The Big Crane Theory (Cranfield University double-diplôme): Bletchley Park

Bletchley Park est un site historique situé dans la ville de Bletchley (sans blague...), dans l'agglomération de Milton Keynes. C'est un lieu important de la Seconde Guerre Mondiale (SGM), connu non pas pour être le lieu d'une bataille marquante, mais pour être le chef-lieu de décryptage des messages codés des forces de l'Axe (Allemagne nazie, Royaume d'Italie fasciste, Empire du Japon, ainsi que d'autres pays moins contributeurs). Effectivement, c'est ici que la machine Enigma, considérée comme inviolable à son époque, fut déchiffrée par le mathématicien et cryptologue britannique Alan Turing et son équipe.

Les informations de ce billet, dont la visite date du 19/01/17, proviennent à la fois de mes connaissances personnelles (donc gardez un esprit critique sur ce que je dis), de mes recherches sur internet, et de ce que j'ai appris lors de ma visite à Bletchley Park.

D'autres informations peuvent être trouvées en consultant les pages Wikipédia française (Bletchley Park (fr.)) et anglaise (Bletchley Park (en.)) du lieu. Site officiel : https://www.bletchleypark.org.uk/.

Bletchey Mansion

Ah et pour info, le prix d'entrée en tant qu'étudiant est de £15.25 (17,69€). Honnêtement c'est pas vraiment donné, surtout que nous sommes arrivés vers 13h et que la place ferme à 16h (OUI, parce-que les anglais ferment la plupart des musées et magasins à 16h, moi qui croyait que les français étaient des branl*urs... (bon en vrai les anglais travaillent parfois le dimanche)). Après c'était à nous d'arriver plus tôt aussi. En revanche, ce prix quelque peu élevé vient aussi du fait que lorsque vous l'achetez, vous pouvez revenir quand vous voulez durant toute la saison sans payer une nouvelle fois !

Un peu d'histoire

Qu'est-ce qu'un signal

Ceci constitue une introduction à la transmission de signal, puisque j'ai peu étudié le sujet au cours de mes études (disons le lycée). En effet, j'ai intensément vu le sujet mais uniquement en Terminale S - spé' Physique-Chimie (donc je manque quelques connaissances dessus), et c'est pas un de mes meilleurs souvenirs.

Durant 39-45, lorsque deux pays souhaitent communiquer entre eux alors qu'ils sont éloignés, ils le font par le biais de moyens comme un télégraphe (transmission de données via un système optique avec les sémaphores du télégraphe Chappe, ou alors conversion mécanique-électrique du télégraphe électrique de l'époque utilisant le système de Morse) ou plus récemment d'un téléphone (conversion acoustique-électrique).

Suite à cette conversion, le signal électrique de base, basse fréquence, en lui-même ne peut se propager seul et doit de ce fait être "combiné" avec un autre signal dit porteur à haute fréquence. Le signal obtenu est appelé le signal modulé, après avoir subi une opération de modulation dans un modulateur.

Par ailleurs, la modulation peut se faire de deux manières, soit par :

Représentation du signal (courbe noire) modulé selon les deux modes AM et FM. [Source: https://fr.wikipedia.org/wiki/Modulation_du_signal#/media/File:Amfm3-en-de.gif (Accédé le 19 Janv. 2017)]

- modulation d'amplitude AM : le signal porteur s'ajuste littéralement sur l'amplitude du signal à émettre, en modifiant sa propre amplitude qui augmente ou diminue quand l'amplitude du signal de base fait de même ;

- modulation de fréquence FM : le signal porteur s'ajuste sur l'amplitude du signal à émettre, en modifiant sa propre fréquence qui augmente ou diminue quand l'amplitude du signal de base fait de même.

