Arduineces y otras hierbas (Monitorizar fugas de agua)

[Anilandro]

Hola Mister_electronico. Impresionante esta placa 511-STM32F429I-DISC1 con pantalla táctil por 29€, y que pueda llevar un juego como el Doom. Pero es lo que digo, que si no me centro en algo no haré nada.
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Hoy he recibido a dos primos-hermanos de Arduino, se trata del Arduino Mega y del Arduino Pro Mini

El Mega es un UNO potenciado, con un controlador de 8 bits pero de características muy mejoradas respecto al Atmega328. Tiene una memoria Flash de 128 KB, SRAM de 8K y EEPROM de 4K. La velocidad de reloj es de 16 Mhz. La placa opera a la tensión de 5 V, por lo que se puede alimentar a esta tensión directamente de una fuente o a través de USB del ordenador, pero la además incorpora regulador, que permite alimentación externa entre 7 y 12V.
A diferencia del 328 que tiene 14 pines de entrada/salida digital, el 1280 tiene 54 pines, 15 de los cuales permiten control PWM. Las entradas analógicas son 16, de 10 bits de resolución. Las salidas digitales permiten intensidades de 40 mA.

En cuanto a su formato, es más largo que el UNO, más semejante al DUE, siendo compatible con la mayoría de placas adaptadoras "Shield", diseñadas para la DUEMILANOVE y la UNO. Dispone de conexión USB, programación directa mediante ICSP y a diferencia del UNO que sólo tiene un puerto serie, el Mega tiene cuatro. Dispone además de bus I2C y SPI.

En resumen es la placa alternativa cuando la UNO se ha quedado corta. Su precio es de 8.59$, portes incluidos, en el enlace de Ebay:

http://www.ebay.com/itm/400994708253?_t ... EBIDX%3AIT




El siguiente está en el extremo contrario. Es el Pro Mini328, en la versión de 5V (aunque también hay la de 3.3V). El procesador es el Atmega-328 en versión SMD, de 8 bits, con 32Kb de Flash, 2 Kb de SRAM y 1KB de EEPROM.

A igual que el UNO, dispone de 14 pins de entrada/salida digital, siendo 6 de ellos con control PWM y 6 entradas analógicas de 10 bits. Dos interrupciones externas y buses I2C y SPI. Tiene una salida serie UART, pero en este caso no dispone de conversor a USB, por lo cual se ha de utilizar un conversor externo, como por ejemplo el "PL2303HX", obtenible por menos de 2€. A igual que el procesador 328 de tamaño normal, los pines del Mini permiten una corriente de 40 mA.

El Pro Mini es una buena opción para montajes finales, es decir, desarrollar un sistema con el UNO y cuando ya funciona cargarlo en el Mini, que irá soldado a la misma placa del dispositivo que sea. Su precio es inmejorable, de tan sólo 1,46$ (portes incluidos), y puede encontrarse en Ebay, en la dirección:

http://www.ebay.com/itm/252056789112?_t ... EBIDX%3AIT




Saludos...

[Anilandro]

- Cifrador de texto con Arduino -

En estos días de calma, tras la fiestas de Navidad, aún tengo la suerte de poder disfrutar de un resto de vacaciones que me reservé del año pasado, y por tanto dispongo de tiempo para materializar una idea que me rondaba por la cabeza: el programar con Arduino un sistema de encriptación de texto que no necesite tener instalado ningún programa extra en el ordenador.

Ya sé que existen incluso implementaciones del sofisticado sistema AES (Advanced Encryption Standard) adaptado a procesadores de 8 bits, pero en mi caso no es que lo necesite para algo ahora mismo, y el desarrollar un sistema semejante es por el reto de hacerlo, por puro placer, y además descartando complejidades como la factorización de grandes números primos o el cifrado de curva elíptica. En vez de eso pienso utilizar algo que ya usaba Julio César en la Guerra de las Galias, aunque naturalmente con algunos "sutiles cambios".

Seguramente muchos habréis oído hablar del método de este insigne emperador romano, que en los mensajes simplemente sustituía cada letra por la que ocupaba el puesto +2, +3 o +4 en el alfabeto. Así que el nombre de la ciudad de "lutecia" (la actual París), cifrada en clave +2 sería "nwvgekc", donde la primera "n" viene de "l"+2, la "w" de "u"+2 etc...

