Criptografia - Gênese e História - Parte 3
Por essa época já chegava à Europa o telégrafo, desenvolvido por Samuel Morse na América. Gradualmente substituía o sistema Wheatstone-Cooke então em uso para comunicações à distância.
Morse criou uma linguagem nova, de “pontos e traços” que representavam os caracteres do alfabeto. Para manter o sigilo das mensagens transmitidas era necessário entregá-las criptografadas ao telegrafista (operador do telégrafo), além de protegê-las caso interceptadas no caminho da transmissão.
Na virada do século XIX, Marconi aperfeiçoou a invenção das transmissões via rádio, aumentando o alcance das comunicações e ampliando a possibilidade de interceptação. Cresceu a necessidade da criptografia e a oportunidade para se aprimorar os cuidados com criptoanálise, pois as informações, literalmente, pairavam no ar.
O início do século XX configurava, também, uma vantagem dos criptoanalistas sobre os criptoprojetistas. Buscava-se um processo criptográfico para substituir o cifrário de Vigenère, comprometido pelos processos de quebra recém divulgados.
A Primeira Guerra Mundial, de 1914-18, é uma prova evidente da supremacia dos criptoanalistas. Os criptoprojetistas elaboraram várias cifras novas que foram, em seguida, quebradas. A mais eficiente, chamada de “ADFGVX”, criada pelos alemães em março de 1918, bem próximo ao fim da guerra, combinava transposição e substituição.
Graças ao talento do francês Georges Painvin, quebrando o ADFGVX, os aliados conseguiram deter o que poderia ter sido a ofensiva final dos alemães sobre Paris, em junho de 1918. Tendo perdido o elemento surpresa, face à quebra do código, o Exército Alemão foi obrigado a recuar numa batalha que durou cerca de cinco dias.
A França aprendera com o fracasso da guerra franco-prussiana, quando Napoleão III invadiu a Prússia, em 1870. Sem capacidade de prever a aliança entre Prússia e os estados alemães, por falta de um serviço de informações, foi fragorosamente derrotada, perdendo, como consequência, as províncias da Alsácia e da Lorena.
Nesse clima Auguste Kerckhoffs, holandês que viveu maior parte da vida na França, escreveu seu famoso tratado “La Cryptographie Militaire”, que guiou a organização do melhor serviço de informações da Europa. O serviço de informações francês foi fundamental para o sucesso dos aliados na Primeira Guerra Mundial.
Ingleses e americanos também deram contribuições relevantes, em criptologia, para os aliados durante a Primeira Guerra. O episódio mais marcante, que comprova essa relevância, é referenciado hoje como “O telegrama Zimmermann”.
A Alemanha desejava continuar afundando navios, valendo-se da intervenção de seus submarinos, para cortar as linhas de suprimento da Grã-Bretanha. A decisão de persistir com essa estratégia traria alto risco de arrastar os Estados Unidos, ainda renitente, para se engajar na luta contra a Alemanha.
O serviço de informações inglês interceptou e decifrou um telegrama do novo Ministro das Relações Exteriores da Alemanha, Arthur Zimmermann. Destinado ao embaixador alemão em Washington, que o deveria retransmitir ao embaixador no México, fornecia instruções para convencer o presidente mexicano a invadir os EUA a fim de retomar Texas, Novo México e Arizona, com apoio da Alemanha.
Além da quebra do código, a “inteligência inglesa” realizou manobras para que os alemães acreditassem que a quebra do sistema tivesse ocorrido no México, por ação da “inteligência americana”. Manteria, assim, a confiança no sistema pelos alemães que não o alterariam, dificultando sua rotineira quebra.
O telegrama interceptado foi suficiente para convencer o presidente Wilson a aconselhar ao Congresso Americano a declarar guerra à Alemanha, fator considerado pelos especialistas como decisivo para a vitória dos aliados.
Os criptoprojetistas precisavam reagir. Em 1918 o inventor alemão, Arthur Scherbius, acalentava um projeto: substituir os sistemas de criptografia inadequados, fracassados na guerra que findava, por equipamentos (“criptógrafos”) com tecnologia do século XX. Batizada de “Enigma”, a invenção de Scherbius estava destinada a se tornar o criptógrafo mais atuante da história.
Tinha início a era da “criptografia mecanizada”. O criptógrafo Enigma era dotado de um conjunto de engrenagens acionadas por eletricidade, teclado para entrada dos caracteres do texto claro/cifrado e mostradores para os caracteres do criptograma/claro (substituídos por impressora, na versão diplomática).
Conceitualmente a Enigma realizava a implementação do sistema polialfabético, com um número gigantesco de alfabetos cifras, comandados por arranjos iniciais da máquina (chaves). Além das chaves diárias, distribuídas mensalmente por livros-códigos, cada mensagem possuía sua própria chave, escolhida aleatoriamente pelo operador e transmitida pela chave diária.
