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Hellschreiber y Enigma Vs Feldfernschreiber

La Maquina Hellschreiber

El Hellschreiber es un sistema de comunicación inventado por Rudolf Hell a finales de los años 20.   La ventaja del método creado por ese ingeniero alemán es su capacidad para recibir información legible bajo condiciones extremas de ruido, interferencias y deformaciones encontradas en las comunicaciones por radio o mediante líneas telefónicas de muy baja calidad por el alto nivel de ruido.

HellschreiberHellschreiber

El sistema Hellschreiber, una suerte de transmisión de facsímil o transmisión de imágenes, envía textos dividiendo cada columna en 7 pixeles y transmitiéndolas secuencialmente, comenzando por el más bajo.   Con la recepción de señal, se genera un píxel negro y cuando no hay señal uno blanco, todo ello a una velocidad de transmisión de 122.5 baudios.   La máquina original utilizaba un mecanismo electromecánico, es decir piezas mecánicas movidas por dispositivos eléctricos controlados por válvulas de vacío.

Las letras se construyen con líneas verticales dibujadas en una cinta de papel.   Los textos se dibujan en el papel mediante el toque de un martillete sobre la cinta de papel que corre sobre un tornillo sinfín entintado.   Cada vez que el martillete golpea el papel sobre el tornillo sinfín deja una marca de tinta, formando así el dibujo de las letras recibidas.

HellschreiberTexto recibido por el Hellschreiber

La recepción y transmisión es de tipo asincrónico.   El texto recibido es impreso dos veces sobre el papel, uno encima del otro, aunque sólo se transmite una vez.   Si el aparato transmisor y el receptor no marchan a la misma velocidad, el texto se imprime de manera sesgada, lo que se puede ajustar manualmente, pero como se imprime una doble línea siempre el texto es perfectamente legible.   Las letras impresas son solamente mayúsculas y limitadas a 26 caracteres más los símbolos + – ? / y los números del 0 al 9.

El Hellschreiber fue tan exitoso en 1934, que las ganancia obtenidas por Rudolf Hell le permitieron fundar su propia empresa.   Luego le siguió una versión militar llamado Feldfernschreiber o “escritor de texto para campo” fabricado por Siemens/Halske que produjo una 14.000 unidades hasta 1945.   Durante la guerra los Aliados copiaron y fabricaron una versión del Feldfernschreiber para interceptar los mensajes enviados por los alemanes, aunque los germanos transmitían los textos codificados con la máquina Enigma.

Obviamente, en la actualidad el Hellschreiber no tienen ninguna utilidad comercial, pero todavía se utiliza en comunicados de radioaficionados que experimentan con el equipo que hace 74 años era un efectivo sistema de comunicación para la transmisión de noticias e información militar.

Para mayor información sobre el funcionamiento del Hellschreiber, ver (inglés): The Hellschreiber – How it works



Hellschreiber

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Los pequeños errores de tiempo se compensan imprimiendo cada línea dos veces .

El Hellschreiber , Feldhellschreiber o Typenbildfeldfernschreiber (también Hell-Schreiber llamado así por su inventor Rudolf Hell) es un teleimpresor basado en facsímil inventado por Rudolf Hell . En comparación con los teleimpresores contemporáneos que se basaban en sistemas de máquina de escribir y eran mecánicamente complejos y costosos, el Hellschreiber era mucho más simple y robusto, con solo dos partes móviles. Tiene la ventaja adicional de ser capaz de proporcionar una comunicación inteligible incluso a través de enlaces de radio o cable de muy mala calidad, donde la voz u otros teledatos serían ininteligibles.

El dispositivo se desarrolló por primera vez a fines de la década de 1920, y se comenzó a usar en la década de 1930, principalmente para servicios de prensa terrestre. Durante WW2 a veces fue utilizado por los militares alemanes conjuntamente con el sistema de encripción deEnigma . En la era de posguerra, se hizo cada vez más común entre los servicios de noticias, y se utilizó en este papel hasta bien entrada la década de 1980. En los tiempos modernos, Hellschreiber se utiliza como un modo de comunicación por los operadores de radio aficionados que usan computadoras y tarjetas de sonido; el modo resultante se conoce como Hellschreiber , Feld-Hell o simplemente Hell .