Por suerte para César, los galos de Vercingétorix no disponían de lingüistas demasiado buenos, porque en caso contrario, este simple cifrado de sustitución monoalfabética, muy fácil de romper mediante un simple análisis de la frecuencia con que aparecen las letras en un idioma determinado, habría revelado sus planes y tal vez la batalla de Alesia habría acabado de manera muy distinta...

En fin, ese sistema lo sofisticaron de forma considerable los alemanes en los años 30 con sus máquinas Enigma. Ya que si bien también se sustituía un alfabeto por otro, en realidad lo hacían con un alfabeto distinto para cada carácter, con lo cual el análisis de frecuencias no servía de nada y tanto los polacos primero como los ingleses después tuvieron que poner a trabajar sus mejores mentes para romper el cifrado...

La Enigma utilizaba tres o cuatro rotores con contactos eléctricos, que iban rotando en una cierta secuencia a cada pulsación de una tecla, de manera que creaba una cantidad ingente de "sustituciones" entre el carácter que se pulsaba y la letra que finalmente se encendía en el panel. Dicho cifrado sólo podía revertirse colocando los ajustes de la máquina, es decir, su clave, en su posición inicial y tecleando de nuevo el mensaje cifrado, que sólo se esta manera aparecía en claro en el panel...

Algunos modelos de Enigma tenían hasta 159 trillones de posibilidades de clave, la cual además se cambiaba cada día, y por tanto no servía de nada disponer de un pequeño ejército de operadores con copias de la máquina para ir probando, y sólo pudo ser vencida descubriendo ciertos errores que cometían los alemanes en el protocolo de cifrado de sus mensajes, lo cual, bien interpretado por los criptógrafos de Bletchley Park permitía descartar la mayoría de posibilidades, dejando el resto, que seguía siendo un número muy alto, a las famosas secuenciadoras electromecánicas llamadas "bombas", diseñadas por el genial Alan Turing...

Mi idea es implementar un sistema semejante pero mucho más potente, aprovechando las facilidades que nos dan los procesadores, y además hacerlo de manera que deje el mínimo rastro en el ordenador. El programa residirá en la memoria flash del Atmega328P del Arduino, se procesará en su sram y aprovechará su generador de números aleatorios para crear un altísimo número de alfabetos de sustitución. Aunque debemos precisar que tales números no son exactamente aleatorios, porque en realidad son calculados por una fórmula y pertenecen a una larga aunque previsible secuencia de 2.147.483.647 números (al menos en C) que se repite al acabar. La clave, como en las Enigmas, es el "punto" de la secuencia en que arranca, que debe ser el mismo en el cifrado y en el descifrado, porque cualquier mínima diferencia, aunque sea de un solo dígito, arrojará resultados totalmente ininteligibles.

A su vez, la entrada y salida de textos se realizará a través de la ventana serie del IDE Arduino u otro programa serie, como el conocido Hyperterminal, integrado dentro del sistema operativo XP, el Realterm de software público, o cualquier otro de los que hay a decenas gratis en la red...

Pero en fin, como el asunto es un poco largo, continuaré mañana...

Un saludo a todos

[Anilandro]

Bueno, lo he probado con cinco o seis programas más de monitor serie, y nada de nada. Todos tienen la obsesión que la ventana de enviar sea diminuta, de pocos caracteres, y también que puedas hacer cincuenta cosas más que no me interesan. Y los más sencillos, que son también los más antiguos, resulta que tienen unos COM determinados y fijos, y ni siquiera se preocupan en mirar en el ordenador los que hay abiertos, con lo cual, los mayores de 3 o 4 ni los cogen...

