Enigma, tra storia e tecnica - Tesina per liceo scientifico

Informatica: La macchina Enigma

Enigma era una macchina cifratrice utilizzata dal Terzo Reich negli anni precedenti e durante la Seconda

Guerra Mondiale.

La macchina Enigma veniva utilizzata per "mascherare" un messaggio che un operatore telegrafico

mandava ad un altro in modo che chiunque intercettasse tale comunicazione non fosse in grado di

comprenderne il significato. Quando un operatore utilizzava la macchina, egli digitava le lettere che

costituivano il corpo del messaggio sulla tastiera della macchina e i meccanismi interni della stessa

trasformavano quel testo in un altro apparentemente incomprensibile. La chiave di lettura era l'utilizzo

della stessa macchina, opportunamente settata da parte di chi riceveva il contenuto cifrato.

La versione base del dispositivo era costituita da tre componenti collegati tra loro con fili elettrici:

• una tastiera per immettere le lettere del testo in chiaro;

• un’unità scambiatrice che cifra la lettera trasformandola nel corrispondente elemento del crittogramma;

• un visore con varie lampadine che illuminandosi indicano la lettera da inserire nel testo cifrato.

In pratica l’operatore preme il tasto corrispondente ad una lettera del testo in chiaro, la macchina elabora

l’impulso elettrico ricevuto e fa illuminare la lampadina corrispondente alla lettera cifrata.

Lo scambiatore rappresenta la parte più importante della macchina: consiste in uno spesso disco di gomma

attraversato da una fitta rete di fili. I fili permettono di effettuare lo scambio mediante i diversi punti di

ingresso e uscita (Figura 1). Lo schema interno dello scambiatore determina quindi uno schema cifrante da

utilizzare per la sostituzione monoalfabetica.

Figura 1: rappresentazione semplificata del funzionamento (con sole tre lettere) dei tre componenti principali di una macchina

Enigma dal quale risulta chiaro il processo di scambio delle lettere operato dallo scambiatore.

Il passo successivo fu quello di far ruotare lo scambiatore di un ventiseiesimo di giro a ogni lettera cifrata in

modo da cambiare la chiave di cifratura ogni volta. La macchina così realizzata presenta ancora il problema

della ripetizione, fenomeno dannoso in quanto è segno di una cifratura debole, e per ovviare a questo

problema vengono aggiunti altri due rotori. Il secondo rotore effettuavo un ventiseiesimo di giro quando il

primo completava una intera rotazione. Allo stesso modo faceva il terzo basandosi sul secondo. In questo

modo la macchina Enigma poteva disporre di 26 x 26 x 26 = 17576 procedure di scambio diverse.

2 Come decifrare il messaggio?

Per ovviare al problema del decifrare il

messaggio venne aggiunto un nuovo

componente chiamato riflessore. Il

riflessore ha proprio il compito di

riflettere il segnale in arrivo. Con tale

elemento installato un segnale in

ingresso alla macchina attraversava i

tre scambiatori, poi passava al

riflessore e veniva rimandato indietro

Figura 2: Esempio di funzionamento. Si nota come immettendo la lettera B passando nuovamente negli

nella macchina questa restituisca A. Ma anche come, con gli scambiatori

nella stessa posizione, immettendo A la macchina restituisca B. scambiatori, ma usando un percorso

diverso. (Figura 2) La macchina in

questo modo diventa sia cifratrice che decifratrice. Per aumentare la difficoltà del decifraggio da

parte dei nemici, vennero creati più rotori,

con diverse chiavi di cifratura, numerati che

venivano cambiati giornalmente. Inoltre

venne aggiunto un pannello a prese multiple

che, con dei cavi di collegamento, era in grado

di scambiare tra loro fino a 6 lettere prima che

entrassero nel rotore. Questo nuovo

componente si interponeva tra il primo rotore

e la tastiera. Ogni addetto alla trascrizione dei

messaggi era in possesso di tavole che

specificavano quali rotori montare, in che

ordine e il settaggio iniziale della macchina.

Queste tavole erano scritte con inchiostro

solubile rosso su fogli rosa. In caso di attacco

la priorità dell’addetto era la distruzione dei

codici e per farlo era sufficiente bagnarli.

