Opinión y Valoración

En el desarrollo de este trabajo se ha podido observar la importancia transcendental que ha tenido el dominio de la información en los conflictos bélicos, reafirmando así la importancia de nuestra arma, las transmisiones desde tiempo atrás.

Como se ha podido comprobar estudiando la historia de la máquina Enigma, la rotura de su codificación por parte de los aliados en la segunda guerra mundial hizo cambiar el mapa de la guerra pues desde este hecho prácticamente la guerra empezó a ser desfavorable para los alemanes, llegando a perderla en 1945. Podemos contrastar así la importancia de la frase comentada en clase "El que domina los medios de información, gana la guerra".

Si en esta época (años 40 del siglo XX), cuando la tecnología asociada a los medios de transmisión de la información no estaba demasiado desarrollada, el uso de estos medios resultó decisivo, en nuestra época su importancia no es menor. El auge de las nuevas tecnologías y la implantación de la era digital es innegable hoy en día y por tanto su aplicación a la tecnología militar. Podemos observar así como hoy en día tienen cada vez mas cabida en los ejércitos las unidades de transmisiones, de guerra electrónica y últimamente con el auge de internet y los ordenadores también de ciberdefensa. Podemos destacar por ejemplo en el ejército Español, la voluntad de creación de una unidad de ciberdefensa compuesta por reservistas voluntarios, a petición del Jefe del Mando Conjunto de Ciberdefensa.

Con respecto a la máquina de Turing, solo podemos recalcar su importancia en el desarrollo de la informática y la tecnología actual. Turing fue uno de los primeros científicos en hablar acerca de algoritmos, un términos que hoy día estamos obligados a usar si hablamos de ordenadores o cualquier otro dispositivo electrónico. Por ejemplo un algoritmo es utilizado en el desarrollo del programa insertado en la BIOS de un ordenador para el arranque del sistema, como se ha explicado en clase.

El modelo de la máquina de Turing fue utilizado por Von Neumann para su estructuración de los primeros computadores, por lo que la implicación de la máquina de Turing en el desarrollo de la computación es fundamental.

Historia de La Máquina de Turing (Anxo Fuentes López)

Alan Turing y su máquina automática 

Alan Turing fue un pionero de los campos de la computación y la inteligencia artificial, y uno de los padres de la informática actual.

Nació en 1912 en Londres. Durante su periodo de estudiante, pasó por diferentes centros de prestigio como el King’s College de Cambridge y la Universidad de Princeton, en los que se especializó en matemáticas, lógica y teoría de probabilidades. En 1936 publicó un trabajo en el que propuso un ingenio abstracto, conocido como máquina de Turing. Lo más increíble es que Turing desarrolló este modelo, que podía describir el funcionamiento de los ordenadores, antes de que existiera la tecnología capaz de construirlos.

Alan Turing

En 1938, Alan regresó a Gran Bretaña y comenzó a trabajar en la Escuela Gubernamental de Códigos y Cifrados tras completar su doctorado en Princeton, donde investigó sobre el descrifado de códigos de la máquina alemana Enigma.

Trabajando en Bletchley Park desarrolló La Bombe, una máquina electromecánica basada en el trabajo de unos criptógrafos polacos y con la que se consiguió descrifrar el código de las Enigma.

Bletchley Park

Podemos hacernos una idea del tamaño de La Bombe si tenemos en cuenta que la primera que se instaló en 1940 estaba formada por casi 100.000 piezas, 19 kilómetros de cables y 100 cilindros numerados iguales que los que tenían las máquinas Enigma. Cinco años más tarde, ya funcionaban 100 máquinas como esta a la vez, llegando a descodificar 2 mensajes por minuto. El descifrado de los códigos alemanes fue esencial para ganar la Segunda Guerra Mundial y por esta razón Alan Turing fue condecorado con la Orden del Imperio Británico en 1945.

La Bombe

Tras su estancia en Bletchley Park, Turing pasó a trabajar en el National Physical Laboratory de Londres.