...Así que me he levantado pronto y me he puesto a hacer un monitor a mi gusto en Visual Basic, y en unas tres horas, excepto por un par de bugs que deberé corregir, ya está funcionando de forma bastante satisfactoria... El aspecto que tiene es el siguiente:



El texto de arriba es el de "enviar" y el de abajo el "recibir". En este caso he cifrado un texto de unos 560 caracteres, en que primeramente figura la contraseña "abracadabra", seguida de ">" que indica que lo que viene a continuación se ha de cifrar. La contraseña tiene 11 caracteres y por tanto el multicifrado será de de nivel 4, es decir, que el texto "La electronica ha sido mi aficion de siempre... etc" se encriptará 4 veces seguidas:

"texto_plano">"cifrado1">"cifrado2">"cifrado3">"cifrado4">"texto_cifrado"

...devolviéndose el resultado al ordenador, que lo imprime en el cuadro de texto de abajo, quedando todo dispuesto para otra operación.

Para descifrar el texto, bastará escribir arriba de nuevo la contraseña pero seguida de "<" el signo de dirección contrario al anterior, seguido del texto cifrado, que el Arduino procesará de la siguiente forma:

"texto_cifrado">"descifrado4">"descifrado3">"descifrado2">"descifrado1">"texto_plano"

En cuanto al manejo del este programita que he llamado SSM (Simple Serial Monitor), es de lo más sencillo. Al arrancar, buscamos en el desplegable de la derecha el COM al que está conectado el Arduino, lo seleccionamos y le damos "S-ON" (Serial-ON), si todo va bien, el menú selector se pondrá en verde y aparecerá el número de COM, recibiendo casi al instante la frase:

- Arduino OK -
- Enter password (max.60) + Crypt '>' or Decrypt '<' + text (max.1000)-

El texto a enviar se puede escribir directamente arriba o pegarlo desde el portapapeles con "Paste", seguidamente le insertamos la contraseña al principio, más el indicador ">" o "<", y le damos a "Send". En un segundo el resultado comenzará a aparecer en la ventana de abajo... que podemos copiar al portapapeles con "Copy". Y si lo deseamos, borrar los dos textos con "Erase". A continuación hay un contador de caracteres, para controlar que el texto a cifrar/descifrar no supere los 1.000 (si los supera el cuadro de texto de arriba ignora el resto). Este número es un límite necesario a causa del multicifrado en combinación con los 2KB de memoria sram del procesador Atmega328P. Si no fuera multicifrado no habría límite en el texto, pero la seguridad sería mucho más baja.

La contraseña acepta cualquier signo imprimible, letras mayúsculas y minúsculas (que son diferentes a nivel de cifrado), números, espacios y signos gráficos y de puntuación, excepto naturalmente ">" y "<" que están reservados para indicar la función a ejecutar. La contraseña puede tener una longitud máxima de 60 caracteres, lo que genera 20 cifrados consecutivos y un número de posibilidades con tantos ceros que no sé como llamar, porque con una contraseña de tan solo 18 caracteres (multicifrado de nivel 6), las posibilidades son ya nada menos que de (93x93x93)^6, lo que nos da 270.827 QUINTILLONES... y se multiplican por 804.357 por cada tres caracteres más de la contraseña, hasta llegar a los 60...

1 - 804.357
2 - 646.990 millones
3 - 520.411 billones
4 - 418.596 trillones
5 - 336.700 cuatrillones
6 - 270.827 quintillones

El cálculo de 804.357^20 arroja la brutal cifra de 1,285218336e+118, un número muy superior a la cantidad de átomos que se calcula que existen en el Universo, así que en teoría, el modestito procesador Atmega329P de 8 bits, utilizando una variación del cifrado de Julio César, deja a la Enigma a nivel del virus que depreda a la bacteria que merodea en un grano de polvo sobre el betún del zapato... pero eso naturalmente en teoría, porque las matemáticas son muy insondables y siempre pueden aparecer atajos lógicos para cargarse tanto número y luego por "fuerza bruta" hacer el resto, y si no, que se lo pregunten a la NSA...

Saludos a todos

[Anilandro]

En un programa de criptografía el tener un alto número de posibilidades de contraseña es una característica imprescindible, y en esto, el Arducrypt (como he bautizado al programita) no se queda corto en absoluto, pero también en este caso al funcionar en base a un generador de números pseudoaleatorios, el que sea "pseudo" podría desvelar coincidencias estadísticas entre el idioma utilizado y la propia serie de números generados que permitan identificar entre qué márgenes se mueve la contraseña, reduciendo el campo de búsqueda. Por eso aplico el multicifrado de hasta 20 veces, utilizando en cada una contraseña diferente (distintas partes secuenciales de la misma), porque a partir del segundo cifrado ya prácticamente se diluye la referencia de la frecuencia de las letras de cualquier idioma y las hipotéticas tendencias estadísticas del generador no deberían tener con que compararse.

