Disco de Jefferson

El disco de Jefferson , también llamado cilindro de Bazeries o cifrado de rueda , ^{[ 1 ]} es un sistema de cifrado comúnmente atribuido a Thomas Jefferson que utiliza un conjunto de ruedas o discos, cada uno con letras del alfabeto dispuestas alrededor de su borde en un orden, que es diferente para cada disco y generalmente está ordenado al azar.

Cada disco está marcado con un número único, y un orificio en el centro permite apilarlos en un eje . Los discos son extraíbles y pueden montarse en el eje en cualquier orden. El orden de los discos constituye la clave de cifrado , y tanto el emisor como el receptor deben ordenarlos en el mismo orden predefinido. El dispositivo de Jefferson tenía 36 discos, mientras que el sistema de Bazeries tenía 20. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Una vez colocados los discos en el eje en el orden acordado, el remitente los gira hacia arriba y hacia abajo hasta que se muestre el mensaje deseado en una fila. A continuación, puede copiar cualquier fila de texto de los discos, excepto la que contiene el mensaje en texto plano. El destinatario debe ordenar los discos según el orden acordado, girarlos de manera que se muestre el mensaje cifrado en una fila y, finalmente, revisar las filas hasta encontrar el texto plano.

A finales del siglo XVIII, las cerraduras de combinación , conocidas en Europa desde el siglo XV, fueron popularizadas por Edmé Régnier L'Aîné , y se ha sugerido que las versiones de estas con letras fueron el origen de las máquinas de cifrado. ^{[ 4 ]}

El primer prototipo similar al disco de Jefferson fue inventado por el barón sueco Fredrik Gripenstierna en 1786, pero funcionaba con un principio diferente: en lugar de sustituir letras por letras, utilizaba 57 discos para sustituir las letras introducidas por un funcionario autorizado en un lado del dispositivo por números en el otro lado del dispositivo, visibles para un escribano. ^{[ 5 ]}

En algún momento de la década de 1790 (la fecha exacta no está clara ^{[ 6 ]} ), Thomas Jefferson describió en un manuscrito el dispositivo que ahora lleva su nombre, con 26 letras en una rueda y entre 36 y 48 ruedas estimadas, y su funcionamiento. ^{[ 7 ]} Se suele afirmar que lo inventó él mismo, pero no hay ninguna evidencia que lo respalde, y el propio Jefferson no lo insinuó en el texto. ^{[ 8 ]} El manuscrito aparentemente cayó en el olvido hasta que fue descubierto en 1922 (un año después de que el M-94 entrara en servicio, véase más abajo) por el historiador Edmund C. Burnett, quien estudiaba el Congreso Continental . ^{[ 9 ]} No parece que el dispositivo se haya fabricado nunca, ^{[ 6 ]} y Jefferson abandonó la idea tras recibir en 1803 una descripción del cifrado de transposición columnar de Robert Patterson , que le pareció más práctico. ^{[ 10 ]}

A principios de la década de 1980, la NSA adquirió para su museo un gran dispositivo incompleto del tipo de Jefferson (imagen 1 de este artículo) con 35 discos remanentes (de los 40 originales) y 42 caracteres, incluyendo letras francesas, en cada uno. ^{[ 8 ]} Se dató en el segundo cuarto del siglo XIX y no está claro si está relacionado con Jefferson a pesar de provenir de Virginia Occidental . ^{[ 8 ]}

Cuando en 1854 el dentista de Bristol John HB Thwaites presentó un cifrado "nuevo" (que en realidad era solo una variante del cifrado de Vigenère ) al Journal of the Society of the Arts , Charles Babbage mencionó en su respuesta que le gustaba usar "anillos de madera de boj colocados uno al lado del otro en un cilindro, y con las veintiséis letras en la circunferencia de cada uno". ^{[ 11 ]} Sin embargo, no queda claro en esta descripción si las letras estaban en orden alfabético o aleatorio.

Para cifrar un mensaje, quien lo cifra hace girar los discos para generar el mensaje en texto plano a lo largo de una fila de la pila de discos, y luego selecciona otra fila como texto cifrado . Para descifrarlo, quien lo descifra hace girar los discos en su cilindro para generar el texto cifrado a lo largo de una fila. El descifrado es más sencillo si tanto quien cifra como quien lo descifra conocen la posición de la fila, pero no es imprescindible, ya que quien lo descifra puede buscar en todo el cilindro una fila que tenga sentido.

Por ejemplo, un cilindro de Bazeries "de juguete" simplificado que utilice solo diez discos podría organizarse como se muestra a continuación, con cada disco "desplegado" en una línea y cada uno marcado con un número que lo designa:

Si la "clave", la secuencia de discos, para este cilindro Bazeries es 7, 9, 5, 10, 1, 6, 3, 8, 2, 4 y el cifrador quiere enviar el mensaje " " al descifrador, el cifrador reorganiza los discos según la clave y rota cada disco para obtener el texto plano , que se muestra a la izquierda, con espacios añadidos para mayor claridad:retreat now

El cifrador selecciona entonces el texto cifrado de la sexta fila del cilindro, a partir del texto plano. Este texto cifrado también se resalta arriba con espacios y da como resultado:OMKEGWPDFNCuando el descifrador obtiene el texto cifrado, reorganiza los discos de su cilindro según la disposición de la clave, gira los discos para obtener el texto cifrado y luego lee el texto plano seis filas más abajo del texto cifrado, o busca en el cilindro una fila que tenga sentido.

El cilindro de Bazeries era un sistema relativamente robusto para la época (en comparación con muchos otros sistemas en uso), y se dice que Étienne Bazeries, criptoanalista militar francés, lo consideraba indescifrable. El grupo de descifrado de códigos " Pers ZS " del Ministerio de Asuntos Exteriores alemán descifró el M-138-A en 1944. Sin embargo, para entonces los estadounidenses ya contaban con sistemas de cifrado más sofisticados.

El criptógrafo francés Gaetan de Viaris (también conocido como marqués Gaetan Henri Leon Viarizio di Lesegno), famoso por uno de los primeros dispositivos de cifrado para imprenta (1874), resolvió el cilindro de Bazeries en 1893. ^{[ 13 ]}

Una de las principales debilidades del cilindro de Bazeries es que el desplazamiento entre la letra del texto plano y la letra del texto cifrado para el alfabeto cifrado en cada disco será exactamente el mismo. En el ejemplo mostrado anteriormente, este desplazamiento es de seis letras.

Por ejemplo, si un criptoanalista encontrara un mensaje cifrado en el cilindro de Bazeries de diez discos descrito en el ejemplo anterior y capturara su propio cilindro, podría descifrar el mensaje introduciéndolo en su cilindro y girándolo hasta encontrarlo. Sin embargo, el número de permutaciones posibles de los discos del cilindro de Bazeries del ejemplo es 10! = 3.628.800 . Debido a la magnitud de este número, realizar pruebas de ensayo y error para determinar la disposición de los discos manualmente resulta difícil.

• Este artículo, o una versión anterior del mismo, incorpora material del libro Codes, Ciphers, & Codebreaking de Greg Goebel .

• Friedman, William F. (1918). Varios cifrados de máquina y métodos para su solución (PDF) . Métodos para la solución de cifrados, publicaciones 15–22. Riverbank Publications . PDF pág. 225. Archivado (PDF) del original el 11 de febrero de 2022 , a través de la Biblioteca Digital de Criptografía Rufus A. Long.
• Kahn, David (1967). Los descifradores de códigos . págs. 192–195 .