La última fase de la vida de Alan Turing es bastante triste, ya que fue sometido a juicio y condenado por homosexualidad. Turing optó por un tratamiento hormonal con estrógenos. Este tratamiento le provocó terribles efectos secundarios como obesidad, crecimiento del pecho e impotencia. Finalmente, en junio de 1954, Alan fue encontrado muerto en su casa, junto a una manzada mordida que contenía cianuro.

Funcionamiento de la máquina Enigma (Pablo Jesús García Martínez)

CRIPTOGRAFÍA

La criptografía es la ciencia que estudia las técnicas de cifrado o codificado de información con el objetivo de hacerla ininteligible a receptores no autorizados. En el caso de la máquina Enigma se pretendía ocultar las comunicaciones del ejército alemán al ejército aliado.

EL FUNCIONAMIENTO DE LA MÁQUINA ENIGMA

En apariencia, la máquina Enigma es similar a una máquina de escribir corriente, pudiendose diferenciar en ella las siguientes partes:

El teclado es un teclado Qwerty corriente. En el se encuentran los caracteres que vamos a utilizar para escribir el mensaje a transmitir.

El panel luminoso es la salida cifrada de la máquina Enigma.Contiene los mismos caracteres que el teclado Qwerty de modo que cada vez que se presiona un carácter del teclado, se iluminará un carácter diferente del panel luminoso, correspondiendo este a la tecla presionada codificada.

Sin embargo el grueso del cifrado se encuentra en el panel de conexiones y en los rotores, el cual se va a explicar con detalle a continuación.

Una máquina Enigma estándar contenia tres rotores móviles conectados entre sí mediante contactos electricos como los que se pueden ver en la siguiente figura.

Cada vez que se presiona una tecla del teclado el rotor de la derecha avanza, un paso. Cuando este rotor ha dado una vuelta completa el rotor central avanza un paso y cuando este ha dado otra vuelta el rotor de la izquierda avanza otro paso, asemejándose al movimiento de un tacógrafo de un vehículo.

El interior de estos rotores es de la forma siguiente

Cada letra de la parte derecha de cada rotor está conectada a una letra distinta de la parte izquierda de dicho rotor mediante un cable como el que se puede apreciar en la figura superior. Además, como se ha comentado, los rotores están en contacto entre si mediante pines, de manera que forman un circuito eléctrico entre el rotor situado mas a la derecha y el situado mas a la izquierda. Este circuito es cerrado por otro rotor llamado reflector, que inicia otro circuito electrico de vuelta entre el rotor de la izquierda y el de la derecha respectivamente. El modo de funcionamiento entonces es el siguiente

En la figura anterior se puede ver de forma esquemática el cableado interno de los rotores y los pines de conexión entre ellos. Cuando se presiona la letra A,por ejemplo, el circuito eléctrico formado por la combinación actual de los rotores, hace que en el panel luminoso se encienda la letra G. Cuando se vuelve a pulsar de nuevo la A, como el rotor de la derecha ha girado una posición, la combinación de circuitos formada ha vuelto a cambiar y la letra iluminada es la C.

De esta forma se puede ver la variedad de combinaciones de cifrado que se puede obtener con una máquina Enigma de esta índole.

debido a esta variedad de combinaciones posible, es necesario a la hora de la decodificación del mensaje, conocer cual era el estado inicial de la máquina enigma (para hacer el proceso inverso), pues sino una decodificación sencilla se hace imposible. Para ello el ejército alemán repartía diariamente una combinación distinta con la posición inicial de los rotores y las conexiones, de manera que el operador de una máquina Enigma debía configurarla antes de la escritura de un mensaje para su correcta decodificación.

LA MÁQUINA BOMBE

Para intentar romper la codificación alemana, después de numerosos estudios y de comprender el funcionamiento de la máquina Enigma, Alan Turing y un diverso grupo de científicos llegaron a la conclusión de que para romper el código, necesitaban la posición inicial de los rotores diariamente.

Las combinaciones posibles de inicialización de la máquina eran 105456, por lo que un ataque por fuerza bruta podría romper el código de cifrado.