Le signal modulé, grâce à un émetteur, est converti en signal électro-magnétique afin de parcourir de grandes distances dans l'espace sans besoin matériel. Ce signal est caractéristique puisqu'il possède une fréquence qui lui est propre. Selon le domaine d'application, comme la musique dans la voiture, il possèdera une fréquence comprise dans une certaine gamme, appelée la bande passante. Il est aussi amplifié (augmentation de l'amplitude) avant d'être émis par une antenne. (Vous commencez peut-être à comprendre l'utilité d'un modem maintenant.)

Une autre antenne peut recevoir alors ce signal par tri sélectif, c'est à dire qu'elle peut choisir quelles fréquences de signal à recevoir. Il effectue une reconstitution du signal électrique modulé, avant de l'envoyer vers un démodulateur qui va extraire le signal électrique de base. La modulation-démodulation se fait grâce à des circuits électriques (je n'ai pas assez de connaissances pour en parler par contre). En outre, l'émetteur et récepteur peuvent aussi être des postes radios ; les ondes électromagnétiques sont donc situés dans le domaine radio du spectre.

Le rôle d'Enigma

La machine convertit un signal mécanique en signal électrique (comme un télégraphe classique), sauf que le signal électrique de sortie est différent du signal mécanique de départ puisque la machine a chiffré (ou crypté) le message de base. De plus, la particularité d'Enigma est que chaque caractère peut être codé différemment, c'est à dire qu'un même signal de base (un caractère non codé comme la lettre S) peut avoir plusieurs signaux de sortie (un caractère codé comme la lettre L ou C, mais pas S) dans un même message. Le codage se fait grâce à trois rotors (ayant les 26 lettres de l'alphabet), donnant 26 x 26 x 26 = 17576 possibilités de codage pour une seule lettre (mais la lettre de base ne peut pas être équivalente à la même lettre d'arrivée, ce qui fait un choix enlevé parmi les 17576, soit 17575, c'est la fête wooo \o/ !). Sachant qu'ensuite, la lettre peut ou ne peut encore changer, grâce à un câblage situé au tableau de connexion de la machine, et qui met en relation deux lettres par paire.

Vidéo sur le montage d'Enigma dans le musée du site

Maintenant, l'intérêt d'Enigma est que les différentes manières de coder augmentent jusqu'à une centaine de milliards, à cause d'une part du fait qu'il y a cinq et non trois rotors présents dans la machine (mais seuls trois fonctionnent en continu), et d'autre part à cause des différentes combinaisons du câblage.

Enfin, chaque jour, le réglage change en modifiant les rotors et le câblage utilisés.

La machine est donc un génie de cryptographie, a priori impossible à craquer. Le signal électrique obtenu est envoyé au destinateur (après modulation comme expliqué précédemment) qui démodule le signal afin d'afficher le code. Puisque le destinateur possède également une copie de la machine (car oui, il y a plusieurs machines Enigma à disposition de l'ennemi des Alliés), l'opération inverse qui consiste à la personne à rentrer le message codé, donne le message original.

Il est donc intéressant de noter que même si la France ou les britanniques disposaient d'une machine Enigma, il leur aurait fallu également l'exact position des rotors et des câblages de couplage des lettres pour quand même déchiffrer le code des allemands. D'où la difficulté qui n'en est que plus élevée.

Cette explication est assez complexe sans schéma, aussi je vous recommande cette vidéo de la chaîne e-penser qui décrit la machine en elle-même et comment elle a été craquée avec l'aide d'Alan Turing. Elle présente également plus en détails le scientifique de renom, ses travaux, mais aussi la fin de sa vie.

J'aimerais bien vous proposer plus de schémas, mais l'intérêt du blog est de mettre ses propres photos (ou autres). C'est pourquoi, même si je précise toujours les sources (en général pour les photos, car pour l'écriture cela vient de mes connaissances et parfois d'autres sources mais le référencement serait trop long à faire), j'essaye d'éviter d'importer trop de références étrangères, images notamment.

Alan Turing et la machine Bombe

Nous sommes donc entourés d'ondes électro-magnétiques que nous pouvons tous capter à condition d'avoir un récepteur branché sur la fréquence adéquate. Les ondes radios constituent une partie du spectre des longueurs d'ondes qu'il est facile de capter avec un récepteur.