Operación

Se cree que Hellschreiber es la última unidad operacional que se exhibe en Bletchley Park, Reino Unido (marzo de 2010)

Hellschreiber envía una línea de texto como una serie de columnas verticales. Cada columna se divide verticalmente en una serie de píxeles , normalmente utilizando una cuadrícula de 7 por 7 píxeles para representar a los personajes. Los datos de una línea se envían como una serie de señales de encendido y apagado al receptor, usando una variedad de formatos dependiendo del medio, pero normalmente a una velocidad de 112.5 baudios.

En el extremo del receptor, una cinta de papel se alimenta a una velocidad constante sobre un rodillo. Situado encima del rodillo hay un cilindro giratorio con pequeñas protuberancias en la superficie. La señal recibida se amplifica y se envía a un actuador magnético que tira del cilindro hacia abajo sobre el rodillo, martillando un punto en la superficie del papel. Un Hellschreiber imprimirá cada columna recibida dos veces, una debajo de la otra. Esto es para compensar los leves errores de temporización que a menudo están presentes en el equipo y hace que el texto se incline. El texto recibido puede verse como dos textos idénticos que salen uno debajo del otro, o una línea de texto que sale en el medio, con líneas cortadas arriba y abajo. En cualquier caso, se puede leer al menos una letra completa en todo momento.

La máquina Hellschreiber original era un dispositivo mecánico, por lo que era posible enviar “medio pixeles”. Los extremos derechos de los bucles en B, por ejemplo, podrían cambiarse un poco para mejorar la legibilidad. Sin embargo, cualquier señal de encendido podría durar menos de 8 ms, tanto por tener que restringir el ancho de banda ocupado en la radio, como por razones relacionadas con la composición mecánica de la maquinaria receptora.

Hellschreiber-schriftbild.gif

Mejoras que surgieron como resultado de la implementación del software:

  • Representando la señal recibida como tonos de gris en lugar de monocromáticos, lo que hace que sea mucho más fácil leer señales débiles.
  • Cambiar a una fuente diferente. Aquí hay un modo que es verdaderamente internacional e independiente de los conjuntos de caracteres: cualquier cosa que se pueda representar como marcas dentro de una cuadrícula de 7 píxeles de altura, se puede transmitir por el aire.

Variantes

Hellschreiber también ha generado una serie de variantes en los últimos años, muchas de ellas debido a los esfuerzos de radioaficionados en la década de 1990. Ejemplos de ellos son:

  • PSK Hell codifica el brillo de un píxel en la fase de portadora en lugar de la amplitud. Estrictamente hablando, está codificado en el cambio de la fase ( cambio de fase diferencial): una fase sin cambios en el comienzo de un píxel significa blanco, y una fase inversa significa negro. Opera a 105 o 245 baudios.
  • FM Hell utiliza la modulación de frecuencia con un control cuidadoso de la fase, esencialmente la manipulación de desplazamiento mínimo .
  • Duplo Hell es un modo de doble tono que envía dos columnas a la vez a diferentes frecuencias (980 Hz y 1225/1470 Hz).
  • C / MT Hell o Hell multitone simultáneo envía todas las filas al mismo tiempo usando tonos a diferentes frecuencias. La transmisión se puede leer usando una pantalla FFT . Permite altas resoluciones.
  • S / MT Hell o Multitone secuencial Hell es como C / MT pero envía solo un tono (por una fila) a la vez. Como resultado, los personajes recibidos tienen un poco de inclinación, se ven como una fuente oblicua.

Slowfeld

Slowfeld es un programa experimental de comunicación de banda estrecha que utiliza el principio de Hellschreiber, que requiere que el transmisor y el receptor utilicen la misma velocidad de escaneo de columna. [1] Los datos se envían a una velocidad muy lenta y se reciben a través de una rutina de Transformada rápida de Fourier que proporciona un ancho de banda de varios Hz. [2] Siempre que la sintonización esté dentro de varios anchos de banda de señal, aparecerá el resultado. La velocidad de transmisión es de alrededor de 3, 1.5 y 0.75 caracteres por segundo. Slowfeld, junto con modos similares, como el código Morse QRSS muy lento, pueden usarse cuando fallan todos los demás métodos de comunicación.