Entonces desarrollaron la Bombe. Este dispositivo electromecánico albergaba en su interior un gran número de máquinas enigma intentando descifrar un mensaje determinado. Cuando una combinación no tenía sentido se desechaba hasta que encontraba un descifrado del mensaje con sentido, momento en el que se cortaba la corriente. El aspecto de la Bombe era el siguiente

ALGUNOS VIDEOS SOBRE LA MÁQUINA ENIGMA Y BOMBE

Historia de Enigma (Anxo Fuentes López)

ORIGENES E HISTORIA DE LA MÁQUINA DE CIFRADO, ENIGMA 

En su historia se combinan una tecnología astuta, la historia militar y el misterioso mundo del espionaje. Nunca antes el destino de tantas vidas se ha visto influenciado por una máquina criptográfica como en la Segunda Guerra Mundial. 

Enigma es el ejemplo más famoso de la batalla entre los creadores de códigos y los criptoanalistas. Enigma mostró la importancia de la criptografía en la inteligencia civil y militar.

Con la aparición, a principios de 1900, de las comunicaciones inalámbricas, garantizar comunicaciones seguras para uso civil y militar se convirtió en algo fundamental. 

En 1917, el Americano Edward Hugh Lebern desarrolló una máquina de cifrado con discos rotativos, en la que cada disco llevaba a cabo un cifrado de sustitución. La idea de Hebern fue la base para muchas máquinas similares, las cuales se desarrollaron en otros países.

En 1918, el ingeniero Arthur Scherbius patentó una máquina de cifrado que utilizaba rotores.

Arthur Scherbius

Contactó con la Marina de Guerra y el Ministerio de Asuntos Exteriores alemán, pero estos no mostraron interés alguno. En 1923 una compañía con Scherbius en el panel de directores comercializó la máquina y en 1927, Scherbius compró la patente de 1919 de una máquina similar realizada por el holandés Koch, con el objeto de asegurar su propia patente, aprobada en 1925.

La primera máquina de cifrado, la Enigma A, salio al mercado en 1923. Era una máquina grande y pesada, con una máquina de escribir integrada y que pesaba unos 50 Kg. Poco después se introdujo la Enigma B, una máquina muy similar. El peso y el tamaño de estas máquinas las hacía muy poco atractivas para su uso militar.

Enigma A

Una idea del compañero de Scherbius, Willi Korn, hizo posible el diseño de la mucho más ligera y compacta Enigma C. Asimismo, la máquina de escribir fue reemplazada por un panel de lámparas. En 1927 fue introducida y comercializada la Enigma D en diferentes versiones y vendida por toda Europa a diferentes servicios militares. El Ejército Suizo utilizó la Enigma K. La Marina Italiana compró el modelo comercial de Enigma D, tal como hizo España durante la Guerra Civil Española.

Enigma C y Enigma D

En 1926, la Marina Alemana compro y adapto para su uso militar la Enigma comercial. La llamaron Funkschlüssel C. En 1928, el Servicio Secreto, la Wehrmacht y la Luftwaffe adquirieron su propia versión, la Enigma G, también llamada Zählwerk Enigma. La Wehrmacht revisó dicha máquina, añadiéndole el panel de conexiones y un sistema diferente de avance de los rotores. Esta versión, la Enigma I, llegó a ser conocida como la Wehrmacht Enigma, siendo introducida a gran escala en el ejército alemán y en las autoridades públicas. La Luftwaffe siguió el ejemplo de la Wehrmacht en 1935.

Marina de Guerra Alemana con Enigma

En 1934, la Marina de Guerra alemana adoptó el modelo de la Wehrmacht con su panel de conexiones más seguro y amplió el juego de posibles rotores hasta ocho. La máquina de la Marina fue llamada Funkschlüssel M ó M3. En 1941, aunque los servicios secretos alemanes (Abwehr) aseguraban que el código de la Enigma M3 era irrompible, el Almirante Karl Dönitz insistió en el mejoramiento de la Kriegsmarine Enigma. A principios de 1942, se introdujo en la Kriegsmarine el famoso modelo de cuatro rotores, la Enigma M4. Se calcula que fueron producidas un total de 100.000 máquinas.

