Colossus: 70 aniversario del computador que cambió el curso de la historia

Escrito por , 14 de octubre de 2013 a las 17:30
Colossus: 70 aniversario del computador que cambió el curso de la historia
Curiosidades

Colossus: 70 aniversario del computador que cambió el curso de la historia

Escrito por , 14 de octubre de 2013 a las 17:30

Hace 70 años se construyó Colossus, uno de los primeros computadores digitales de la historia. Un proyecto de alto secreto que contribuyó a ganar una guerra.

Cuando hemos hablado de la historia de los primeros centros de datos, y computadores históricos como el ENIAC, siempre hemos tomado como punto de partida los años que sucedieron a la Segunda Guerra Mundial. Durante estos años de posguerra, fueron muchas las Universidades y centros de investigación que dedicaron tiempo y recursos a construir estos primeros computadores que, en muchos casos, seguían pautas y desarrollos ya iniciados durante la guerra y en los años previos a ésta.

Si proyectos como el ENIAC o el computador Manchester Small-Scale Experimental Machine tienen su origen tras la Segunda Guerra Mundial, durante este período se desarrollaron sistemas tan importantes como el Harvard Mark I (1944) o el Z3 (1941), considerado como el primer computador digital, automático y programable de la historia.

A pesar de ser proyectos pioneros y experimentales, estos computadores no tuvieron un papel clave durante la Segunda Guerra Mundial (aunque sí que lo tuvieron dentro de la historia de la computación); sin embargo, hubo un computador que sí que tuvo un papel clave durante la contienda bélica, una máquina que fue fundamental para descifrar los códigos que usaba la Alemania Nazi: el computador Colossus, del que se cumplen 70 años de su construcción.

El código Enigma

Si bien la criptografía se remonta al siglo V a. C., en la antigua Grecia, y también fue utilizada por Julio César en sus campañas, durante la Segunda Guerra Mundial tuvo un papel decisivo para asegurar la comunicaciones y, por supuesto, cifrar y descifrar códigos se convirtió en un frente más de batalla.

Tras el estallido de la contienda, Reino Unido recibía suministros por vía marítima desde Estados Unidos; grandes convoyes de material que caían presas de la temible flota de submarinos alemanes que patrullaban el océano. Las transmisiones que usaban las fuerzas navales de la Alemania Nazi estaban cifradas usando las máquinas Enigma, un complejo sistema que contaba con 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 y que, virtualmente, era indescifrable.

El sistema nació tras terminar la Primera Guerra Mundial de la mano de Arthur Scherbius, un experto en electromecánica que se propuso mejorar los sistemas de comunicación de los ejércitos. Patentó la idea en 1918 y tomó como referencia el Cifrado de Vigenère que consistía en intercambiar unas letras por otras. Dicho de otra forma, cuando alguien quería cifrar un mensaje se ponía a escribir sus letras y obtenía como respuesta las letras que debía usar para escribir el mensaje que se iba a enviar realmente.

Máquinas Enigma

Imagen: Máquinas Enigma (Museo Nacional de Criptografía). J. Brew en Flickr

Con esta base, Alemania equipó, en 1933, a todas sus tropas y, cuando estalló la guerra, éstas contaban con una ventaja táctica difícil de alcanzar. Cada día se cambiaban los códigos a utilizar, es decir, cada día se usaba una configuración distinta del sistema y, por tanto, los Aliados solamente contaban con 24 horas para descifrar el código del día (lo cual era, al principio, imposible). Gracias a varios fallos de uso, el trabajo de los criptógrafos y la máquina Bombe de Alan Turing, el código Enigma se pudo descifrar pero, ni mucho menos, era el único obstáculo a salvar en el terreno de la criptografía.

Los criptógrafos de Bletchley Park

Además del código Enigma (que era el que usaban las tropas destinadas en el frente), Alemania usaba también otros sistemas de codificación para el envío de teletipos (las comunicaciones que cursaban desde el Alto Mando). Las Máquinas de Lorenz también se convirtieron en un dolor de cabeza para los Aliados porque, en estos mensajes, se transmitían las órdenes principales y, por tanto, era información clave para conocer qué planes tenía el enemigo.

Para combatir en este «nuevo frente», el Servicio de Inteligencia Británico reunió a un equipo de físicos, ingenieros y matemáticos (como Alan Turing) en Bletchley Park para descifrar los códigos alemanes. Tras un conciencudo análisis, Bill Tuttle, uno de los criptógrafos, encontró ciertos patrones que hacían posible descifrar los mensajes.

Para empezar, era necesario conocer el número de dientes que tenían los rodillos que usaban las Máquinas de Lorenz utilizadas; sin embargo, averiguar esta información era algo acotado en el tiempo porque los rodillos se cambiaban cada cierto tiempo. No obstante, y como caída del cielo, el 30 de agosto de 1941, los criptógrafos interceptaron una comunicación que, por interferencias, se tuvo que volver a transmitir (aunque no variaron el código). Aprovechando los fallos de seguridad en la transmisión del mensaje, John Tilman fue capaz de descifrarlo y Bill Tutte consiguió esbozar la configuración de la Máquina de Lorenz que se estaba utilizando.

