Turing y Bletchley Park

Bletchley Park, 80 kilómetros al noroeste de Londres, se situaba en una conjunción de carreteras, vías férreas y telegráficas, por lo que en agosto de 1938 el Gobierno Británico decidió establecer ahí la Estación X, conocida oficialmente como Escuela Gubernamental de Códigos y Cifrados (Government Code and Cypher School (GC & CS)), que luego sería el Cuartel General de Comunicaciones Gubernamentales (Government Communications Headquarters (GCHQ)). Bletchley Park era una residencia de campo construida en la segunda mitad del S. XIX por un banquero londinense, Herbert Samuel Leon.

A finales de los 30, el Gobierno Británico adquirió propiedades similares para asentar fuera de Londres sus organismos militares y de seguridad y la Estación X era, precisamente, la décima tal propiedad. Tenía como misión el quebrantamiento de comunicaciones secretas enemigas y su primer director fue Alastair Denniston. Desde agosto de 1939 comenzaron a llegar criptólogos, conformando la llamada, en clave, Tropa de Cacería del Capitán Ridley. La Estación X constaba de varias barracas, abocadas a tareas específicas. La 8, dirigida desde sus inicios por Alan Turing, se encargaba del desciframiento de la Enigma naval, la 6 de la Enigma de aire y tierra y estuvo dirigida primero por John Jeffreys y luego por Gordon Welchman, la 4 realizaba las traducciones y el análisis de inteligencia de los mensajes recuperados por la 8. Una antología de artículos sobre el centro de Bletchley Park, algunos escritos por participantes en él, es [3]. Remitimos ahí a todos los lectores interesados en profundizar en esta importante etapa de la Criptología Militar.

En 1938 Turing había visitado Princeton y por medio de Von Neumann se le había ofrecido una plaza ahí. No la aceptó, regresó a Cambridge y en 1939 aparentaba gestionar el recibir a un refugiado judío alemán, cuando en realidad trabajaba en la Barraca 8 de la Estación X. El 3 de septiembre Inglaterra le declara la guerra a Alemania, y desde entonces Turing se dedica exclusivamente a Bletchley Park.

Al recibir una de las máquinas Enigma polacas en 1939, los ingleses descubren que pequeñas variaciones de sus propias máquinas TypeX habrían sido suficientes para quebrantar Enigma, por lo que se incrementó la producción de éstas y se fabricó también las placas perforadas de Zygalski para recuperar claves del día utilizadas por Enigma.

En mayo de 1940 una modificación a Enigma hace indescifrables las comunicaciones alemanas. Es entonces que el equipo dirigido por Turing en Bletchley Park logra quebrantar el nuevo esquema aprovechando las debilidades debidas a los formulismos lingüísticos alemanes. El quebrantamiento de comunicaciones es especialmente importante por lo tocante a la fuerza aérea alemana, la Luftwaffe.

En octubre de 1940 entra en funcionamiento la primera bomba criptológica inglesa en Bletchley Park, ésta invención de Turing, llamada Ultra o bomba de Turing, con una variante bomba de Turing-Welchman. A diferencia de las bombas polacas que buscaban reconstruir claves, las bombas de Turing buscaban patrones que correspondieran a texto en claro conocido, tales como destinatarios, direcciones, o formulismos idiomáticos muy usuales por las fuerzas armadas alemanas. Hay autores que valoran el proyecto Ultra como el de mayor secreto en la Segunda Guerra, sólo detrás del proyecto Manhattan de la Bomba Atómica. A lo largo de 1941, Ultra fue esencial para conocer con antelación las maniobras navales alemanas, y a partir de 1942 también en operaciones terrestres.

Bomba de Turing en un timbre postal británico

En octubre de 1941, Alan Turing y otros tres decodificadores de Bletchley Park, Hugh Alexander, Stuart Milner-Barry y Gordon Welchman habían escrito a Winston Churchill informándole de algunos recortes presupuestarios que restringían la fabricación de bombas criptológicas. Tan pronto recibió la carta, Churchill ordenó otorgarles todas las facilidades requeridas pues siempre consideró a Bletchley Park como ``su arma secreta''. En respuesta, escribe a su Jefe de Estado, el General Ismay: ``Asegúrese de que se les dé lo que piden, en prioridad extrema, e infórmeme cuando esto se haya hecho''.