Tras la segunda Guerra Mundial, Enigma representó la base para el desarrollo de máquinas de codificación más sofisticadas, tales como la suiza NEMA y la rusa M-125 Fialka. Enigma dio el pistoletazo de salida para la inteligencia criptográfica. En la actualidad, la Inteligencia de Señales (SIGINT) es considerada como una de las partes más vitales de la guerra moderna.

Funcionamiento máquina de Turing (Pablo Jesús García Martínez)

DEFINICIÓN Y FUNCIONAMIENTO

La máquina de Turing es un entidad abstracta,no debe entenderse como un conjunto de mecanismos sino como un modelo matemático, que Alan Turing introdujo en su artículo "Sobre los Números Calculables" para desarrollar el teorema de Gödel y que posteriormente sentaría las bases de lo que hoy en día se llama algoritmo y por ende de la informática.Consiste básicamente en un autómata capaz de implementar cualquier problema matemático expresado a través de un algoritmo.

En su desarrollo teórico una máquina de Turing se compone de una cinta con cuadrados. En el interior de cada cuadrado se encuentran diferentes símbolos pertenecientes al alfabeto de entrada, ⎾. Además tiene un cabezal que se puede desplazar a lo largo de la cinta a izquierda y derecha leyendo el input ∑ (subconjunto del alfabeto que se da a la máquina como entrada en un instante determinado), o escribiendo los datos de salida correspondientes en la misma cinta.

Además  una máquina de Turing cuenta con un registro de estados (q0...qn), que almacena el estado en el que la máquina se encuentra en el desarrollo del algoritmo. Cuando un algoritmo se inicia, este registro esta incializado con el estado q0 y cuando el algoritmo termina de ejecutarse se encontrará en el estado qn. Para entender dichos estados, se debe pensar en las etapas que recorre la mente de un individuo haciendo cálculos.

En la siguiente imagen se puede ver un diagrama de tres estados de un algoritmo muy simple para una máquina de Turing. La explicación es sencilla. Si la máquina se encuentra en el estado 0 y lee de la cinta un 0 entonces deja el 0 y se mueve a la derecha. Por el contrario si encuentra un 1, deja el 1, se mueve a la derecha y pasa al estado q1.

Esto es en cada paso, la máquina esta en un estado q, lee un símbolo s, cambia de estado (o permanece en el mismo) y se mueve a la derecha o a la izquierda. Este es el funcionamiento básico y elemental de una máquina de Turing.

Una máquina de Turing actuará según el programa o algoritmo que tenga almacenado, (por ejemplo si está en estado q0 y lee un 1 escribe un 0 y mueve el cabezal a la izquierda).

De modo formal una máquina de Turing se pude definir del siguiente modo:

La función de transición es aquella que estando en un estado qn, se lee del alfabeto de entrada un símbolo y me permite escribir escribir un símbolo de salida, mover el cabezal a izquierda o derecha y pasar a un nuevo estado.

La máquina de Turing sentó las bases de la informática moderna ya que cualquier algoritmo que se piense, o que corra en una máquina de hoy día puede ser implementado en una máquina de Turing.

EL PROBLEMA DE LA PARADA

 Como se ha explicado, la máquina de Turing sigue un programa y acaba al llegar a su final. Sin embargo puede ser que un programa nunca se detenga. Turing investigó este fenómeno, intentando demostrar si había una máquina de Turing a la cual se le diera como input el programa de otra máquina de Turing y sus valores de entrada y tuviera como output la respuesta a si el programa se paraba o no para una entrada determinada.

Turing demostró que este problema es irresoluble (demostración por reducción al absurdo) limitando en este sentido la máquina teórica que acababa de inventar.


SIMULADOR

En el siguiente enlace podemos comprobar el funcionamiento de una máquina de Turing con un sencillo programa escrito en un lenguaje ensamblador bastante sencillo. En el ejemplo el programa se dedica a ver si una cadena binaria es un palíndromo. Para elaborar un programa a nuestra medida en primer lugar deberíamos plantear el problema, crear el diagrama de estados como el mostrado en la figura anterior y posteriormente plasmarlo en el lenguaje ensamblador.