Bletchley Park

Imagen: Bletchley Park. Draco2008 en Flickr

La construcción de Colossus

Una vez descifrado el código, el equipo de Bletchley Park se puso manos a la obra para desarrollar un sistema que permitiese automatizar el análisis de las comunicaciones interceptadas. El matemático Max Newman lideró el primero de los proyectos de construcción de un computador dedicado a descifrar mensajes; este sistema electromecánico se basaba en rodillos e introducía variaciones en estos para generar varios mensajes codificados y compararlos con el teletipo original.

¿El problema? Al trabajar con mensajes que estaban en tiras de papel perforado, las máquinas se atascaban y se perdía la sincronía; por tanto, a veces las pruebas resultaban infructuosas. Sin embargo, la teoría quedó validada y el siguiente reto era mejorar el sistema y, de esta forma, nació la Colossus Mark I.

Tommy Flowers, un ingeniero que trabajaba en el Servicio Postal Británico, fue el encargado de evolucionar el primer sistema de descifrado de códigos. En vez de usar los teletipos en papel, Flowers decidió almacenar estos patrones en válvulas de vacío y, durante 10 meses, se trabajó en la construcción del computador Colossus.

El sistema tomaba como referencia el modelo que había definido Alan Turing (conocido como Máquina de Turing) y estaba formado por 1.500 válvulas de vacío, usaba relés como almacenamiento temporal, recibía los datos de entrada a través de tarjetas perforadas y realizaba la salida a través de una máquina de escribir que funcionaba de manera automática. El computador medía 2,25 metros de altura, 3 metros de largo y 1,20 metros de anchura y entró en servicio en diciembre de 1943 aunque, hasta enero de 1944, no descifraría su primer mensaje.

Colossus Mark I

Imagen: Colossus Mark I. Imagen: Chris Monk en Flickr

Colossus fue uno de los primeros computadores digitales de la historia y era capaz de procesar alrededor de 5.000 caracteres por segundo. Si bien el funcionamiento del sistema era impresionante, y todo un hito tecnológico para la época, el computador Colossus no realizaba el descifrado total de los mensajes; su cometido era realizar cálculos hasta llegar a un punto intermedio que permitía a los hackers Bletchley Park realizar el paso final para descifrar los mensajes.

El impacto de Colossus

Gracias al computador Colossus, los Aliados pudieron averiguar que Alemania esperaba la invasión de Europa por el paso de Calais y no por Normandía, un dato fundamental que se conoció el 1 de junio de 1944 y permitió validar el plan de invasión a través de Normandía (que se realizaría el 6 de junio de 1944).

Colossus Mark II (2)

Imagen: Colossus Mark II. Jon Berry en Flickr

La Colossus Mark I evolucionó rápidamente hacia la Mark II, una nueva versión que multiplicaba por cinco la capacidad de proceso del computador y, además, eliminaba el paso final manual (descifrando por completo los mensajes). Esta nueva versión del sistema se dotó con 2.400 válvulas de vacío y se construyeron 9 unidades para acelerar la capacidad de los descifradores de códigos.

Si bien Winston Churchill reconoció que Colossus permitió acortar la guerra en, al menos, 18 meses; el Primer Ministro mandó destruir 8 de las 10 computadoras construidas y catalogó el proyecto como Alto Secreto al terminar la Guerra. Todo el material se marcó como clasificado y se quemaron la mayoría de documentos relacionados con el proyecto; además, para garantizar la confidencialidad, durante la construcción de las computadoras, la construcción se realizó por partes usando personal distinto para cada fase (y evitar así que alguien pudiese tener la visión completa del proyecto).

En 1960, aún catalogadas como alto secreto, las dos máquinas Colossus que sobrevivieron a la Guerra fueron desmanteladas para preservar la confidencialidad del proyecto.

El mito de Colossus

La opinión pública no conoció la existencia de Colossus hasta el año 1976, fecha en la que comenzaron a desclasificarse los primeros documentos sobre este proyecto. Hoy en día, Bletchley Park es un museo dedicado a la historia de la computación en el que se puede ver una réplica de Colossus basada en los documentos desclasificados del proyecto; una forma de visualizar en funcionamiento uno de los primeros supercomputadores de la historia (un honor que, durante años, nunca ostentó al ser un proyecto secreto).

Colossus Mark II

Imagen: Colossus Mark II. Andrew Smith en Flickr

Aunque Colossus sea ya un proyecto de dominio público, aún hoy en día siguen existiendo documentos secretos relacionados con este computador y los descifradores de códigos. El año pasado, el GCHQ de Reino Unido desclasificó algunos documentos de Alan Turing relacionados con el descifrado de códigos durante la Segunda Guerra Mundial; una pieza más que nos sirve para entender gran parte de la revolución tecnológica que se desarrolló en el mundo de la computación al terminar la contienda bélica.

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