En Bletchley Park se criptoanalizaba diversos esquemas, y ahí se les refería con nombres de peces. El principal, el ``pez'' (fish), era el esquema Geheimschreiber y los demás eran derivaciones. ``Tiburón'' era una variación de la Enigma con cuatro rotores comenzada a utilizar en febrero de 1942. El Enigma de la Fuerza Naval era llamado ``delfín'' y se utilizaba para comunicaciones con los botes-U, submarinos alemanes en el Atlántico Norte, que por ese entonces impedían el abastecimiento hacia Inglaterra proveniente de los Estados Unidos.

En junio de 1941, Turing pudo quebrantar el sistema delfín, al lograr descifrar reportes meteorológicos alemanes cifrados con ese sistema. Al conocer la ubicación de los botes-U, los barcos aliados podían desviarse y evitar a los botes-U, lo que era, evidentemente, una maniobra de tipo defensivo. Pero además, entre 1943 y 1944, fueron utilizados esos métodos de manera ofensiva por submarinos norteamericanos para combatir botes-U.

Figura 4: Esquemas de comunicación secreta alemanes, con nombres puestos en Bletchley Park.

Actualmente se ensalza con justicia el trabajo criptológico del lado inglés para descifrar las comunicaciones alemanas, pero esctrictamente es necesario reconocer también la excelencia que en su momento mostraron los criptógrafos alemanes, los militares bajo el mando de la Comandancia Suprema de las Fuerzas Armadas (Oberkommando der Wehrmacht (OKW)) y los técnicos civiles provenientes de la industria proveedora de las máquinas cifradoras, principalmente de Siemens & Halske y de la sueca Ericsson. En [10] se puede ver transcripciones faccimilares de mensajes cifrados alemanes, provenientes de diversas fuerzas armadas. En 1942 un joven oficial se desempeñaba como criptógrafo de la Wehrmacht, Thomas Sylvester Barthel, y luego, desde la ocupada Noruega, fue criptoanalista a su vez de los mensajes ingleses provenientes de Escocia y yanquis provenientes de Sicilia. De formación etnógrafo, en 1952 se doctoró en la Universidad de Hamburgo presentando una tesis sobre los jeroglíficos mayas del Códice de Dresden, y logró descifrar en 1958 la escritura rongorongo de la Isla de Pascua. De 1964 a 1966 hizo investigaciones de campo en Yucatán. Murió en 1997.

Desde agosto de 1942, los alemanes acostumbraban cambiar los rotores de sus Enigma cada dos días. Así las bombas criptológicas debían correr en días alternos a los del cambio de rotores con datos capturados, éstos desde la Barraca 10, de reportes meteorológicos de la marina mercante alemana.

Toda vez que se desarrollaba un procedimiento criptológico, en Bletchley Park se le ponía un nombre especial, casi cómico. Así, el inventado por Turing para quebrantar al delfín era llamado Banburismus pues requería de tomar apuntes, esencialmente bigramas, en tiras de papel producido en Banbury. Un método propuesto por Dillwin Knox se llamaba Dillysimus, y Yoxallismus era debido a Leslie Yoxall, el cual fue utilizado para recuperar claves Enigma del tipo Offizier, utilizadas por oficiales superiores de la Naval.

En Bletchley Park se había reclutado a muchos matemáticos muy talentosos. De hecho, Joan Clarke, matemática, mujer criptoanalista a quien Turing le propuso matrimonio aunque pronto se desdijo, recuerda que cuando se le reclutó se le dijo que ``el trabajo a realizar no requiere realmente de las matemáticas, pero los matemáticos son muy buenos en ello''.

El ``atún'' (tunny), era el esquema Schlüsselzusatz SZ40, quebrantado por Bill Tutte (especialista en Teoría de Gráficas que posteriormente se incorporó a la Universidad de Waterloo en Canadá) y por Peter Hilton (especialista en Topología Homológica que posteriormente trabajó en diversas universidades norteamericanas de la Costa Este), el cual consistía de un doble cifrado de manera que ni siquiera los operadores de Enigma pudieran conocer el mensaje en claro. El quebrantamiento se basa en un método llamado Turingismus o Turingery inventado por Turing en 1942, que involucraba una fuerte componente de análisis probabilista. Hilton narra su experiencia personal en Bletchley Park en su artículo [6] y en [4] participa en una deliciosa conversación con lógicos de suma relevancia en el S. XX, repleta de anécdotas sobre Turing.