Si este aspecto parece bastante seguro, el anterior creo que lo es más, ya que en teoría podría resistir sin problemas un ataque directo por fuerza bruta, porque incluso que un supermegaordenador pudiera probar 1.000 billones de combinaciones por segundo (de billones europeos, de un millón de millones), un simple cálculo nos dice que para probar todas las contraseñas posibles de 60 dígitos con 95 caracteres distintos tardaría 4,05x10^91 años ...y teniendo en cuenta que la edad del universo se estima en 1,38x10^9 años, pues ya podemos imaginarnos la cantidad de "universos" que harían falta para hallar una sola contraseña.

En otro orden de cosas, hasta ahora el programa reconocía todos los caracteres imprimibles "normales", es decir, con valores ASCII enre 32 y 126, pero esto excluye los caracteres "especiales" que utilizamos el nuestro idioma o en otros regionales (como en mi caso la versión menorquina del catalán). Por tanto he añadido las cinco vocales con acento cerrado "á, é, í, ó, ú" y tres con acento abierto (à, è, ò), también las "ñ" minúscula y mayúscula, los diéresis en la "ü" y la "ï", el signo "º" para indicar "grados" y la letra minúscula "ç" (mi nombre la tiene al final, aunque no la uso en internet porque mucha gente confunde su sonido con una "c", en vez de como "s", y los navegadores me la cambian por signos raros).

...Ahora sólo falta encontrar un extraño bug que a veces, cuando le da la gana, me añade unos pocos caracteres adicionales aleatorios al final del cifrado/descifrado, y la cosa ya estará lista...

De todas formas, estoy seguro que este programita no es el "huevo de Colón", ni lo pretende. Sólo es un divertimento a añadir a la enorme lista de experiencias y montajes que pueden llevarse a cabo con el Arduino...


Saludos a todos

[Anilandro]

Bueno, ya tengo el programa "Arducrypt" acabado, y parece funcionar bien, sin bugs. También he acabado el programa monitor serie en Visual Basic "SSM". Ahora tiene algunos cambios externos que pueden verse en la imagen:

Ultima versión del SSM (Simple Serial Monitor), hecho en Visual Basic, que se adapta muy bien al programa Arducrypt




...Como por ejemplo medidores de longitud de texto en el superior de envío (Send) y el inferior de recibir (Receive). Ambos recuadros tienen además las funciones "Copy" y "Paste", hacia y desde el portapapeles, y también botones de borrado individual. En cuanto al manejo del puerto serie, es de lo más fácil, un desplegable para ver que ports tenemos activos en el ordenador y poder elegir uno, un recuadro para establecer la velocidad, un botón para refrescar los ports por si conectamos algo con posterioridad a arrancar el monitor, y el botón de ON-OFF para conectarse y desconectarse.

En la imagen anterior he codificado un texto 672 caracteres (más 4 de la contraseña "abr>"), cuyo resultado aparece en la ventana inferior, desde donde puede copiarse a un archivo de texto, correo electrónico, etc.

Otra cosa que he hecho ha sido probar el mismo programa Arducrypt en una placa Arduino NANO, aunque me he encontrado con el problema que el driver USB del UNO no reconocía esta placa. Parece ser incluso que hay problemas con versiones anteriores del NANO, que equipaban el FTDI FT232R, ya que la empresa fabricante ha modificado los drivers para que no funcionen con copias chinas, y por este motivo muchos fabricantes se han pasado a a otro chip, el CH340G.

