío) para las corrientes eléctricas muy pequeñas que surgen de los detectores en sus experimentos de desintegración nuclear. Rutherford había logrado que dedicara su atención a la construcción de un amplificador de válvulas confiable y a métodos para registrar y contar estas partículas. El contador usaba tubos Thyratron llenos de gas , que son dispositivos biestables .
Los contadores que Wynn-Williams diseñó para Heath Robinson, y posteriormente para las computadoras Colossus, usaban tiratrones para contar unidades de 1, 2, 4, 8; relés de alta velocidad para contar unidades de 16, 32, 48, 64; y relés más lentos para contar 80, 160, 240, 320, 400, 800, 1200, 1600, 2000, 4000, 6000 y 8000. [14] El recuento obtenido para cada pasada de la cinta de mensajes se comparaba con un valor preestablecido y, si lo superaba, se mostraba junto con un recuento que indicaba la posición de la cinta de teclas en relación con la cinta de mensajes. Los operadores de Wren inicialmente tenían que escribir estos números antes de que se mostrara el siguiente recuento que superaba el umbral, lo que era "una fuente fructífera de error", [16] por lo que pronto se introdujo una impresora.
El Heath Robinson original era un prototipo y resultó eficaz a pesar de una serie de graves deficiencias. [16] Todas ellas, salvo una, la falta de capacidad de "spanning" [17] , se fueron superando progresivamente en el desarrollo de lo que se conocería como " Old Robinson ". [18] Sin embargo, Tommy Flowers se dio cuenta de que podía producir una máquina que generase el flujo de claves electrónicamente, de modo que se eliminara el problema principal de mantener dos cintas sincronizadas entre sí. Éste fue el origen del ordenador Colossus.
A pesar del éxito de Colossus, el método Robinson seguía siendo valioso para ciertos problemas. Se desarrollaron versiones mejoradas, apodadas Peter Robinson y Robinson and Cleaver en honor a los grandes almacenes de Londres. [19] Un desarrollo posterior de las ideas fue una máquina llamada Super Robinson o Super Rob. [20] Diseñada por Tommy Flowers, esta tenía cuatro camas [21] para permitir la ejecución de cuatro cintas y se usaba para ejecutar profundidades y "cunas" o ejecuciones de ataques de texto plano conocidos . [22] [23]