En febrero de 1942, los alemanes comenzaron a utilizar el sistema tiburón, y Bletchley Park quedó ``sordo'', respecto a sus usuarios, durante diez meses aproximadamente. En octubre un destructor británico recuperó de un submarino alemán, antes de ser hundido, las claves íntegras utilizadas en los meses previos y con esta información se pudo quebrantar el tiburón, lo que redundó en conocer la ubicación de los botes-U hasta febrero de 1943. El 10 de marzo, los alemanes cambiaron su sistema de cifrado, pero en 10 días pudo ser quebrantada esa nueva modificación.

Las bombas criptológicas adaptadas al tiburón, de cuatro rotores, comenzaron a funcionar entre junio y agosto de 1943, lo que permitía localizar claves en 24 horas. Para noviembre de 1943, cuando las bombas yanquis entraron en funcionamiento, esta labor se transfería a la Avenida Nebraska, en Washington, D. C.

Bomba criptológica yanqui construida en 1943

En 1944 y 1945 se construyeron las primeras computadoras, las llamadas Colossus, en la ``Newmanry'', sección de Bletchley Park a cargo de Max Newmann (especialista en Topología, adscrito luego a las universidades de Manchester y Warwick). Su constructor, Tommy Flowers, nunca pudo presentarse como quien produjo las primeras computadoras en el Mundo debido a la confidencialidad de su trabajo. La ``medusa'' (jellyfish), conocido también como el esquema de Lorenz, era utilizado por los altos mandos alemanes en transmisiones por teletipo. Su rompimiento significó igualmente una proeza conjunta de matemáticas y de ingeniería. Diseñado el procedimiento de descifrado, éste se realizaba con máquinas Colossus. Sin embargo, mucho del trabajo mecánico realizado en la ``Newmanry'' debía ser completado manualmente, con ingenio humano, en la ``Testery'', sección de Bletchley Park a cargo del Mayor Ralph Tester.

Máquinas computadoras Colossus en la Newmanry

Entre otros matemáticos que participaron en la Estación X estaban Donald Michie, especialista en Inteligencia Artificial, adscrito a la Universidad de Edimburgo y fundador de la Criptografía de Clave Pública en los años 70, Hugh Alexander, campeón británico de ajedrez y quien sucedió a Turing al frente de la Barraca 8, Henry Whitehead, especialista en Topología Combinatoria, profesor de la Universidad de Oxford, y Shaun Wylie, especialista en Teoría de Homología, profesor en Cambridge.

Como una muestra palpable del impacto que tuvieron en la guerra los trabajos de la Barraca 8, basta ver la estadística¹ de embarcaciones inglesas hundidas por los alemanes mes a mes. Los valores máximos (entre 25 y 45) corresponden a los meses de febrero y octubre de 1940, septiembre de 1941, febrero y noviembre de 1942, meses en los que los alemanes ponían en operación nuevas modalidades de cifrado, en tanto que los mínimos (entre 5 y 8) corresponden a marzo de 1940, julio de 1941, marzo de 1942, y febrero de 1943, meses inmediatos a los quebrantamientos de los respectivos cifrados alemanes. El trabajo criptológico efectivamente significó salvar muchas vidas y toneladas de abastecimiento por vía marítima.

Sin embargo, surgió también una ``leyenda negra'' sobre el trabajo criptológico de la Estación X. En mayo de 1940 se autorizó a la Real Fuerza Aérea a emprender bombardeos contra instalaciones industriales alemanas al este del río Rhin, con el propósito de desviar a la aviación alemana del frente francés. La Luftwaffe, a pesar de una prohibición expresa previa del propio Hitler, fue autorizada entonces a bombardear poblaciones inglesas, aunque esto lo hizo sólo seis semanas después de la campaña en Francia. Tuvo lugar la llamada Batalla de Inglaterra. Coventry, pues, fue objeto de varios bombardeos y el que causó mayores daños fue el realizado al anochecer del 14 de noviembre de 1940, noche de Luna llena, bombardeo codificado por los alemanes como Sonata Claro de Luna (Mondscheinsonate).