El Arduino NANO con el programa Arducrypt cargado, funciona a las mil maravillas




...Encuentro esta información en Instructables, y también como bajar del fabricante chino el driver de este nuevo chip. Lo instalo y al acto el Windows lo reconoce, aunque ahora me sale con el COM-8 en vez del 3. Bien, cargo el programa Arducrypt en el NANO, arranco de nuevo el monitor, y se pone a funcionar a la primera, diría que cifra incluso más rápido que con el UNO... Pruebo varias velocidades del puerto serie, y funciona perfecto hasta 57.600 baunts, como también hacía con el UNO, aunque el programa Arducrypt interiormente está a 9600, y por lo tanto es necesario editarlo y recargarlo en el NANO. Pienso que tal vez una modificación interesante sería poder cambiarle la velocidad a través de órdenes del monitor serie...

Así que este pequeño proyecto, como dice el Perez Reverte, "ya está listo de papeles"... Cuando haga la página web colgaré los archivos, tanto del Arducrypt para el Arduino, como del monitor serie SSM para Windows.

Saludos a todos

[mister_electronico]

Otra forma interesante de encriptacion, es por ejemplo si tu y yo tenemos unas paginas de texto, y tu me quieres mandar un mensaje, tienes un programa que va buscando las posiciones que concuerdan con la posicion de la letra dentro de la pagina, y yo lo que voy recibiendo son mas que posiciones.
El que intercepta el mensaje solo recibe posiciones de no sabe que.
Ademas despues aunque acabes todas las paginas las posiciones no se repeterian por que el salto relativo ya no seria el mismo.

Algo parecido los alemanes lo hacian en la segunda guerra mundial.

Pienso que no habria maquina ni mente humana que pudiera descifrar esto.

Saludos.

[Anilandro]

Sí, este sistema se utilizaba mediante cualquier libro que tenían tanto el emisor como el receptor del mensaje. El texto cifrado era por ejemplo el número de página, de fila y columna, ...pero claro, si te adivinan que libro usas, ya te descifran cualquier cosa. De todas formas, sistemas indescifrables los hay. Si tu obtienes una secuencia de números realmente aleatorios y la compartes con el receptor, y para cifrar un mensaje haces una simple XOR bit a bit de cada carácter, mientras utilices la secuencia aleatoria una sola vez, el resultado es totalmente indescifrable, ya pueden meterse superordenadores o los futuros "cuánticos", que a menos que tengas la misma secuencia y apliques otro XOR, nada ni nadie puede reconstruir el mensaje original...

Los alemanes utilizaron un sistema parecido en sus transmisiones de teletipo entre el Estado Mayor y los generales de los distintos ejércitos. Las máquinas eran la Lorentz SZ-40, llamada Tunny (atún) en el argot aliado, y también la Siemens T52 "Sturgeon" (esturión). Estas máquinas funcionaban mediante rotores configurables mediante pequeñas plaquitas metálicas, que al girar generaban una secuencia pseudoaleatoria de ciclo muy largo. La señal generada se mezclaba en tiempo real con los códigos Baudot del teletipo y se transmitía, creando un cifrado de flujo, que era transmitido, recibido y pasado por la misma secuencia, pero en sentido contrario, en la máquina receptora...

Una Lorentz alemana de cifrado de flujo



Los aliados desconocían este tipo de transmisiones, que los radiooperadores llamaban "aullidos" por la forma como sonaban en los auriculares, y no se dieron cuenta de su significado hasta muy avanzada la guerra (años 1942-43). Entonces fue cuando se propusieron romper el cifrado, lo cual consiguieron a mediados de 1944 (durante el desembarco de Normandía) mediante el Colossus, el primer ordenador electrónico, capaz de comparar secuencias hasta encontrar la correcta... de hecho, a partir de entonces, Churchill se enteraba de las órdenes de Hitler antes que sus propios generales. Los computadores Colossus de Bletchley Park fueron destruidos tras la guerra (aunque el MI6 tuvo algunos funcionando secretamente hasta principios de los 50), pero gracias a un grupo de entusiastas, guiados por técnicos ya ancianos que participaron en su diseño en 1942, una de ellas se ha reconstruido y actualmente se muestra su funcionamiento a los visitantes de BP.

El computador electrónico inglés Colossus, con más de 2.000 válvulas de radio, que rompió el cifrado de la máquina Tunny




...De todas formas creo que sólo consiguieron romper el cifrado de la Lorentz, porque la Siemens se resistió a todos los intentos, a igual que ocurrió con la Sigaba americana, que fue utilizada en sus embajadas hasta principios de los años 60, aunque su funcionamiento era más parecido a la Enigma que a las llamadas "pescaditos" (la Tunny y la Sturgeon)...

