ADFGVX y fraccionamiento

En 1918, el ejército alemán se enfrentaba a un problema crítico: los criptoanalistas aliados descifraban sus códigos de campaña más rápido de lo que podían sustituirlos. Se necesitaba urgentemente un cifrado nuevo y más resistente para la Ofensiva de Primavera de 1918.

El coronel Fritz Nebel desarrolló el cifrado ADFGVX, que combinaba dos técnicas clásicas de una forma nunca antes utilizada en la criptografía militar.

El cifrado recibe su nombre de sus seis letras de texto cifrado: A, D, F, G, V y X. Estas letras se eligieron deliberadamente porque sus representaciones en código Morse son muy diferentes entre sí.

Esto reducía al mínimo los errores de transmisión en la radio de campaña. Confundir una letra con otra podía corromper un mensaje entero, por lo que los diseñadores seleccionaron letras cuyos patrones Morse fueran lo más distinguibles posible.

El primer paso es realizar una sustitución mediante un cuadrado de Polybius de 6x6. Las 36 celdas contienen las 26 letras y los dígitos del 0 al 9, dispuestos según un orden determinado por una clave. Los encabezados de las filas y las columnas son las seis letras A, D, F, G, V y X.

Cada carácter del texto plano se sustituye por dos letras: el encabezado de la fila y el encabezado de la columna de su celda. Por ejemplo, si H está en la fila A y la columna F, se convierte en "AF".

Después de la sustitución, el texto cifrado duplicado se escribe en una cuadrícula cuyo número de columnas es igual a la longitud de la clave. Una segunda palabra clave determina el orden de las columnas.

Las columnas se leen en orden alfabético según las letras de la clave. Esto reorganiza los pares sustituidos, elimina los patrones restantes y crea un cifrado resistente tanto al análisis de frecuencias como a la comparación de patrones.

El fraccionamiento es la técnica de dividir cada carácter del texto plano en varios símbolos de texto cifrado antes de transponerlos. En ADFGVX, cada letra se convierte en dos símbolos (fila y columna), que después se barajan de forma independiente.

Esto significa que las dos "mitades" de una letra del texto plano terminan en posiciones diferentes del texto cifrado final, lo que impide analizar por separado la sustitución y la transposición.

Los cifrados de sustitución puros (como Playfair) son vulnerables al análisis de frecuencias. Los cifrados de transposición puros (como el cifrado de valla ferroviaria) son vulnerables a la reorganización de letras. Combinarlos permite abordar ambas debilidades.

ADFGVX dificulta el análisis de frecuencias al fraccionar y transponer los símbolos sustituidos. Para descifrar la transposición es necesario conocer la clave de sustitución, y viceversa.

El criptoanalista francés Georges Painvin descifró el cifrado ADFGVX en junio de 1918, apenas unos días antes de la ofensiva alemana que este protegía. Se consideró uno de los logros criptoanalíticos más brillantes de la Primera Guerra Mundial.

El método de Painvin aprovechó los patrones presentes en mensajes enviados el mismo día con la misma clave. Al comparar textos cifrados de longitud similar, pudo identificar los límites de las columnas y reconstruir el proceso de transposición en sentido inverso.

El descubrimiento de Painvin proporcionó a los Aliados información de inteligencia que ayudó a frenar la Ofensiva de Primavera alemana. La ofensiva fracasó en parte debido a la ventaja de inteligencia obtenida al descifrar ADFGVX.

Esta historia demostró que incluso los diseños de cifrado ingeniosos pueden descifrarse cuando la seguridad operacional es deficiente. Los alemanes reutilizaron las claves y enviaron demasiados mensajes en poco tiempo, lo que proporcionó a Painvin el material que necesitaba.

En la transposición columnar, se escribe el texto plano en filas bajo una palabra clave y, después, se leen las columnas siguiendo el orden alfabético de las letras de la palabra clave. La palabra clave "KEY" produciría el orden de columnas 2-1-3 (E antes que K y K antes que Y).

Las columnas de salida entrelazan el texto original de una forma que destruye los patrones locales. Para descifrarlo, es necesario volver a escribir el texto cifrado en columnas siguiendo el mismo orden y leerlo fila por fila.

Cada capa de un cifrado clásico aborda una debilidad diferente. La sustitución oculta la identidad de las letras; la transposición oculta la posición de las letras. Juntas, crean un cifrado que requiere atacar ambas capas simultáneamente.

Este principio de combinar confusión (sustitución) y difusión (transposición) fue formalizado posteriormente por Claude Shannon y se convirtió en la base teórica de los cifrados de bloque modernos, como AES.

Antes de ADFGVX, los alemanes usaban ADFGX, una variante más sencilla de 5 letras que no incluía dígitos en su cuadrado de Polybius. ADFGVX amplió el cuadrado a 6 × 6 para incluir los 10 dígitos, lo que permitía cifrar datos numéricos.

La ampliación de ADFGX a ADFGVX fue una respuesta al éxito parcial de los Aliados contra ADFGX. Añadir dígitos aumentó el espacio de claves y dificultó el análisis de frecuencias de digramas al distribuir los patrones entre un mayor número de pares de símbolos.

Compruebe su comprensión del fraccionamiento en ADFGVX.

ADFGVX combinaba una sustitución mediante un cuadrado de Polybius con una transposición columnar, utilizando el fraccionamiento para intercalarlas. Se eligió el alfabeto de seis letras para minimizar los errores de transmisión del código Morse.

A pesar de su sofisticación, Painvin lo descifró aprovechando la reutilización de la clave. El cifrado demostró tanto el poder de combinar técnicas clásicas como la importancia crítica de la seguridad operacional.