Colossus: l’ingegneria elettronica inglese per decifrare i piani di Hitler nel “Giorno più lungo”
Nel 70° anniversario dello sbarco in Normandia, l’evento forse più decisivo per il destino dell’Europa nella II Guerra Mondiale, vogliamo ricordare la storia fino a non molto tempo fa ignota – in quanto coperta da segreto militare – della costruzione di una macchina ideata per accelerare la decifrazione dei messaggi tedeschi del massimo livello di segretezza, trasmessi dai capi dell’esercito nazista e utilizzata dallo stesso Hitler per comunicare con le forze armate e le divisioni corazzate nei vari teatri di guerra. Colossus – così chiamato per le sue dimensioni imponenti, che occupavano un’intera stanza – venne costruito da Thomas Harold Flowers per ingegnerizzare il metodo di decrittazione della macchina Lorenz SZ40 considerata inviolabile da Hitler, utilizzando il sistema matematico-statistico di un brillante scienziato di Bletchley Park, William Thomas Tutte.
La sfida estrema
Se Enigma (di cui abbiamo già parlato in un precedente contributo) rappresentava una sfida affascinante per un brillante matematico come Alan Turing, il genio più celebrato del gruppo di crittanalisti di Bletchley Park poco fuori Londra, il codice cifrato della Lorenz era forse la sfida estrema con cui i matematici inglesi dovettero confrontarsi per avere accesso a informazioni di vitale importanza sulla consistenza delle forze nemiche, i piani di attacco e la struttura stessa della macchina da guerra tedesca. Informazioni che, di fatto, hanno deciso il destino dell’intero conflitto.
Decifrare l’impossibile
Il codice generato dalla Lorenz era qualcosa di semplicemente disumano nella sua complessità. 12 rotori che cifravano il messaggio, trasmesso in chiaro da un terminale mittente e ricevuti sempre in chiaro dal destinatario, ovviamente in possesso della stessa macchina settata nello stesso modo. Il messaggio veniva cifrato due volte prima di essere inviato. La prima volta entravano in funzione i primi 5 rotori, poi si procedeva alla seconda cifratura, operata da altri 5 rotori. Gli ultimi 2 rotori lavoravano in modo da dare al messaggio un ulteriore livello di complessità, introducendo un’apparente casualità nel sistema del codice. In totale erano possibili 1,6 milioni di miliardi di chiavi di crittazione. Una simile complessità era superiore perfino a quella di Enigma, che veniva usata soprattutto per cifrare i messaggi per la guerra sottomarina. Inoltre, mentre gli inglesi disponevano, per esserne venuti in possesso durante alcune operazioni belliche, di esemplari funzionanti di Enigma, nel caso della Lorenz questo non era vero: si trattava di decifrare un codice top-secret generato da una macchina che nessuno aveva mai visto. Con queste sole premesse, il compito dei decrittatori sembrava semplicemente impossibile.
Bill Tutte: l’infanzia di un genio
Newmarket, Regno Unito. Nel 1917, nel piccolo centro nella contea di Suffolk nasce un bambino destinato a cambiare la storia del mondo. William “Bill” Tutte fin dai primi anni di vita dimostra un’intelligenza particolare, che lo distingue dagli altri bambini. Frequenta la Cambridge & County High School for Boys, dove eccelle in tutte le materie. Nel 1935 studia al Trinity College, sempre di Cambridge, dove si concentra in particolare sulla chimica e la matematica. Viene reclutato a Bletchley Park nel 1941. Il primo colloquio è con Alan Turing, che tuttavia non lo ritiene idoneo a lavorare nel suo gruppo su Enigma. Viene invece scelto da John Tiltman come parte del suo team di ricerca. E proprio in quel periodo, poco dopo l’arrivo di Tutte, avviene una svolta fondamentale nella storia della decifrazione del codice impossibile.
