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Comment Alan Turing a décrypté la machine Enigma : Histoire et secrets de la cryptographie

Dès 2021, le célèbre mathématicien britannique Alan Turing figurera sur les billets de 50 livres sterling. Un honneur pleinement mérité.

Sans la brillante perspicacité cryptoanalytique de Turing, la Seconde Guerre mondiale aurait coûté des millions de vies supplémentaires. Les fondements de son travail remontent à l'Antiquité, époque où les plans militaires étaient déjà cryptés pour échapper aux intercepteurs. Dans La Vie des douze Césars, Suétone rapporte ainsi les méthodes de Jules César : « Chaque fois qu'il avait quelque chose de confidentiel à dire, il l'écrivait en code césarien, c'est-à-dire en décalant les lettres de l'alphabet de sorte que le mot devienne inintelligible. Pour le déchiffrer, il faut substituer la quatrième lettre, c'est-à-dire D par A, et ainsi de suite pour les autres. »

Cette technique, connue aujourd'hui sous le nom de chiffre de César, offre 26 variations possibles en décalant l'alphabet. Un A devient D (décalage de 3), B devient E, etc. Le déchiffrement est simple : reculer de 3 positions. Bien que rudimentaire, ce code n'est pas infaillible : il suffit d'essayer les 26 décalages pour trouver le message clair.

Et si l'on remplaçait chaque lettre par une correspondance aléatoire ? Cela génère 26! (26 × 25 × ... × 1) possibilités, soit environ 4 × 1026. Pourtant, ce système de substitution monoalphabétique reste vulnérable. Sur de longs textes, l'analyse des fréquences d'apparition des lettres – en français, par exemple, E est la plus courante, suivi d'A, I et N – permet de percer le code.

L'Enigma était un dispositif de cryptage électromécanique ressemblant à une machine à écrire.

Pendant la Première Guerre mondiale, les Allemands cherchaient un moyen d'éviter que la même lettre ne soit toujours chiffrée identiquement. L'Enigma voit le jour en 1923, inventée par Arthur Scherbius.

Ce dispositif électromécanique, semblable à une machine à écrire, intégrait des rotors qui tournaient à chaque frappe (de 1 à 26 positions). Leur rotation continue assurait un chiffrement variable pour chaque lettre. Avec trois rotors, cela générait 158 962 555 217 826 360 000 combinaisons possibles.

Grâce à des livres de codes pré-distribués indiquant les positions des rotors et autres réglages quotidiens, émetteur et récepteur synchronisaient l'appareil. L'opérateur tapait le texte clair, et une lampe s'allumait indiquant la lettre chiffrée au destinataire, qui inversait le processus.

En 1932, des failles apparaissent : trois mathématiciens polonais – Marian Rejewski, Henryk Zygalski et Jerzy Różycki – exploitent une faiblesse clé. Ironiquement, les Allemands y voyaient une force : Enigma n'autorisait jamais le chiffrement d'une lettre par elle-même (A ne reste jamais A). À partir de messages interceptés, les Polonais modélisèrent le système.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, malgré les améliorations allemandes, cette vulnérabilité persistait. Les Britanniques, aidés des travaux polonais et français, utilisaient des « cribs » – expressions récurrentes comme Heil Hitler, Keine besonderen Ereignisse (« rien à signaler ») ou WEUB (« Wetterübersicht », prévisions météo) – pour éliminer des milliers de configurations.

Comment Alan Turing a décrypté la machine Enigma : Histoire et secrets de la cryptographie

Pour accélérer le processus, Alan Turing et son équipe conçoivent vers 1940 la « Bombe », une machine électromécanique (nommée pour son tic-tac caractéristique). En dix minutes, elle testait toutes les configurations Enigma incompatibles avec les cribs, s'arrêtant sur les candidates viables. Les opérateurs vérifiaient alors les messages déchiffrés.

Grâce à Turing et ses collègues à Bletchley Park, la guerre fut écourtée d'environ deux ans, sauvant des millions de vies. Leur rôle resta secret jusqu'aux années 1970. En 2013, la reine gracie Turing post-mortem pour sa condamnation liée à son homosexualité. Son honneur est enfin restauré.

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