El centro de Coventry al día siguiente de la Sonata Claro de Luna

El capitán británico F. W. Winterbotham publicó su libro The Ultra Secret en 1974, afirmando que los mensajes preparativos del ataque alemán habían sido interceptados y descifrados en Bletchley Park, y que al informar de esto a Winston Churchill, él decidió no tomar ningunas medidas defensivas, para evitar que los alemanes descubrieran que sus comunicaciones secretas estaban siendo quebrantadas. Winterbotham se desempeñaba entonces como supervisor de los ``Oficiales de Enlace Especial'' en Bletchley Park que precisamente comunicaban a Churchill los mensajes interceptados por la Estación X. Su opinión pues puede considerarse calificada. Sin embargo, algunos otros participantes del proyecto Ultra aseveran que, aunque Churchill estaba enterado del ataque aéreo en preparación, no se podía determinar el blanco. Peter Calvocoressi, quien trabajaba en la Barraca 6 rechaza la afirmación de Winterbotham, y, en cambio, asevera que el blanco esperado era precisamente Londres, y que Churchill ordenó que se resguardara la ciudad y por eso permaneció ahí. En abril de 1941 e incluso en agosto de 1942, Coventry volvió a sufrir bombardeos. Hay una polémica, considerada por algunos como irresuelta, sobre si prevaleció el interés por mantener el resguardo de las comunicaciones secretas sobre el interés de la defensa de la población. Parece cierto que, en efecto, mediante Ultra se supo que se ejecutaría la Sonata Claro de Luna, pero se ignoraba cuáles serían sus blancos, y se llegó incluso a suponer que eran varios, pues una sonata consta de tres partes.

Son interesantes también las relaciones del grupo de Bletchley Park con colegas norteamericanos. En 1942 estaba vigente un acuerdo de compartición de la información entre Inglaterra y los Estados Unidos de América. El gobierno yanqui estaba interesado en conocer los métodos criptológicos ingleses y el inglés en los avances estadunidenses en la construcción de máquinas computadoras.

En noviembre de 1942, Turing visitó el Departamento de Defensa y el de la Armada en Washington. Hubo de sufrir varias complicaciones burocráticas al cruzar la frontera en la famosa Isla Ellis de Nueva York, debido a que llevaba pasaporte oficial mas no cartas que indicaran el propósito de su visita (ni más ni menos que intercambiar información de tareas secretas en tiempos de guerra con militares norteamericanos). En su reporte confidencial del 28 de noviembre, menciona la insistencia norteamericana en conversar sobre el atún y la medusa y Turing pide instrucciones al respecto pues él preferiría hablar sobre temas de probabilidad, inocuos para develar el análisis realizado en Bletchley Park respecto a modificaciones de Enigma y a otros sistemas como el de Lorenz. Posteriormente plantea que el trabajo criptológico norteamericano es puramente mecánico y matemático, por lo que ellos ven el bosque sin mirar los árboles, y no admiten que el uso de conocimiento y experiencias previas, junto con un trabajo manual, pueden producir resultados más rápidos. Concluye ``I am persuaded that one cannot very well trust these people where a matter of judgement in cryptography is concerned''. Sin embargo, en su visita de 1942, Turing dió asesoramiento sobre bombas criptológicas, aunque llegó a calificar de crazy scheme algunos rasgos del diseño original de esas bombas. En abril de 1943 se inició la producción de bombas criptológicas en los Estados Unidos y, para fin de ese año, 77 fueron instaladas en Washington, D. C.

En 1945 se le concedió a Turing la Orden del Imperio Británico en grado de Officer (en orden de relevancia los grados son Grand Cross, Knight, Commander, Officer y Member. Como mera referencia recordamos que el MBE se les concedió a The Beatles en 1965 y a Mick Jagger en 2002). Turing tan solo conservó esta distinción en su empaque original. En el reconocimiento se dice que se le otorga por servicios ``sin especificar'', los cuales eran secretos, evidentemente.

1965, The Beatles

2002, Mick Jagger

Al final de la guerra, en 1945, todo el equipo de Bletchley Park fue desmantelado. Hubo matemáticos participantes que sólo obtuvieron una beca universitaria temporal luego de su trabajo en la Estación X. Max Newmann fue a la Universidad de Manchester, a dirigir el Departamento de Matemáticas, e invitó a Turing para que continuara ahí sus trabajos respecto a la construcción de computadoras.

Alan Turing era homosexual, pero esto no era evidente en Bletchley Park, acaso la única en saberlo fue Joan Clarke, pues Turing le confesó que por eso no podía sostener su propuesta de matrimonio. De hecho, uno de los principales personajes ahí, Jack Good (especialista en Estadística, adscrito luego al Instituto Politécnico de Virginia) decía ``¡qué bueno que las autoridades de Bletchley Park ignoraban que Turing era homosexual!, si lo hubieran sabido habríamos perdido la guerra''. Pero ciertamente, aunque Alan Turing era el más genial de la personalidades ahí, Bletchley Park no era ``la estepa de un lobo solitario'' sino el fruto colectivo de matemáticos muy talentosos.