SIGSALY (también conocido como Sistema X , Proyecto X , Ciphony I y Green Hornet ) fue un sistema de voz seguro utilizado en la Segunda Guerra Mundial para las comunicaciones aliadas de más alto nivel . Fue pionero en varios conceptos de comunicación digital , incluida la primera transmisión de voz mediante modulación por pulsos codificados .
El nombre SIGSALY no era un acrónimo, sino un nombre encubierto que se parecía a un acrónimo: la parte SIG era común en los nombres del Cuerpo de Señales del Ejército (por ejemplo, SIGABA ). [1] El prototipo se llamó "Green Hornet" en honor al programa de radio The Green Hornet , porque sonaba como un avispón zumbante , parecido a la melodía principal del programa, para cualquiera que intentara espiar la conversación. [2]
En el momento de su creación, las comunicaciones telefónicas de larga distancia utilizaban el codificador de voz "A-3" desarrollado por Western Electric . Funcionaba según el principio de inversión de voz . Los alemanes tenían una estación de escucha en la costa holandesa que podía interceptar y romper el tráfico A-3. [1]
Aunque ambos bandos utilizaron codificadores telefónicos durante la Segunda Guerra Mundial, se sabía que no eran muy seguros en general y que ambos bandos solían descifrar las conversaciones codificadas del otro. La inspección del espectro de audio con un analizador de espectro solía proporcionar pistas importantes sobre la técnica de codificación. La inseguridad de la mayoría de los sistemas de codificación telefónica condujo al desarrollo de un codificador más seguro, basado en el principio de la libreta de un solo uso .
Se desarrolló un prototipo en los Laboratorios Bell Telephone , bajo la dirección de AB Clark, con la ayuda del matemático británico Alan Turing , [1] [3] y se lo mostró al Ejército de los EE. UU. El Ejército quedó impresionado y le otorgó a Bell Labs un contrato para dos sistemas en 1942. SIGSALY entró en servicio en 1943 y permaneció en servicio hasta 1946.
SIGSALY utilizó una máscara de ruido aleatorio para cifrar conversaciones de voz que habían sido codificadas por un vocoder . Este último se utilizó para minimizar la cantidad de redundancia (que es alta en el tráfico de voz), con el fin de reducir la cantidad de información a cifrar. [2]
La codificación de voz se basa en el hecho de que el habla varía con relativa lentitud a medida que se mueven los componentes de la garganta. El sistema extrae información sobre la señal de voz 50 veces por segundo (cada 20 milisegundos). [4]
A continuación, se tomó una muestra de cada señal para determinar su amplitud una vez cada 20 milisegundos. [4] Para las señales de amplitud de banda, la amplitud se convirtió en uno de seis niveles de amplitud, con valores de 0 a 5. Los niveles de amplitud estaban en una escala no lineal, con pasos entre niveles amplios en amplitudes altas y más estrechos en amplitudes bajas. Este esquema, conocido como " compresión-expansión " o "compresión-expansión", explota el hecho de que la fidelidad de las señales de voz es más sensible a amplitudes bajas que a amplitudes altas. La señal de tono, que requería mayor sensibilidad, se codificó mediante un par de valores de seis niveles (uno grueso y uno fino), lo que dio un total de treinta y seis niveles.
Se restó una clave criptográfica , que consiste en una serie de valores aleatorios del mismo conjunto de seis niveles, de cada valor de amplitud de voz muestreado para cifrarlos antes de la transmisión. La resta se realizó utilizando aritmética modular : un método "envolvente", lo que significa que si había un resultado negativo, se sumaba a seis para obtener un resultado positivo. Por ejemplo, si el valor de amplitud de voz era 3 y el valor aleatorio era 5, entonces la resta funcionaría de la siguiente manera:
— dando un valor de 4.