Saludos...

[mister_electronico]

No se hay mucha literatura al respecto pero en algun documental que visto por ahi, y por lo que he leido por ahi tambien fue precisamente un doble espia español que trabaja para el servicio secreto britanico y a la vez para hitler, Juan Pujol García que gozaba de la confianza de los nazis el que le paso los dichos codigos al servicio britanico.

En fin a saber como fue....

Un saludo.

[mister_electronico]

La verdad es que este fue un personaje interesante...

https://en.wikipedia.org/wiki/Juan_Pujol_Garc%C3%ADa

Saludos.

[Anilandro]

Juan Pujol, el famoso "Garbo", el español doble agente que contribuyó al éxito del desembarco del Día D, al convencer al Alto Estado de Hitler que lo de Normandía sólo era un ataque de diversión y el verdadero vendría por el estrecho de Calé, donde presuntamente estaba acuartelado un gran ejército, que en realidad era ficticio, comandado por el carismático general George Patton...

Dos días después del desembarco Garbo seguía insistiendo en esta información, lo que retuvo a varias divisiones Panzer en Calé, que no comenzaron a llegar a Normandía hasta el cuarto día de invasión, lo cual probablemente la salvó o al menos evitó las enormes pérdidas que sin duda producirían los excelentes blindados alemanes.

Vi incluso por algún sitio el sistema de cifrado que utilizaba "Garbo" para pasar sus informaciones amañadas a los alemanes, pero era un procedimiento puramente manual, de lápiz y papel, por lo demás muy común entre los agentes de campo que no podían moverse con una pesada Enigma a cuestas, eso, aparte del peligro para la seguridad de toda la red de comunicaciones si los aliados la capturaban.

En realidad Garbo no tuvo nada que ver con la rotura de códigos de las Enigma o las máquinas Tunny y Sturgeon, de las que no tenía información alguna. La única filtración que había habido en este sentido fue en los años 30, antes de la guerra, en que el servicio secreto francés, a cambio de importantes sumas de dinero, obtuvo algunos manuales de uso e incluso un libro de códigos mensuales de Enigma de un funcionario alemán del departamento de cifra llamado Hans-Thilo Schmidt, aunque lamentablemente no figuraba lo más importante, ni el conexionado eléctrico ni el cableado de los rotores.

...En algunas reuniones entre ingleses, franceses y polacos, se compartió esta información, que al ser parcial no servía de mucho, aunque los polacos, encabezados por el matemático Rejewski, se callaban que ellos sí habían conseguido descifrar la Enigma militar e incluso habían deducido matemáticamente el cableado de los rotores. Sólo cuando vieron que la guerra se les echaba encima compartieron este secreto con franceses e ingleses, con el consabido enfado de estos que hasta entonces sólo habían podido descifrar la mucho más sencilla Enigma comercial, algunos de cuyos ejemplares tenía la España de Franco.

De todas formas, el tener la máquina pero sin las claves actualizadas, o viceversa, no servía para nada, y no podían obtener más material del "espía" Tilo Schmidt porque había sido descubierto. En cambio los matemáticos polacos sabían antes de su encuentro con los franceses que los alemanes añadían la contraseña de tres letras cifrada y escrita dos veces al principio de cada mensaje. El simple detalle que los sus criptoanalistas supieran que la primera letra en el mensaje en claro tenía que ser igual a la cuarta, la segunda a la quinta y la tercera a la sexta, les permitía eliminar la mayor cantidad de combinaciones, averiguar el orden de los rotores, saltarse la permutación del panel Stecker y romper en poco tiempo la clave diaria ...Y esto les había funcionado hasta que poco antes de la guerra los nazis cambiaron el procedimiento y dejaron de repetir la clave cifrada, con lo cual ellos se quedaron repentinamente a oscuras. La Enigma militar no volvería ser vencida hasta que lo consiguieron los expertos de Bletchley Park, en Milton Keynes, en Inglaterra, entre los cuales se encontraba el famoso Alan Turing...

Saludos