Medios

Espectrograma de una transmisión Feld-Hell centrada en 7072.0 kHz

Sistemas de radiocomunicaciones digitales HF

  • ACARS , utilizado por la aviación comercial, basado en paquetes
  • CLOVER2000 desarrollado por la compañía HAL, EE . UU. , Para Radio Amateur y, posteriormente, aplicaciones comerciales
  • MFSK incluyendo COQUELET y PICCOLO, también conocido genéricamente como Polytone
  • MT63 , desarrollado y utilizado por Radioaficionados y algunas agencias gubernamentales
  • Navtex , utilizado para informes meteorológicos marítimos, con código de control de error FEC
  • Olivia MFSK del creador de MT63
  • PACTOR , una variante de paquete SITOR, desarrollada por Radioaficionados en Alemania, pero más tarde ampliaciones ampliamente utilizadas comercialmente como un producto patentado
  • PSK31 y PSK63 desarrollados y utilizados por Radioaficionados
  • Q15X25 , un formato de paquete creado por Radio Amateur (AX25), similar al estándar comercial X.25
  • Sailmail , un sistema de correo HF comercial
  • SITOR , (SImplex Teleprinting Over Radio) una variante RTTY comercial con control de errores (la versión de Radio Amateur se llama “AMTOR”)


La máquina Enigma, el sistema de cifrado que puso en jaque a Europa

– Jul 12, 2011 – 1:42 (CET)

La máquina Enigma, el sistema de cifrado que puso en jaque a Europa
Enigma

La criptografía, palabra que procede del griepo krypto (oculto) y graphos (escritura), es la disciplina científica que se encarga del cifrado y descifrado de mensajes, es decir, enmascarar mensajes mediante un algoritmo de ofuscación que, además, debe permitir devolver el mensaje a su estado original. La criptografía, históricamente, ha estado vinculada a las campañas militares y los secretos de los gobiernos, de hecho, se dice que la primera técnica criptográfica se usó en el siglo V a.C en la antigua Grecia e incluso, posteriormente, por Julio César en sus campañas militares. Pero si hay un período donde la criptografía tomó una vital importancia fue en la Segunda Guerra Mundial, en la que el cifrado y el descifrado de códigos se convirtió en otro frente más de lucha.

Hubo un sistema de cifrado que fue usado por Alemania y que tuvo en jaque a los aliados, sobre todo, en el Atlántico Norte, donde los convoys de material procedente de Estados Unidos caían presa de los submarinos alemanes que se comunicaban entre sí utilizando el código que generaba uno de los inventos más fascinantes de esa época, la máquina Enigma.

La máquina Enigma fue inventada por un ingeniero alemán, Arthur Scherbius, un experto en electromecánica que, tras la Primera Guerra Mundial, quiso aplicar la tecnología existente para mejorar los sistemas de criptografía de los ejércitos. Su idea, patentada en febrero de 1918, consistía en aplicar el Cifrado de Vigenère o, dicho de otra forma, se aplicaba un algoritmo de sustitución de unas letras por otras. Como Scherbius no contaba con recursos para fabricarla, se asoció con Willie Korn que tenía una compañía llamada Enigma Chiffiermaschinen AG en Berlín. Ambos mejoraron el diseño y en 1923 la presentaron en la Exhibición Postal Internacional de Berlín para el cifrado de secretos comerciales.

Scherbius-1928-patent

¿En qué consistía la máquina Enigma? La máquina Enigma era un dispositivo electromecánico, es decir, tenía una parte eléctrica y otra mecánica. El mecanismo consistía en una serie de teclas, con las letras del alfabeto, al igual que una máquina de escribir, que en realidad eran interruptores que accionaban los dispositivos eléctricos y hacían mover unos cilindros rotatorios. El funcionamiento, cara al usuario, era bastante sencillo. El operador tenía que teclear las letras de su mensaje y anotar las letras que devolvía la máquina (a través de un alfabeto que se iba iluminando). El código a usar se fijaba con las posiciones de los cilindros que constaban, cada uno, de 26 cables que se conectaban al teclado pero, con la particularidad, que el primer cilindro giraba un veintiseisavo de vuelta después de cada pulsación, de tal manera que la posición de las conexiones iba cambiando con cada entrada del teclado, obteniendo un cifrado polialfabético. Además, para dar mayor robustez, el segundo cilindro sólo daba un giro cuando el primero había completado 26 giros y el tercero cuando el segundo había dado sus correspondientes 26 y añadió la posibilidad de que los rodillos pudiesen ser intercambiados de posición, de manera que el número de posibilidades aumentase hasta tener 105.456 alfabetos.