Figura 3: Esempio di tavola per il settaggio giornaliero di Enigma 3 In allegato il programma in Visual Basic

che simula la macchina Enigma

4

Riporto il codice di scambio del primo rotore e il relativo diagramma a blocchi.

(p1 = numero lettera)

p1 = r1(p1, 1)

i = 0

controllo = False

Do

i = i + 1

If p1 = r1(i, 3) Then

p1 = i

controllo = True

End If

Loop Until controllo = True

p1 = r1(p1,1)

i = 0

controllo = false

I = i+1

p1 = r1(i,3)

no sì

p1 = i

controllo = true

no Controllo = true

Quando si conclude questo ciclo il programma ha ottenuto la nuova posizione e riproduce lo stesso ciclo

per r2 e poi per r3. 5

Storia: Lo sbarco in Normandia tra inganno e tecnica

La battaglia di Normandia è stata l'ultima grande

operazione militare preordinata dal mondo occidentale.

Tra il giugno e l'agosto del 1944, a seguito della più

imponente invasione di mezzi anfibi della storia, eserciti

composti da oltre un milione di uomini decisero il destino

dell'Europa. Noi ora ci soffermeremo sul giorno dello

sbarco in Normandia, il D-Day, il giorno più lungo di tutta

la battaglia. Tra gli alti comandi Alleati vi era molta

incertezza su dove avrebbe dovuto aver luogo lo sbarco.

Gli americani puntavano su Calais, concordando, senza

saperlo, con le supposizioni tedesche; gli inglesi

Figura 4: Sbarco di Fanti Statunitensi preferivano la Normandia che, in base alle loro

informazioni ricevute grazie alla violazione di Enigma, aveva le difese più deboli. Nell'agosto del 1943, alla

conferenza di Quebec, si decise per la Normandia, e il piano relativo venne approvato da Churchill, da

Roosevelt e dai capi di Stato Maggiore delle due potenze. Furono avviate azioni per convincere i tedeschi

che lo sbarco sarebbe avvenuto dove essi lo aspettavano, nella zona di Calais. I bombardamenti si

infittirono sulla città e sul territorio circostante. Si giunse al punto che, quando già la flotta di invasione

navigava verso la Normandia, un'altra flotta scortata da aerei, si stava dirigendo verso Calais. L'inganno

riuscì tanto bene che i tedeschi continuarono a credere che lo sbarco in Normandia fosse soltanto una finta

e che la vera invasione avrebbe avuto luogo a Calais, dove essi continuarono ostinatamente a mantenere il

grosso delle forze. La preparazione allo sbarco è stata curata nei migliori dei modi. I bombardamenti

quotidiani a tappeto sulle linee e sulle difese tedesche hanno messo in crisi l'intero Vallo Atlantico.

L'aviazione tedesca è stata praticamente distrutta negli aeroporti. L'operazione di sbarco, denominata

Overlord, si mette in moto dopo la mezzanotte del 5 giugno del 1944. Sull'intero fronte la battaglia si placò

col sopraggiungere del tramonto. Sia gli Alleati sia i tedeschi erano troppo stanchi per continuare i

combattimenti. I tedeschi, poi, non avevano più i mezzi sufficienti per respingere l'assalto nemico e

mancavano di truppe per un contrattacco in grande stile. Non tutti gli obiettivi fissati sulle varie spiagge

erano stati raggiunti dagli Alleati nel D Day; anzi, quasi nessuno. Eppure Overlord si poteva già considerare

un grande successo. Centinaia di migliaia di uomini, decine di migliaia di carri armati e di veicoli erano stati

sbarcati. Da questo momento diventava impensabile rigettarli in mare.

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Scienze della Terra: I massi erratici, un enigma fino al XIX secolo

I massi erratici hanno costituito per secoli un

enigma per i Geologi che, allo stesso tempo,

sono stati attratti da questi enormi blocchi di

granito posti in cima a colline oppure isolati nel

mezzo di una pianura. Il nome fu attribuito a

queste rocce proprio perché non se ne

conosceva la provenienza. L’enigma si infittisce

quando i geologi provano a darne le prime

motivazioni e avanzano le prime teorie. Si pensò

che queste rocce ritrovate nelle pianure

europee fossero ciò che restava di antichi monti

ormai erosi. Rapidamente questa teoria cadde in

quanto venne dimostrata l’origine alpina dei

massi. Come è possibile allora che un masso di

Figura 5: Esempio di masso erratico 45 tonnellate si trovi a più di 200 km da dove