Les stations d'écoute des Alliés peuvent donc enregistrer les messages également à destination de l'Axe. Ils obtiennent ainsi la fréquence, mais aussi l'angle d'arrivée (car une onde se propage dans toutes les directions), ainsi que l'heure de réception qui sont des paramètres importants.

Ils peuvent donc écouter leurs conversations, les messages interceptés étant envoyés à Bletchley Park, mais encore faut-il pouvoir les traduire. C'est là qu'Alan Turing entre en jeu.

Alan Turing met au point la machine Bombe, adaptée de travaux de scientifiques polonais, et dont un de ses collègues William Welchman améliora la conception mécanique pour en augmenter son efficacité, afin de casser les codes d'Enigma en testant elle-même certaines possibilités de cryptage. Certaines, car ce ne sont pas toutes les centaines de milliards de possibilités qui vont être analysées, autrement il faudrait des milliards d'années pour toutes les tester au vue de la puissance de l'époque. En effet, la liste va être réduite en prenant en compte le fait qu'une lettre ne peut pas être codée par elle-même, et par l'analyse de certains messages codés où certains mots sont régulièrement utilisés dans la même position (comme le "Heil Hitler" en début de messages).

Ces deux défauts sont intégrés dans le "cerveau" de Bombe sous forme d'algorithme, et grâce à des boucles "while" (une condition en programmation), si une combinaison basée sur une hypothèse de codage de base est fausse, alors l'itération sort de la boucle et recommence avec une nouvelle hypothèse, ce qui permet un nouveau gain de temps. Ainsi, Bombe réitère chaque hypothèse jusqu'à trouver la bonne, et ainsi donner l'entière clé de décodage du message crypté par Enigma en quelques minutes, et ce chaque jour, "sans que les allemands ne s'en rendent comptent". Balèze le type.

Dans la vidéo ci-dessus, l'auteur conclue sur le fait que sans les travaux d'Alan Turing et de "sa" machine, la SGM aurait duré environ 2 ans de plus avec des millions de vie perdues. C'est un constat présenté également au musée de Bletchley Park. Il n'est même pas impossible que, selon la personne qui faisait la visite guidée (experte dans le domaine) et les écrits explicatifs du musée, la guerre puisse être remportée par les allemands puisqu'incertaine.

Les scientifiques ayant travaillé à Bletchley Park ont significativement changé le cours de la guerre, sans réel dû de la nation puisque tout était caché à la population. Après la guerre, ces-derniers ne révélaient rien à cause du Secret Act leur interdisant de dévoiler leurs activités et actions effectuées, et la majeure partie de l'équipement utilisé par le personnel fut détruit.

Le parc de Bletchley

Lieu top secret

Il est évident que les activités qui se déroulaient à Bletchley Park étaient classées confidentielles. Personne donc ne savait que le Government Code and Cypher School (GC&CS, pour "Code du Gouvernement et École du Chiffre" ; aujourd'hui le Government Communications Headquarters (GCHQ)), le bureau anglais pour l'interception et le déchiffrage des communications étrangères qui existait durant la SGM, y avait fait son quartier général. Nom de code désignant les méthodes de déchiffrement : Ultra. Winston Churchill lui-même, alors Premier Ministre britannique, mettait en garde ce secret-défense ; et tout membre du personnel de Bletchley Park devait signer une clause de secret-confidentiel disant que tout ce qui se passait à Bletchley ne devait pas être ébruité.

D'ailleurs, le manoir au départ, a été acheté par les services secrets britanniques, le Secret Intelligence Service (SIS), ou MI6 (Military Intelligence - Section 6 du Directorate of Military Intelligence).

Une des campagnes de propagande britannique disait : "careless talk costs live", comprenez "les paroles imprudentes coûtent des vies", signifiant qu'il y a des espions (ou des "taupes") partout. Il vaut mieux rester silencieux plutôt que de prendre le risque de révéler des informations compromettantes à l'ennemi. C'est aussi une manière de montrer qu'il ne faut se fier à personne.

