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L’Uhr

Fu subito chiaro che quel nonsenso rappresentava un codice dentro il codice.

Paul Reuvers, Marc Simons, Crypto Museum — Enigma Uhr (traduzione nostra)

Il 10 luglio 1944 arrivarono a Bletchley Park messaggi della Luftwaffe che cominciavano tutti con un numero scritto per esteso, per esempio dreineun per 39; dopo il numero il testo decifrato con la chiave del giorno diventava incomprensibile. Il numero cambiava da un messaggio all’altro, e il più alto era 39. La Luftwaffe aveva introdotto quel mese, senza nessun preavviso, un accessorio per il pannello a spine: l’Uhr («orologio»), chiamato anche Steckeruhr. Il numero all’inizio del messaggio era la posizione del suo selettore.

Prerequisiti

  • Dalla lezione Il pannello a spine: la corrente attraversa il pannello due volte, prima e dopo i rotori, e con i cavi normali le lettere si scambiano a coppie.
  • Dalla lezione Il riflettore: in ogni posizione la macchina scambia le lettere a coppie, e le coppie vengono dal riflettore, visto attraverso i rotori.

Obiettivi

  • Descrivere come l’Uhr prende il posto dei dieci cavi e che cosa cambia girando il suo selettore.
  • Spiegare perché la macchina resta reciproca anche nelle posizioni in cui l’Uhr non lo è.
  • Dire che cosa l’Uhr tolse ai crittoanalisti di Bletchley Park e perché fu rotta pochi giorni dopo l’introduzione.

Venti spine e un selettore

L’Uhr era una cassetta di legno da fissare sul fianco destro della macchina. Al posto dei dieci cavi normali aveva 20 cavi lunghi, con una spina ciascuno: dieci spine rosse, marcate da 1a a 10a, e dieci nere, da 1b a 10b. L’operatore le inseriva seguendo il foglio delle chiavi: per la prima coppia la spina 1a nella prima lettera e la 1b nella seconda, e così via. Con le coppie AZ BN GI KL PC ED QT HV MF JR, la 1a andava nella A, la 1b nella Z, la 2a nella B e la 2b nella N.

Dentro l’Uhr un disco con 80 contatti collegava le spine rosse a quelle nere secondo un cablaggio fisso. Una grande manopola al centro girava il disco su 40 posizioni, numerate da 00 a 39, e a ogni posizione i collegamenti cambiavano. Nella posizione 00 l’Uhr si comportava come i dieci cavi normali, e chi l’aveva poteva comunicare anche con chi non l’aveva.

Dove va ciascuna lettera collegata all’Uhr, con il selettore in posizione 00
1aA→Z1bZ→A2aB→N2bN→B3aG→I3bI→G4aK→L4bL→K5aP→C5bC→P
6aE→D6bD→E7aQ→T7bT→Q8aH→V8bV→H9aM→F9bF→M10aJ→R10bR→J

Posizione 00: la sostituzione è reciproca, le lettere si scambiano a coppie come con i cavi normali.

Porta il selettore sulla posizione 03: la A va in C, ma la C non torna in A, va in K. Prova poi le posizioni 04, 08 e 12. Le lettere si scambiano a coppie solo in una posizione su quattro, a partire da 00: in 30 posizioni su 40 l’Uhr non è reciproca. Le sei lettere senza spina, invece, passano sempre diritte.

La macchina resta reciproca

Previsione

Nel simulatore qui sotto l’Uhr è in posizione 03, dove non scambia le lettere a coppie. Se cifri una parola partendo da AAA, poi riporti i rotori ad AAA e batti il testo cifrato, torna la parola di partenza?

A
I
A
II
A
III

Gira i rotori con le frecce, con la rotella del mouse o digitando una lettera sulla finestrella selezionata.

Nastro

Tasti premuti · 0 lettere

Ancora nessuna lettera.

Lampade accese · 0 lettere

Ancora nessuna lettera.

Backspace annulla l’ultima lettera e riporta indietro i rotori. Sulla macchina reale non si poteva: un errore costringeva a reimpostare le posizioni e a ricominciare.

Schema del circuito

AndataRitorno
Schema del circuitoSchema con riflettore a sinistra e tastiera a destra; ogni riga è un contatto. Premi un tasto per vedere il percorso del segnale.UKW-BriflettoreIanello AIIanello AIIIanello AETWingressoUhrTastiABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

Premi un tasto per vedere il percorso del segnale.

Enigma I con i rotori I, II e III in posizione AAA, riflettore B e l’Uhr in posizione 03 al posto dei dieci cavi AZ BN GI KL PC ED QT HV MF JR. Fai clic su un tasto per usare anche la tastiera del computer.

WETTER diventa CLSXQB, e CLSXQB torna WETTER. All’andata la corrente entra nell’Uhr dalle prese della tastiera; al ritorno la attraversa nel verso opposto, dal lato della ruota d’ingresso, e subisce la sostituzione inversa. Segui la prima lettera. Premendo la W, l’Uhr porta la corrente su una lettera che chiamiamo x; rotori e riflettore scambiano la x con un’altra lettera, y; al ritorno l’Uhr porta la y nella lampada C. Premendo la C dalla stessa posizione, la corrente fa la strada del ritorno al contrario: l’Uhr la porta sulla y, rotori e riflettore scambiano la y con la x, e al ritorno l’Uhr porta la x nella lampada W.

Per decifrare, quindi, l’operatore impostava la macchina e l’Uhr come il mittente e batteva il testo cifrato, come con i cavi normali. La lezione La matematica di Enigma dimostra lo stesso fatto con le permutazioni, per qualunque sostituzione al posto del pannello.

Come Bletchley Park la ruppe

I crittoanalisti capirono presto che il nuovo dispositivo era collegato al pannello e che agiva solo sulle 20 lettere collegate: le sei lettere libere restavano le stesse. Alcuni operatori, non ancora informati della nuova procedura, ritrasmisero messaggi già cifrati con l’Uhr usando la sola chiave di base, e da quei messaggi venne la prima rottura, pochi giorni dopo l’introduzione. Ricostruita una posizione del selettore, i crittoanalisti riuscirono a prevedere l’effetto di tutte le altre.

L’Uhr aveva però tolto loro un aiuto: la diagonal board di Welchman, che sfruttava la reciprocità del pannello, non serviva più. Le Bombe restavano utilizzabili, a patto di avere crib più lunghi. A rendere l’Uhr poco efficace fu soprattutto la procedura: per comunicare anche con le unità che non l’avevano, i tedeschi mescolavano messaggi con e senza Uhr cifrati con la stessa chiave di base, e chi conosceva la chiave di base aveva già fatto gran parte del lavoro.

  • L’Uhr prende il posto dei dieci cavi: le 20 spine vanno nelle prese indicate dal foglio chiave, e il selettore a 40 posizioni cambia il modo in cui sono collegate. In posizione 03 la A va in C, ma la C va in K; solo una posizione su quattro è reciproca.
  • La corrente attraversa l’Uhr all’andata in un verso e al ritorno nel verso opposto, e le coppie della macchina vengono dal riflettore: con l’Uhr in posizione 03, da AAA, WETTER diventa CLSXQB e CLSXQB torna WETTER.
  • L’Uhr tolse a Bletchley Park la diagonal board, che sfruttava la reciprocità del pannello, ma fu rotta pochi giorni dopo l’introduzione, grazie a operatori che ritrasmisero gli stessi messaggi con la sola chiave di base.

Fonti