Errore umano
Lorenz sembrava inviolabile ma aveva una debolezza. Per decifrare i messaggi top-secret generati dalla macchina occorreva un “depth”, la ripetizione dello stesso messaggio cifrato, utilizzando la stessa chiave di cifratura e lo stesso sistema. Due messaggi identici criptati in questo modo – il modo sbagliato perché si dovrebbe cambiare la chiave ad ogni messaggio che si sta inviando – se intercettati e decrittati dai nemici fornivano un contributo prezioso, anzi decisivo, che permetteva di risalire alla logica di funzionamento del sistema. Ed è esattamente ciò che successe nell’agosto 1941, quando un operatore tedesco ad Atene, forse per pigrizia o forse per eccessiva fiducia nella macchina, dovette ribattere un lungo messaggio di 4.000 caratteri, che non era stato correttamente ricevuto dal destinatario a Vienna. L’operatore appunto non cambia la chiave di cifratura, e trasmette il messaggio la seconda volta praticamente identico alla prima, solo abbreviando alcune parole. Il messaggio viene intercettato dagli inglesi e mandato a Bletchley Park. Il primo ad “aggredire” il codice è John Tiltman, colui che aveva reclutato Bill Tutte nel suo gruppo. Tiltman, veterano della Grande Guerra, Military Cross al valore, era una leggenda nel gruppo d’élite dei decrittatori. Dopo dieci giorni di lavoro estenuante, riesce finalmente a decifrare il messaggio, risalendo al testo in chiaro e alle parti aggiunte dal processo di crittazione. E’ qualcosa di straordinario che però non aiuta a capire il metodo di funzionamento della Lorenz, rimasto ancora oscuro. Quasi con un gesto di disperazione, viene allora tentata l’ultima carta per violare il codice che nessuno riusciva a penetrare: affidarlo a Bill Tutte, l’ultimo arrivato del gruppo. Un ragazzo di appena 24 anni…
Pattern ricorrenti e numeri primi
Tutte intuisce che il sistema per violare il codice consiste nella ricerca di pattern ripetitivi, e mette in pratica sistemi avanzati di analisi logico-matematica che aveva studiato. Si tratta di un’intuizione brillante, e il giovane realizza un’impresa di portata storica per gli effetti che avrà sul futuro della guerra. Il suo metodo di lavoro si appoggia all’analisi dei numeri primi e alla scrittura manuale di colonne e rettangoli di calcoli complessi, dove ricerca le strutture del codice che appunto si ripetono. Alla fine, Tutte realizza che uno di questi pattern ha frequenza pari a 41, quindi un rotore della macchina che l’aveva generato doveva possedere altrettante possibili combinazioni. Procedendo con lo stesso metodo ricava altri parametri della Lorenz e inventa un nuovo sistema per decifrare i messaggi. Ideato nel novembre 1942, questo sistema venne poi integrato con ulteriori metodi di analisi, come la cosiddetta “Turingery” di Alan Turing. Essendo risaliti alla logica di funzionamento della macchina cifrante, gli inglesi dispongono ormai di un’arma formidabile per penetrare i segreti della macchina da guerra tedesca.
La battaglia di Kursk
Fronte russo, battaglia di Kursk, luglio 1943. Si sta scatenando la più grande battaglia di mezzi corazzati che il mondo abbia mai visto. Il confronto è tra le forze tedesche della Wehrmacht supportate da reparti delle SS, contro l’Armata Rossa, in quella che è stata una delle battaglie più importanti della II Guerra Mondiale. L’esito dello scontro arride ai sovietici, grazie anche al ruolo delle informazioni che vengono passate loro dall’intelligence militare inglese. L’Armata Rossa è stata infatti avvisata in anticipo, grazie alle decrittazioni inglesi, dell’offensiva di Hitler, con dettagli sul tipo di attacco e una serie di informazioni di assoluto valore.
In seguito, però, i tedeschi decisero di migliorare le comunicazioni cifrate, rendendole più sicure e veloci. Inoltre, il volume dei messaggi intercettati aumentò esponenzialmente nel tempo, rendendo impossibile decifrarli tutti con metodi manuali. Era indispensabile costruire macchine che accelerassero il lavoro degli uomini. Questo rappresentava un’ennesima, ulteriore sfida per i decrittatori di Bletchley Park.
Nasce Colossus
Max Newman, matematico del gruppo di Bletchley, aveva costruito una macchina pensata apposta per violare il codice di Lorenz. Si chiamava Heath Robinson ma era poco funzionale e si guastava spesso. Newman chiamò quindi Tommy Flowers, un ingegnere esperto in sistemi di telecomunicazione, perché aggiustasse la macchina. Flowers, invece, si propose per costruirne un’altra, migliore. L’idea era di utilizzare circuiti elettronici in modo che i pattern per la decifrazione dei messaggi – secondo il metodo ideato da Bill Tutte – venissero generati in modo automatico. La nuova macchina inoltre era più semplice della precedente, e molto più veloce, arrivando a leggere fino a 5.000 caratteri al secondo. Per farla funzionare occorreva un sistema a valvole termoioniche. Si mise quindi al lavoro nel suo laboratorio per creare Colossus, il primo computer elettronico semi-programmabile al mondo. Un’invenzione straordinaria che sarebbe stata protetta da segreto militare per 60 anni…
L’alba del D-Day
Purtroppo, nemmeno Colossus riusciva a violare i codici tedeschi nella loro interezza. Quello che poteva fare, unitamente al lavoro di altre sezioni dedicate di Bletchley Park, era violare una parte dei rotori della Lorenz che generavano il codice, mentre altre sezioni lavoravano su altri rotori della macchina. Grazie allo sforzo congiunto di uomini e computer fu possibile decifrare il codice. L’intelligence inglese chiese altri quattro Colossi per l’inizio di giugno, quando era previsto il D-Day, l’ondata di invasione degli Alleati in Normandia per liberare l’Europa dal nazismo, il più grande sforzo militare della storia. Flowers non riuscì a costruirne quattro, ma uno solo, il Colossus Mark 2. Entrambe le macchine erano operative quel 6 giugno di settant’anni fa. Il contributo che diedero fu immenso: non solo offrirono la chiave d’accesso all’intero sistema difensivo tedesco predisposto per respingere l’attacco degli Alleati (velivoli, tank…) ma confermarono che Hitler aveva creduto alla falsa informazione secondo cui lo sbarco sarebbe avvenuto non sulle coste di Normandia, bensì al Pas de Calais, geograficamente più vicino alla Francia e quindi luogo ovvio per un’invasione dal mare. La falsa informazione era stata fornita da un agente di altissimo livello dello spionaggio tedesco, in realtà doppiogiochista, nome in codice Garbo. Per mantenere la sua credibilità agli occhi di Hitler, Garbo diede l’informazione che lo sbarco sarebbe in realtà avvenuto proprio in Normandia, ma la diede con un ritardo calcolato in modo che fosse a quel punto impossibile per i tedeschi richiamare in tempo le divisioni dell’esercito per rinforzare le linee difensive in quella regione francese.