Quelques faits

La bâtiment situé sur la première photo, est le chalet où les premiers travaux d'Enigma ont été effectués, et où Turing possédait une pièce.

The stableyard cottages

Juste à côté, un monument dédié à des scientifiques polonais (ceux dont Turing s'est inspiré pour Bombe) est installé.

Monument dédié à des scientifiques polonais

Il y a également le Codebreakers’ Wall, un mur dédié aux vétérans de Bletchley Park et aux personnes ayant "cassé le code" de nombreux messages codés par Enigma notamment, en constante construction.

Les bâtiments "secondaires"

La plupart des travaux se faisaient au Mansion (= "Manoir"), mais au fur et à mesure des années et de l'agrandissement du site, des huts (= "cabanes") (exemples : Hut 1, Hut 2, ...) en bois et blocks (= "blocs") (exemples : Block A, Block B, ...) en pierre furent construits, chacun ayant un rôle différent.

Hut 1

Ces bâtiments sont aujourd'hui des petits musées retraçant l'histoire de Bletchley Park et surtout de son rôle durant la SGM.

Mur de récompenses aux pigeons voyageurs

Dans une de ces huts, on peut trouver ni plus ni moins que le bureau d'Alan Turing :

Bureau de Turing, avec sa machine à écrire

Son placard

Les pièces de l'époque sont plus ou moins rustiques. Même si le personnel d'ici n'était pas au front à subir les atrocités directes de la guerre dans les premières lignes, on sent que pour l'ambiance on a connu mieux :

Le Bletchey Mansion

C'était le lieu principal de Bletchey Park, là où les décisions les plus importantes étaient prises.

Vue latérale du manoir

Voici quelques photos de l'intérieur, au rez-de-chaussée :

Avec le buste de Winston Churchill

Où suis-je ? (caméo trop discret)

Le Musée de Bletchley Park

Je n'ai pu visiter le musée qu'une demi-heure puisque celui-ci allait fermer. Je me suis donc dépêcher de prendre quelques photos, tout en essayant de lire ce qui m'intéressait le plus. (Je signale que j'ai eu l'autorisation de prendre des photos !)

Machine de Lorenz

La photo que vous pouvez apercevoir à droite est la célèbre machine de Lorenz dite SZ 40 et SZ 42 (SZ pour « Schlüsselzusatz », ou « pièce jointe chiffrée »), une autre machine de chiffrement ayant été utilisée par les allemands pendant la SGM, au même titre qu'Enigma, mais pas entre les mêmes communicants.

Enigma était la machine utilisée par l'armée. La machine de Lorenz, moins connue mais tout aussi importante, servait à faire les liaisons entre le Führer Adolf Hitler et les quartiers-généraux des groupes d'armée. Son fonctionnement diffère de celui d'Enigma, et les cryptanalystes de Bletchey Park ont pu comprendre son fonctionnement sans même avoir possédé une réplique.

Au sujet d'Enigma

Par ailleurs, la photo de la machine de Lorenz a été rognée afin d'enlever l'arrière-plan qui montrait un drapeau du troisième Reich. Normalement, cela aurait dû être purement historique (donc sans aucune arrière-pensée, seulement pour l'information et la diffusion de connaissances), mais sur internet je préfère rester prudent.

Sculpture d'Alan Turing

Le document titré "The Apology" ("Les Excuses") est assez important et j'ignorais totalement son existence, bien que récent.

Il s'agit d'un texte écrit par Gordon Brown, Premier Ministre britannique en 2009, qui présente ses excuses, au nom de la nation britannique, envers Alan Turing.