Simulador máquina de Turing

SIMULADOR REAL

En el siguiente enlace se puede observar la implementación real (con elementos móviles electromecánicos) de una máquina de Turing con todos sus elementos. Se puede apreciar la sencillez del sistema y además la polivalencia, pues se podría programar para diferentes fines.
Maquina de Turing Real

Aplicacion máquina de Turing (Noe Felipe García)

Aplicación de la máquina de Turing.

Al contrario que la maquina enigma, la maquina de turing sirvio a los aliados en el descifrado de esta. La cual mediante un sistema de código binario era capaz y permitia descifrar la gran mayoria de mensajes del ejercito alemán.
 

Esta máquina sirvió como ejemplo y modelo de los ordenadores que podemos observar hoy en dia, y tambien como base a futuras máquinas mas complejas de descifrado como es la máquina oraculo, que permitia descifrar cualquier tipo de preguntas matemáticas.

También contribuyó en la teoría de la computación la cual permitiria conocer las limitaciones y capacidades de las computadoras, tanto para el estudio de su comportamiento como de funcionamiento basado en una serie de cuentas y cálculos basados en su complejidad.


 Diferentes avances que supuso la maquina enigma frente a la tecnologia futura:

-IA (inteligencia artificial) en Computadoras actuales: Tanto la maquina de Turing como el propio Alan Turing suponieron un gran avance en cuanto a la inteligencia artifical en las computadoras ya que gran parte de su trabajo buscaba innovar en la idea de buscar futuras maquinas que pudieran llegar a operar individualmente sin un agente externo.






-Test de Turing: Una de las grandes aplicaciones que nos dejo Alan Turing y que actualmente se realiza en diferentes dispositivos es el Test de Turing, este nos permite realizar un diagnosis a cualquier tipo de maquina que disponga de IA para conocer si es capaz de pensar por si misma. Esta prueba trata de separar en dos salas diferentes a un hombre y una mujer y en otra a un interrogador, este último tiene que adivinar quién es hombre y quién es mujer, haciéndoles una serie de preguntas que ellos responden por escrito. El hombre debe tratar de engañar al interrogador, mientras que el objetivo de la mujer es ayudarlo. En el Test de Turing el hombre es reemplazado por una computadora.
La idea es que si la persona que hace las preguntas no puede diferenciar entre el ser humano y la máquina, ésta debe ser considerada un ente pensante.





Compoutadora Ace y almacenamiento: Alan turing se involucro en un proyecto de diseño de una computadora que permitia el almacenamiento de datos, nunca llego a construirse debido a los retrasos tecnologicos de la epoca pero sirvio de gran ayuda en el desarollo del almacenamiento en memorias portatiles que podemos encontrar hoy en cualquier parte.


Conclusion sobre la tecnologia de Turing aplicada en la actualidad:

Las máquinas de turing sirvieron como grandes modelos teóricos de dispositivos informaticos en los que se pueden analizar facilmente aspectos de la computación moderna, (al menos muchos mas faciles de lo que se puede hacer con maquinas del mundo real), y dado de cualquier cosa puede ser calculada por una maquina real tambien lo puede ser por una maquina de Turing compartiendo asi las misma limitaciones que una maquina de la actualidad.
Estos modelos de computabilidad dieron lugar a una gran cantidad de analisis teoricos que nos ayudarian en un futuro a construir los ordenadores de los que hoy en dia disponemos.
La unica diferencia entre las computadoras del modelo de la maquina de turing y las de la actualidad es que estas se basan en diferentes diseños de anteriores maquinas perfeccionando asi su funcionalidad, pero en el fondo siguen utilizando el mismo modelo de trabajo.
En definitiva pienso que en muchos sentidos nuestras maquinas son muy diferentes en cuanto a diseño y funcionalidad que las de la epoca de turing, pero en cuanto a capacidad y computabilidad estan sujetas a las mismas limitaciones y por tanto sujetas al mismo problema.