Dopo la guerra: eroi silenziosi
Il gruppo scelto di crittanalisti di Bletchley Park giurò silenzio al proprio governo, per motivi di sicurezza nazionale, fino a molti anni dopo la fine della guerra, quando la vera storia o almeno tracce di essa cominciarono ad emergere. Le menti più eccezionali di un popolo, che grazie a sforzi prodigiosi riuscirono a violare i codici segreti più complessi del mondo, non parlarono di quello che avevano fatto, anche se per esempio Alan Turing fu decorato con l’Ordine dell’Impero Britannico per i servizi resi al suo paese. Si stima che il loro contributo ad abbreviare il conflitto sia stato di circa 2 anni, salvando innumerevoli vite umane. Così, altri dopo la guerra costruirono macchine più o meno sofisticate, senza che i veri artefici di quella rivoluzione potessero parlare e dimostrare com’era andata la vera storia dell’informatica…
Bill Tutte andò a insegnare all’Università di Waterloo in Canada, dove si occupò di matematica e computazione, dando altri contributi di assoluto valore per lo sviluppo della scienza. Divenne poi “fellow” dell’Università di Cambridge, un onore riservato alle massime personalità di sempre della società inglese come Charles Darwin, Winston Churchill e lo stesso Alan Turing. Non fu mai decorato dal suo paese ma ricevette l’ “Order of Canada”, la più alta onorificenza civile assegnata dal governo canadese. Morì nel 1986, a 84 anni, e solo poco prima di giungere alla fine della sua vita rivelò il lavoro che aveva svolto a Bletchley Park.
Tommy Flowers venne nominato “member of the British Empire”, e poco tempo fa BT Group, una delle maggiori compagnie al mondo di servizi di telecomunicazione, gli ha dedicato un busto. Gli sono stati inoltre intitolati un premio e una medaglia (la “Flowers Scholarship Medal”), per contributi di particolare valore nel campo della scienza computazionale, oltre ad un centro IT, il Tommy Flowers City Learning Centre. Dopo la fine della guerra ricevette un premio di 1.000 sterline per la sua opera. Divise la somma con i colleghi del suo team di Bletchley Park. Nel 1993, all’età di 87 anni, seguì con successo un corso introduttivo d’informatica tenuto all’Hendon College…
Morì nel 1998 a 92 anni.
Dopo la guerra, Colossus venne distrutto dal governo inglese. Oggi i visitatori del National Museum of Computing possono vederne una ricostruzione all’interno di una sala dedicata.
La straordinaria storia di Colossus e degli scienziati di Bletchley Park non è ancora del tutto conosciuta. Alcuni di quei geniali eroi, che contribuirono a salvare il mondo dall’orrore del nazismo, rimarranno forse per sempre avvolti nel mistero.
Alcuni materiali del progetto Colossus sono ancora top-secret.
Videointervista al Capitano Jerry (Raymond C.) Roberts
Un’intervista al Capitano Jerry (Raymond C.) Roberts MBE (18/11/1920 – 25/03/2014) a cura di Katherine Lynch del Bletchley Park Trust, che si ringrazia per la gentile concessione. Jerry Roberts, scomparso di recente, era l’ultimo sopravvissuto del gruppo di crittoanalisti di Bletchley Park, e fu uno dei quattro membri fondatori della Testery, il gruppo incaricato di decodificare i messaggi tedeschi del massimo livello di segretezza. Tra l’ottobre del 1941 e la fine della guerra, Roberts ed il suo gruppo avevano decifrato decine di migliaia di messaggi della macchina “Lorenz”, chiamata dagli inglesi anche “Tunny”. Nell’intervista parla del suo lavoro di decifrazione durante la guerra e dell’importanza di Tunny.