En effet, vous n'êtes sans doute pas sans savoir que Turing était homosexuel, et à son époque cela était très mal vu. Il fut jugé pour perversion sexuelle, et eut le choix entre l'incarcération ou la castration chimique qu'il choisit, en s'injectant alors régulièrement des hormones femelles. Il fut également écarté des plus grands projets scientifiques à partir de 1952, près d'un an après avoir intégré la Royal Society qui participe au rayonnement des sciences.

Ce traitement eut évidemment d'énormes effets secondaires, et Turing fut retrouvé mort dans son lit avec une pomme, probablement imbibée de cyanure, croquée sur sa table de nuit (hommage de la part d'Apple ?). Il n'y a pas de preuve formelle concluant à un suicide, mais les faits sont là.

Je ne cherche pas à juger la "bataille" entre "Le Mariage pour tous" et "La Manif pour tous" sur le mariage (civil) homosexuel, surtout que je ne suis personne pour donner mon avis là-dessus, mais ce genre de situation force à réfléchir.

Le fait est que le scientifique Alan Turing fut un héro non-reconnu à son époque à cause de son impossibilité à révéler ses travaux au sujet d'Enigma, et bafoué par son orientation sexuelle.

Vous pouvez lire le discours ici, dans le quotidien The Telegraph : http://www.telegraph.co.uk/news/politics/gordon-brown/6170112/Gordon-Brown-Im-proud-to-say-sorry-to-a-real-war-hero.html.

Le mécanisme arrière de Bombe en "fonctionnement".

Pour en savoir plus, la page Wikipédia anglaise est assez détaillée.

Cette peluche a appartenu à Turing, qu'il acheta durant ses études à l'université de Cambridge (à King's College plus précisément), et qu'il donna plus tard à sa nièce. Je possède moi-même quelques peluches de Nintendo, donc j'étais assez touché par cela.

* * *

C'est ainsi que s'achève ce billet. J'espère que vous l'aurez apprécié et que vous aurez compris les explications techniques ; que j'ai été assez clair sur ma rédaction. J'ai pris pas mal de temps à écrire ce billet (environ 4-5 heures), donc je vous remercie de votre lecture.

Avant de vous quitter ici, sachez qu'un film biographique (américano-britannique), retraçant le parcours d'Alan Turing durant la SGM à Bletchley Park, est sorti en 2014. Il s'agit de l'adaptation d'"Alan Turing ou l'énigme de l'intelligence (Alan Turing: The Enigma)" du mathématicien, physicien, mais surtout auteur britannique Andrew Hodges (activiste gay des années '70).

Il s'appelle "Imitation Game", réalisé par le réalisateur norvégien Morten Tyldum, avec l'acteur britannique Benedict Cumberbatch dans le rôle principal, élémentaire, mon cher Watson ! Le titre du film fait référence à un article que Turing a écrit en 1950 à propos de l'intelligence artificielle sur laquelle il travaillait, puisqu'outre ses activités de cryptologue, il était également un informaticien hors-pair dont le domaine est sensiblement lié, et fut l'un des pères de l'informatique moderne - c'est de lui que vient le test de Turing (1950) qui juge la capacité d'un ordinateur à se comporter comme un humain au niveau du langage -, et s'intéressa même aux mathématiques appliquées à la biologie. Par contre, comme tout films historiques, essayez de comparer les scènes à ce qui s'est vraiment passé, car il y a souvent des différences, qu'elles soient infimes ou plus grossières (surtout que parfois les films embellissent la réalité et/ou la surnarrativisent, mais c'est normal au cinéma). Le but est donc de distinguer le vrai du faux. De nombreuses sources sont disponibles sur internet, comme celle-ci (http://www.lemonde.fr/pixels/article/2015/01/28/alan-turing-l-interminable-rehabilitation-d-un-genie_4564537_4408996.html), ou celle-là (https://www.herodote.net/Enigma-synthese-2005.php), qui peuvent être intéressantes à jeter un coup d’œil avant de regarder l'adaptation.

Pour ma part, je n'ai pas encore vu le film, mais après ma visite à Bletchley Park et la rédaction sur ce blog, je vais le regarder au plus tôt !