dovrebbe essere? Quale fenomeno lo ha trasportato? Per spiegare questo fenomeno furono avanzate

molte proposte. Esplosioni che avrebbero proiettato lontano questi massi, ma non ve ne era traccia e

inoltre i massi si sarebbero frammentati nell’impatto con il suolo che tra l’altro non ha lasciato tracce sotto

ad essi. Si pensò allora che essi fossero stati trasportati da fiumi, fu perfino calcolata la forza e il volume

d’acqua necessario per postarli e questo fece cadere la teoria. La soluzione a questo enigma avvenne a

metà del XIX secolo quando capirono che la

formazione di questi massi era dovuta

all’alternanza delle glaciazioni. In certi

periodi la temperatura sulla terra si

abbassò determinando l’espansione dei

ghiacciai che arrivarono a coprine più del

30% delle terre emerse. Il successivo

aumento di temperatura ha fatto ritirare i

ghiacciai che hanno così lasciato sul fondo

grandi quantità di sedimenti formatisi nella

suo lungo percorso (morene).

I massi erratici non sono altro che tracce di

antiche morene che i ghiacciai hanno Figura 6: In questa foto si nota la lontananza dei monti dai quali in masso

proviene

lasciato ritirandosi. 7

Italiano: “Così è (se vi pare)” l’enigma dell’interpretazione

“Così è (se vi pare)” è un’opera teatrale di Pirandello tratta dalla novella La signora Frola e il signor Ponza,

suo genero .

L’opera narra la vita di una tranquilla cittadina di provincia che viene scossa dall'arrivo di un nuovo

impiegato, il Signor Ponza, e della suocera, la Signora Frola, scampati ad un terribile terremoto. Si mormora,

tuttavia, che assieme ai due sia giunta in città anche la moglie del Signor Ponza, anche se nessuno l'ha mai

vista. I coniugi Ponza alloggiano all'ultimo piano di un caseggiato periferico, mentre la Signora Frola vive in

un elegante appartamentino. Il trio viene così coinvolto nelle chiacchiere del paese, che vedono il signor

Ponza come un "mostro" che impedisce alla suocera di vedere la figlia tenuta chiusa a chiave in casa. Il

superiore del signor Ponza, il consigliere Agazzi, si reca perciò dal prefetto affinché metta in luce la verità e

chiarisca la vicenda. Questa richiesta, comunicata alla moglie e ad altri conoscenti riuniti in casa del

consigliere, provoca l'ilarità dello scettico cognato Laudisi, che difende i nuovi arrivati dalla curiosità del

paesino affermando l'impossibilità di conoscere gli altri e, più in generale, la verità assoluta.

La signora Frola diventa quindi oggetto di un vero e proprio interrogatorio sulla vita della sua famiglia. Per

sottrarsi dall'inchiesta che la colpisce direttamente, giustifica l'esagerata possessività del genero nei

confronti della moglie. Anche il signor Ponza è sottoposto al medesimo interrogatorio, durante il quale

dichiara la pazzia della suocera. A suo dire essa è impazzita a causa della morte della figlia Lina, sua prima

moglie, e si è convinta che Giulia (seconda moglie) sia in realtà la figlia ancora viva. Per questo lui e la

moglie, per tener viva l'illusione della donna, hanno dovuto prendere una serie di precauzioni che hanno

insospettito gli abitanti del paese.

Sconcertati dalla rivelazione, i presenti sono tuttavia rassicurati dalle parole del signor Ponza.

Successivamente, però, entra la signora Frola che, resasi conto di essere stata trattata come una pazza,

rivolge la stessa accusa al genero. Afferma che, dopo la lunga assenza della moglie in una casa di cura, egli

non l'avesse più riconosciuta, e non l'avrebbe più accettata in casa se non si fossero svolte delle seconde

nozze, come se si trattasse di una seconda donna. Tutti sono sbalorditi, non sapendo più cosa pensare,

eccetto Laudisi che prorompe in una sonora risata.

La ricerca delle prove per determinare la verità è in realtà l'occasione per Laudisi di svelare il senso di

quest'opera: l’inconoscibilità del reale. Può essere di esempio il dialogo di quest'ultimo con la propria