https://youtu.be/M0IDpAIuMVQ

Además, el sistema contaba con 6 cables de conexión que también permitían introducir modificaciones dado que podrían conectarse a 26 lugares (representando a las 16 letras del alfabeto de Enigma) lo que producía 100.391.791.500 maneras distintas de conectar los cables que unidos a los 105.456 alfabetos arrojaba 3.283.883.513.796.974.198.700.882.069.882.752.878.379.955.261.095.623.
685.444.055.315.226.006.433.616.627.409.666.933.182.371.154.802.769.920.000.000.000 posibilidades distintas de codificación.

En 1933, Alemania nacionalizó la compañía Enigma Chiffiermaschinen AG y pasó a equipar a todo el ejército Alemán que utilizó estas máquinas de cifrado, a las que le añadieron un cuarto cilindro para complicar aún descifrar de los mensajes. Uno de los primeros casos conocidos de uso de Enigma fue durante la Guerra Civil Española donde fueron utilizadas por el Ejército Español, que contaba con el apoyo de la Alemania nazi.

https://youtu.be/M0IDpAIuMVQ

Durante la Segunda Guerra Mundial, Alemania contaba con una enorme ventaja porque el código de Enigma era, prácticamente, indescifrable; además, el ejército alemán cambiaba cada día el código a usar, de tal forma que los Aliados contaban con un único día para descifrarlo porque, al otro día, se volvía a cambiar (algo que enviaban codificando la clave del día siguiente durante la transmisión codificada del día). El cifrado de comunicaciones alemanas mantuvo en jaque a los aliados durante gran parte de la Guerra puesto que, en todos los frentes, se usaba Enigma para codificar las comunicaciones y, además, cada ejército usaba códigos distintos.

¿Y cómo se logró vencer a Enigma? La máquina fue vencida gracias a varios factores:

  • Estas databan de 1923 y eran modelos comerciales que se distribuyeron por todo el mundo. Si bien es cierto que las máquinas se fueron complicando en sus versiones militares, el principio de funcionamiento ya era conocido.
  • La codificación de un mensaje en Enigma obligaba a los operadores a introducir 3 letras, dos veces, al iniciar el mensaje, una especie de bandera. La Luftwaffe no modificaba esta secuencia y, por tanto, era un patrón que siempre se repetía y que fue aprovechado por Marian Rejewski que fue capaz de descifrar el código gracias a unas máquinas electromecánicas denominadas bombas criptológicas que eran unas máquinas Enigma de procesamiento en paralelo y que buscaban las codificaciones posibles. Los criptógrafos polacos trabajaron junto a los británicos en Bletchley Park para descifrar los códigos alemanes (en este equipo se encontraba Alan Turing).
  • El 9 de mayo de 1941 la Royal Navy capturó el submarino alemán U-110 (a cuya tripulación del fallaron las cargas explosivas para hundirlo) y pudo hacerse con una máquina Enigma y con el preciado libro de claves. Esta captura se mantuvo en secreto y se hizo creer a la opinión pública que el submarino había sido hundido, para que las claves no fuesen cambiadas.

La suma de estos factores obtuvo como resultado el descifrado de los mensajes de Enigma y, por tanto, la drástica disminución de las pérdidas Aliadas en el Atlántico Norte. Ante las sucesivas derrotas, los Alemanes evolucionaron Enigma y crearon una nueva máquina, la M4 pero fue vencida gracias a Colossus, un computador diseñado para descifrar los códigos alemanes.

La historia de Enigma es fascinante así como su funcionamiento (que podéis probar en este simulador). Creo que es una maravilla tecnológica y, en el fondo, de un funcionamiento extremadamente avanzado para la época en la que se diseñó. Tanto es así que gracias a la criptografía durante la Segunda Guerra Mundial nacieron los primeros computadores que, precisamente, se destinaron a descifrar códigos.

Hoy en día Enigma sigue siendo un objeto de estudio y uno de los elementos que más expectación genera en cualquier exposición sobre la Segunda Guerra Mundial.

Mario

Amante de la radio.

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