 

Aplicacion de la máquina Enigma (Noe Felipe García)

Aplicacion de la Máquina Enigma.


La idea de aplicacion de la Máquina enigma nació con fines estrictamente comerciales, en un principio se utilizaba con el fin de transmitir secretos comerciales entre las propias empresas para tomar ventaja sobre la competencia.

Pero esta tecnológia acabo llamando la atención del los diferentes ejércitos, tanto europeos como americanos , los cuales utilizarian dicha máquina o crearian una similar a esta para representar un algoritmo de substitución de unas letras por otras, de esta manera resutaba casi imposible el descifrado del mensaje debido a la novedad que presentaba la maquina frente a los avances militares tecnológicos de la época en el campo del descifrado.

Esta maquina fue la responsable de poner en jaque a los aliados durante la Segunda Guerra Mundial, provocando una enorme cantidad de pérdidas humanas. Conocida por muchos como la máquina de la muerte por ser un dispositivo indescifrable en aquellos tiempos.

Mas tarde se utilizaria como base de desarrollo para los sistemas de cifrado de los ordenadores actuales, pero rápidamente quedaria obsoleta ya que un simple ordenador de época moderna podria descifrar el mensaje en segundos.


Diferentes avances que supuso la maquina enigma frente a la tecnologia futura:


- Sistemas de cifrado Nema: Los sistemas de cifrado llamados Nema (Neue Machine) constituyeron su mecanica y funcionamiento en la maquina enigma. Aunque fisicamente la maquina enigma ofrecia mas prestaciones en cuanto peso y traslado, los cifrados Nema perfecionaban su funcionamiento y sirvieron en futuros cifrados del ejercito Suizo.


- SIGINT (Signal Intelligence): Gracias al desencriptado de los mensajes de la maquina enigma se dio paso a una de las grandes tecnologias de la actualidad como son las SIGINT, estas representas el descifrado de mensajes codificados mediante el espectro electromagnetico (radio, televisión, teléfono, móvil, Internet y cualquier otro aparato que envíe y reciba mensajes codificados). Este tipo de sistemas se utiliza basicamente en operadores de vuelo y sistemas de misiles.


- M-125: Los sistemas de cifrado M125 fueron creados en los años 60 y fueron utilizados por los alemanes los cuales perfecionaban el sistema de la maquina enigma y basaban su nueva tecnologia de cifrado en esta.


-Criptografia simétrica: La criptografía simétrica, es el conjunto de algoritmos que funcionan con una sola llave o clave, que tienen ambos lados de la comunicación, casi toda la criptografía usada antes de los años alrededor de 1974 fue elaborada utilizando la misma tecnologia de la maquina enigma.


Diferentes acontecimientos para el futuro del cifrado que basaron su tecnologia en la maquina enigma:




1976, invención del algoritmo simétrico DES (Data Encryption Standard).
1976, Diffie-Hellman, inventan un esquema de intercambio de claves basada en el Problema del Logaritmo Discreto, dando como nacimiento a la criptografía de clave pública.
1977 Ron Rivest, Adi Shamir y Len Adleman, inventan el sistema RSA, para intercambio de claves y firma digital basado en el Problema de la Factorización Entera.
1985, N. Koblitz y V. Miller introducen las curvas elípticas en la criptografía de clave pública, el mayor atractivo de esto, es la reducción de la longitud de las claves de 1024 bits a 160.
1989, N. Koblitz, de manera natural propone el uso de las curvas hiperelípticas en el uso de la criptografía de clave pública.
1996, J. Hoffstein, J.Pipher y J.H. Silverman inventan el sistema NTRU basado en retículas y es inmune por el momento a las computadoras cuánticas.
2001, Boneh y Franklin inventan la criptografía bilineal, poniendo en práctica sistemas de cifrado basados en la identidad, es decir, que la clave pública puede ser cualquier cadena de caracteres.








Aqui os muestro un enlace en el cual simular un mensaje con la Máquina enigma de manera sencilla.


http://www.amenigma.com/