El valor muestreado se transmitió entonces, y cada nivel de muestra se transmitió en una de las seis frecuencias correspondientes en una banda de frecuencia, un esquema conocido como " modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK)". El SIGSALY receptor leyó los valores de frecuencia, los convirtió en muestras y les agregó los valores clave para descifrarlos. La suma también se realizó en modo "módulo", restando seis de cualquier valor superior a cinco. Para que coincida con el ejemplo anterior, si el SIGSALY receptor obtuvo un valor de muestra de 4 con un valor aleatorio coincidente de 5, entonces la suma sería la siguiente:
— lo que da el valor correcto de 3.
Para convertir las muestras nuevamente en una forma de onda de voz, primero se las volvió a convertir en las doce señales vocodificadas de baja frecuencia. Se empleó una inversión del proceso de vocoder, que incluía:
Los valores de ruido utilizados para la clave de cifrado se producían originalmente mediante grandes tubos de vacío rectificadores de vapor de mercurio y se almacenaban en un disco fonográfico . A continuación, el disco se duplicaba y se distribuía a los sistemas SIGSALY en ambos extremos de una conversación. Los discos servían como libreta de un solo uso de SIGSALY y la distribución estaba muy estrictamente controlada (aunque si se hubiera incautado una, habría tenido poca importancia, ya que solo se producía un par de cada una). Para fines de prueba y configuración, se utilizó un sistema de generación de números pseudoaleatorios compuesto por relés, conocido como "trilladora".
Los discos se reproducían en tocadiscos , pero como la sincronización horaria entre los dos terminales SIGSALY tenía que ser precisa, los tocadiscos no eran en absoluto simples reproductores de discos comunes. La velocidad de rotación de los tocadiscos se controlaba cuidadosamente y los discos se ponían en marcha en momentos muy específicos, según los estándares de precisión de los relojes del día. Como cada disco solo proporcionaba 12 minutos de clave , cada SIGSALY tenía dos tocadiscos, con un segundo disco "en cola" mientras el primero se "reproducía".
La terminal SIGSALY era enorme, estaba formada por 40 bastidores de equipos. Pesaba más de 50 toneladas y consumía unos 30 kW de potencia, por lo que era necesario contar con una sala con aire acondicionado para albergarla. Demasiado grande y engorrosa para un uso general, sólo se utilizaba para comunicaciones de voz de alto nivel. [5]
Finalmente, se instalaron una docena de terminales SIGSALY en todo el mundo. La primera se instaló en el edificio del Pentágono en lugar de en la Casa Blanca, que tenía una línea de extensión, ya que el presidente estadounidense Franklin Roosevelt sabía de la insistencia del primer ministro británico Winston Churchill en poder llamar a cualquier hora del día o de la noche. La segunda se instaló a 60 metros (200 pies) por debajo del nivel de la calle en el sótano de los grandes almacenes Selfridges en Oxford Street , Londres , cerca de la Embajada de los Estados Unidos en Grosvenor Square . La primera conferencia tuvo lugar el 15 de julio de 1943, y fue utilizada tanto por el general Dwight D. Eisenhower como comandante del SHAEF , como por Churchill, antes de que se instalaran extensiones en la Embajada, en 10 Downing Street y en las Salas de Guerra del Gabinete . [1] Una se instaló en un barco y siguió al general Douglas MacArthur durante sus campañas en el Pacífico Sur . En total, durante la Segunda Guerra Mundial, el sistema admitió unas 3000 conferencias telefónicas de alto nivel.
La instalación y el mantenimiento de todas las máquinas SIGSALY estuvieron a cargo de miembros especialmente formados y examinados de la 805th Signal Service Company del Cuerpo de Señales del Ejército de los EE. UU . El sistema era engorroso, pero funcionaba de manera muy eficaz. Cuando los aliados invadieron Alemania, un equipo de investigación descubrió que los alemanes habían registrado cantidades significativas de tráfico del sistema, pero habían concluido erróneamente que se trataba de un sistema de codificación telegráfica complejo. [1] [ verificación fallida ]
A SIGSALY se le atribuyen varios "primeros pasos"; esta lista está tomada de (Bennett, 1983):
