Heath Robinson (máquina de descifrar códigos) - Heath Robinson (codebreaking machine)

Réplica en funcionamiento de la máquina Heath Robinson en el Museo Nacional de Computación . A la derecha está el mecanismo de transporte de cinta de papel que se denominó "armazón de cama" debido a su parecido con un armazón de cama de metal volcado.

Heath Robinson fue una máquina utilizada por descifradores de códigos británicos en la Escuela de Códigos y Cifrados 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 teleimpresor alemán producido por la máquina de cifrado en línea Lorenz SZ40 / 42 . Tanto el cifrador como las máquinas fueron llamados "Tunny" por los descifradores de códigos, quienes nombraron diferentes cifrados de teleimpresores alemanes con el nombre de pescado . Era principalmente una máquina electromecánica, que no contenía más de un par de docenas de válvulas (tubos de vacío) , y fue el predecesor de la computadora electrónica Colossus . Fue apodado "Heath Robinson" por los Wrens que lo operaron, en honor al dibujante William Heath Robinson , quien dibujó dispositivos mecánicos inmensamente complicados para tareas simples, similares (y algo anteriores) a Rube Goldberg en los EE. UU.

La especificación funcional de la máquina fue realizada por Max Newman . El diseño de ingeniería principal fue obra de Frank Morrell en la estación de investigación de la oficina de correos en Dollis Hill en el norte de Londres, con su colega Tommy Flowers diseñando la "Unidad de combinación". El Dr. CE Wynn-Williams, del Centro de Investigación de Telecomunicaciones de Malvern, produjo los contadores de relés y válvulas electrónicas de alta velocidad. La construcción comenzó en enero de 1943, la máquina prototipo se entregó a Bletchley Park en junio y se utilizó por primera vez para ayudar a leer el tráfico cifrado actual poco después.

Como el Robinson era un poco lento y poco confiable, más tarde fue reemplazado por la computadora Colossus para muchos propósitos, incluidos los métodos utilizados contra la máquina de cifrado de teletipo en línea Lorenz SZ42 de doce rotores (nombre en código Tunny, para atún).

Método estadístico de Tutte

La base del método que implementó la máquina de Heath Robinson fue la "técnica 1 + 2" de Bill Tutte . Esto implicó examinar los dos primeros de los cinco impulsos de los caracteres del mensaje en la cinta de texto cifrado y combinarlos con los dos primeros impulsos de parte de la clave generados por las ruedas de la máquina de Lorenz. Esto implicó leer dos largos bucles de cinta de papel, uno que contenía el texto cifrado y el otro el componente de la clave. Haciendo que la cinta de teclas sea un carácter más larga que la cinta del mensaje, cada una de las 1271 posiciones iniciales de la secuencia _{1 2} se comparó con el mensaje. Se acumuló un recuento para cada posición de inicio y, si excedía un "total establecido" predefinido, se imprimía. 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, los ajustes de las otras ruedas podrían intentarse para romper las cinco posiciones iniciales de las ruedas para este mensaje. Esto permitió eliminar el efecto del componente de la clave y atacar el mensaje modificado resultante mediante métodos manuales en el Testery . ${\ Displaystyle \ chi}$${\ Displaystyle \ chi}$${\ Displaystyle \ chi}$ ${\ Displaystyle \ chi}$${\ Displaystyle \ chi}$${\ Displaystyle \ chi}$${\ Displaystyle \ chi}$${\ Displaystyle \ chi}$${\ Displaystyle \ chi}$

Transporte de cinta

El "armazón de la cama" era un sistema de poleas alrededor del cual se movían en sincronía dos vueltas continuas de cinta. Inicialmente esto fue por medio de un par de ruedas dentadas en un eje común. Esto se cambió para conducir por poleas de fricción con las ruedas dentadas manteniendo la sincronía cuando se encontró 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 pasaron por una serie de células fotoeléctricas donde se leyeron los caracteres y otras señales. Las posibles longitudes de cinta en el armazón de la cama eran de 2000 a 11.000 caracteres.

Lectura de cintas

Las cintas perforadas se leyeron fotoeléctricamente en una "puerta" que se colocó lo más cerca posible de la rueda dentada para reducir el efecto de las cintas estiradas. Los caracteres sucesivos de la cinta fueron leídos por una batería de diez fotocélulas, una undécima para los orificios de la rueda dentada y dos adicionales para las señales de "parada" y "arranque" que se perforaron manualmente entre el tercer y cuarto y cuarto y quinto canal.

Unidad de combinación

Esto fue diseñado por Tommy Flowers de la Estación de Investigación de la Oficina de Correos en Dollis Hill en el norte de Londres. Usó válvulas termoiónicas (tubos de vacío) para implementar la lógica. Esto implicó la función booleana "exclusiva o" (XOR) en la combinación de los diversos flujos de bits. En la siguiente " tabla de verdad ", 1 representa "verdadero" y 0 representa "falso". (En Bletchley Park éstos eran conocidos como X y • respectivamente).

Otros nombres para esta función son: "no igual" (NEQ), " suma de módulo 2" (sin acarreo) y "resta de módulo 2" (sin "préstamo"). Tenga en cuenta que la suma y la resta de 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 probara contra una cinta que contenía el componente de la máquina cifradora de Lorenz generada por las dos ruedas chi relevantes en todas las posiciones iniciales posibles. A continuación, se hizo un recuento del número total de 0 s generados, con un recuento alto que indica una mayor probabilidad de que la posición inicial de la secuencia de teclas chi sea ​​correcta.

Contando

Wynn-Williams había obtenido su doctorado en la Universidad de Cambridge por su trabajo en el Laboratorio Cavendish con Sir Ernest Rutherford . 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 le había hecho dedicar su atención a la construcción de un amplificador de válvula confiable y métodos para registrar y contar estas partículas. El contador utilizó 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. El recuento obtenido para cada ejecución de la cinta de mensajes se comparó con un valor preestablecido , y si lo excedía, 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 anotar estos números antes de que se mostrara el siguiente recuento que excedía el umbral, lo que era "una fuente fructífera de error", por lo que pronto se introdujo una impresora.

Desarrollos de Robinson

El Heath Robinson original era un prototipo y fue eficaz a pesar de una serie de graves deficiencias. Todos menos uno de ellos, la falta de capacidad de "expansión", fueron superados progresivamente en el desarrollo de lo que se conoció como " Old Robinson ". Sin embargo, Tommy Flowers se dio cuenta de que podía producir una máquina que generara el flujo de claves electrónicamente para eliminar el problema principal de mantener dos cintas sincronizadas entre sí. Esta fue la génesis de la computadora Colossus.

A pesar del éxito de Colossus, el enfoque de Robinson seguía siendo valioso para ciertos problemas. Se desarrollaron versiones mejoradas, apodadas Peter Robinson y Robinson y Cleaver por los grandes almacenes de Londres. Otro desarrollo de las ideas fue una máquina llamada Super Robinson o Super Rob. Diseñado por Tommy Flowers, este tenía cuatro cabeceras para permitir la ejecución de cuatro cintas y se usaba para carreras de profundidad y "cunas" o carreras de ataque de texto plano conocido .

Referencias y notas

Bibliografía