SIGSALY (también conocido como X System , Project 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 una serie de conceptos de comunicaciones digitales , incluida la primera transmisión de voz mediante modulación de código de impulsos .
El nombre SIGSALY no era un acrónimo, sino un nombre encubierto que parecía 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 zumbido de avispón , parecido al tema musical del programa, para cualquiera que intentara escuchar a escondidas la conversación. [2]
En el momento de sus inicios, las comunicaciones telefónicas de larga distancia utilizaban el codificador de voz "A-3" desarrollado por Western Electric . Funcionó según el principio de inversión de voz . Los alemanes tenían una estación de escucha en la costa holandesa que podía interceptar e interrumpir el tráfico de la A-3. [1]
Aunque ambos bandos utilizaron codificadores telefónicos en la Segunda Guerra Mundial, se sabía que no eran muy seguros en general y ambos bandos a menudo descifraban las conversaciones codificadas del otro. La inspección del espectro de audio utilizando un analizador de espectro a menudo proporcionaba pistas importantes sobre la técnica de codificación. La inseguridad de la mayoría de los sistemas de codificación telefónica llevó al desarrollo de un codificador más seguro, basado en el principio de un solo uso .
Se desarrolló un prototipo en Bell Telephone Laboratories , bajo la dirección de AB Clark, con la ayuda del matemático británico Alan Turing , [1] [3] y se lo demostró al ejército estadounidense. El Ejército quedó impresionado y 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 codificador de voz . 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 la voz utilizó el hecho de que el habla varía con bastante 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 " companding " o "compresión-expansión", aprovecha el hecho de que la fidelidad de las señales de voz es más sensible a las amplitudes bajas que a las amplitudes altas. La señal de tono, que requería mayor sensibilidad, estaba codificada por un par de valores de seis niveles (uno grueso y otro fino), dando treinta y seis niveles en total.
Se restó una clave criptográfica , que consta de 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 realizaba utilizando aritmética modular : una forma "envolvente", lo que significa que si había un resultado negativo, se sumaba a seis para dar un resultado positivo. Por ejemplo, si el valor de amplitud de la voz fuera 3 y el valor aleatorio fuera 5, entonces la resta funcionaría de la siguiente manera:
- dando un valor de 4.
Luego se transmitía el valor muestreado, transmitiéndose cada nivel de muestra en una de las seis frecuencias correspondientes en una banda de frecuencia, un esquema conocido como " codificación 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 forma de "módulo", restando seis de cualquier valor superior a cinco. Para coincidir 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 una docena de señales codificadas en voz de baja frecuencia. Se empleó una inversión del proceso de vocoder, que incluyó:
Los valores de ruido utilizados para la clave de cifrado fueron producidos originalmente por grandes tubos de vacío rectificadores de vapor de mercurio y almacenados en un disco fonográfico . Luego se duplicó el registro y los registros se distribuyeron 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 uno, habría tenido poca importancia, ya que sólo se produjo un par de cada uno). Para fines de prueba y configuración, se utilizó un sistema de generación de números pseudoaleatorios hecho a partir de relés, conocido como "trilladora".
Los discos se reproducían en tocadiscos , pero como la sincronización del reloj entre los dos terminales SIGSALY tenía que ser precisa, los tocadiscos no eran en absoluto simples tocadiscos. La velocidad de rotación de los tocadiscos se controló cuidadosamente y los registros se iniciaron en momentos muy específicos, según los estándares de precisión del reloj horario. Dado que cada disco sólo proporcionaba 12 minutos de key , cada SIGSALY tenía dos tocadiscos, con un segundo disco "en cola" mientras el primero estaba "reproduciendo".
La terminal SIGSALY era enorme y constaba de 40 bastidores de equipos. Pesaba más de 50 toneladas y consumía unos 30 kW de potencia, por lo que necesitaba una habitación con aire acondicionado para albergarlo. Demasiado grande y engorroso para un uso general, sólo se utilizaba para el nivel más alto de comunicaciones de voz. [5]
Finalmente se instalaron una docena de instalaciones terminales SIGSALY en todo el mundo. El primero 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 de poder llamar en cualquier momento del día o noche. El segundo 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 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 de SHAEF como por Churchill, antes de que se instalaran ampliaciones en la Embajada, el número 10 de Downing Street y las Salas de Guerra del Gabinete . [1] Uno fue instalado 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 alrededor de 3.000 conferencias telefónicas de alto nivel.
La instalación y el mantenimiento de todas las máquinas SIGSALY fueron realizados por miembros especialmente formados y examinados de la 805ª Compañía de Servicios de Señales del Cuerpo de Señales del Ejército de 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 llegado a la conclusión errónea de que se trataba de un complejo sistema de codificación telegráfica. [1] [ verificación fallida ]
A SIGSALY se le atribuyen varias "primicias"; esta lista está tomada de (Bennett, 1983):