Face ao elevado custo de produção, a Enigma só foi adotada por volta de 1925 pelo Exército Alemão, quando Schrebius iniciou sua fabricação em massa. Nas duas décadas que se seguiram os alemães adquiriram cerca de trinta mil Enigmas, proporcionando-lhes o sistema de criptografia mais seguro do mundo de então.
A quantidade de chaves possíveis fez com que países de competência comprovada em criptoanálise, como a França, considerassem o esforço antieconômico, subestimando as informações oriundas de uma Alemanha destroçada pela guerra.
A Polônia, porém, espremida entre a Rússia a leste e Alemanha a oeste, necessitava obter informações estratégicas de seus ameaçadores vizinhos. Logo após o término da guerra tratou de organizar um novo departamento para criptoanálise: o Biuro Szyfrów, que atuou com êxito já na guerra russo-polonesa de 1919-20. Monitorou, também, as comunicações alemãs até o ano de 1926, quando a Enigma entrou em operação.
Em 1931 a “inteligência francesa” cooptou o alemão Hans Thilo Schmidt, que trabalhava no escritório encarregado das comunicações cifradas alemãs, em Berlim (Chiffrierstelle). Este traidor obteve e vendeu fotos de documentos sobre instruções para uso da Enigma, altamente secretas.
Baseados em um acordo de cooperação militar com os poloneses, assinado dez anos antes, e sem desejar construir uma réplica da Enigma para estudá-la, os franceses cederam os documentos fornecidos por Schmidt aos poloneses.
O Biuro Szyfrów convidou vinte matemáticos da Universidade de Poznán para um curso preparatório e selecionou três com aptidões para solucionar cifras. Desses três, o introvertido Marian Rejewski, formado em estatística, encarou o desafio de organizar uma equipe para enfrentar a Enigma.
No ano de 1933, após exaustivos esforços, a equipe polonesa obteve êxito na quebra da Enigma, que não seria possível sem a capacidade intelectual e astúcia do próprio Rejewski e a obtenção de documentos essenciais, pela ação da espionagem francesa.
Apesar do empenho aliado para dissimular a quebra da Enigma, os alemães realizaram, em 1938, refinamentos de rotina na máquina que limitaram a capacidade de Rejewski. Não por acaso, a Alemanha realizava os primeiros movimentos das operações que culminariam na Segunda Guerra Mundial.
Esgotados seus recursos de manobra, os poloneses revelaram a franceses e ingleses o modo como trabalharam naqueles últimos anos. A réplica da Enigma e as adaptações para formar a denominada “bomba de Rejewski” foram apresentadas para o espanto e admiração dos visitantes, convidados para conhecê-las na Polônia.
Duas réplicas sobressalentes e diagramas das bombas foram enviados, em 16 de agosto, para Paris e Londres, envoltas em cuidadoso sigilo para escapar da intensa atividade dos espiões alemães por toda Europa. Duas semanas depois, em 1º de setembro, Hitler invadiu a Polônia.
Na Inglaterra, a Câmara Negra (de codinome “Sala 40”) mudava-se para um complexo edificado em Buckinghamshire, conhecido como Bletchley Park. Lá ficava a sede da Escola de Cifras e Códigos do Governo (GC&CS), a nova organização para a quebra de códigos.
Bletchley Park dispunha de toda estrutura necessária para abrigar uma equipe de cientistas e matemáticos que, no início, girou em torno de 200 pessoas mas, alguns anos depois, chegou a contar com 7.000. No final de1939 a equipe se debruçou sobre os ensinamentos transferidos pelos poloneses para decifrar as Enigmas.
Em 4 de setembro de 1939, um dia depois da declaração de guerra à Alemanha, o governo britânico incorporou Alan Turing à equipe de Bletchley Park. O acerto dessa escolha não tardaria a ficar evidente.
Turing, já famoso por seus brilhantes trabalhos em teoria da computação, tinha imaginado uma “máquina universal” para responder às questões que pudessem ser respondidas pela lógica, alterando seu funcionamento interno por meio de instruções inseridas na entrada.
Na quebra da Enigma, melhoradas constantemente pelos alemães, Turing não só entendeu as soluções encontradas por Rejewski como as aprimorou, criando as “bombas de Turing”. Em 1942 havia 49 bombas a disposição da equipe e previsão de construir outras. As bombas aqui, em plena guerra, eram usadas para explodir os segredos alemães.
As Enigmas usadas nas diversas redes de comunicações eram de versões diferentes. As mais resistentes à criptoanálise eram as da Marinha. Além de versões mais resistentes das máquinas, os operadores da Kriegsmarine eram melhor instruídos. Para contornar o problema os ingleses desencadearam um plano para capturar livros-códigos, mediante ataques ousados a navios meteorológicos e submarinos alemães.
Além do sucesso com a Enigma, Bletchley Park decifrou também as comunicações italianas e japonesas. As informações dessas três fontes foram reunidas em arquivo de dados com o nome-código “Ultra”. David Kahn [3] é um dos que acreditam que as contribuições da Ultra tenham abreviado o fim da guerra em alguns anos, salvando inúmeras vidas e economizando valiosos recursos.
Bletchley Park foi, também, um dos berços do computador eletrônico. As comunicações de Hitler com auxiliares diretos eram cifradas por outro criptógrafo: a “Lorenz SZ40” que operava de forma semelhante à Enigma, porém a um nível de complexidade mais elevado. As cifras geradas na Lorenz eram inquebráveis pelas bombas de Turing.
Max Newman, filho de alemão, nasceu em Londres em 1897 e se tornou um grande matemático. Baseado no conceito da máquina universal de Turing, apresentou um projeto de uma máquina programável capaz de quebrar as cifras da Lorenz. Considerando o projeto inviável os diretores de Bletchley Park o arquivaram.
Tomy Flowers, engenheiro que trabalhou no projeto da máquina, levou as plantas para o Centro de Pesquisas dos Correios, em Dollis Hill, ao norte de Londres. Cerca de dez meses depois, em 8 de dezembro de 1943, entregou o protótipo do “Colossus” a Bletchley Park. Infelizmente, a compulsão pelo sigilo determinou a desmontagem das máquinas e a destruição das plantas dos precursores dos computadores modernos, ao final da guerra.
Interessante notar que, em 1942, o engenheiro Helmut Theodor Schreyer, trabalhando com Konrad Zuze no desenvolvimento das calculadoras da série Z, propôs ao governo alemão um projeto que visava melhorar o desempenho da máquina eletromecânica Z3.
A Z3 passaria a usar válvulas termoiônicas, em vez de relés, elevando sua velocidade de processamento da ordem de mil vezes. A capacidade da nova máquina a credenciaria para emprego na quebra de códigos dos aliados. O apoio do governo foi negado, face a previsão de cerca de dois anos para sua construção. Acredita-se que este projeto tenha caído nas mãos dos ingleses, ajudando no desenvolvimento do Colossus.
O trabalho desempenhado em Bletchley Park, fundamental para o sucesso dos aliados, foi envolvido por rigoroso sigilo, mesmo após o término da guerra. Somente na década de 1970 o serviço de informações inglês permitiu a divulgação das atividades em Bletchley. O Capitão Winterbotham, responsável pela distribuição de informações da Ultra na época da guerra, recebeu autorização para publicar, em 1974, seu livro “The Ultra Secret”.
Paralelamente ao trabalho de Bletchley Park, os americanos, no Teatro de Operações do Pacífico, decifravam as mensagens japonesas cifradas pela máquina “Púrpura”. Também americanos e ingleses usaram criptógrafos eletromecânicos: o “Typex”, pelo Exército e Força Aérea britânica, e a “SIGABA” (ou “M143C”), pelos militares americanos [1], ambas consideradas mais complexas que a Enigma.
Embora eficientes para fins de sigilo das informações, as máquinas eletromecânicas eram operacionalmente lentas, principalmente se usadas em ambientes hostis e com atividades intensas, como aconteceu no Teatro de Operações das ilhas do Pacífico.
Na etapa de cifração o “criptografista” (operador do criptógrafo) recebia a mensagem em claro e a digitava, caractere a caractere anotando a cifra correspondente, e só ao final passava ao “radioperador” (operador do rádio) para a transmissão do criptograma. Na decifração era realizado o processo inverso.
No calor do combate muitos remetentes eram levados a agilizar o processo determinando aos radioperadores a transmissão da mensagem em claro. No caso das operações no Pacífico, alguns dos combatentes japoneses haviam estudado em colégios americanos, sendo fluentes no inglês falado, o que causava transtornos.
Philip Johnston, engenheiro de Los Angeles, filho de missionário protestante, crescera nas reservas de índios Navajos do Arizona. No início de 1942 propôs o aproveitamento de radioperadores navajos para transmissão das mensagens em sua língua nativa, restrita a reduzido número de pessoas, mesmo americanos.
Após rigorosos treinamentos militares os primeiros 29 navajos foram incorporados. O sucesso foi tão grande que o número total de navajos chegou a 420. Somente em 1968 foi retirada a classificação “secreto” do código navajo e seus feitos divulgados. Em 1982, como homenagem, o governo americano adotou o 14 de agosto como o “dia nacional dos codificadores navajos”.
