Enigma : Un projet B2B retro-fit
3DJeux, partenaire d’IOT-Spectrum, produit et vend du matériel pour les joueurs et les collectionneurs, en s’appuyant sur l’impression 3D.
Parmi les produits proposés, nous trouvons une machine Enigma décorative. Célèbre machine de cryptographie des forces armées allemandes durant la Seconde Guerre mondiale, elle chiffrait leurs communications et déjouait un certain temps les efforts des alliés. Des cryptologues polonais en avaient percé une partie du fonctionnement avant la guerre, et ils avaient transmis leurs travaux aux Britanniques et aux Français. À Bletchley Park, les équipes alliées, dont Alan Turing, poursuivirent le décryptage ; la Bombe les aidait à retrouver les réglages d’Enigma. Ces travaux fournirent aux Alliés des renseignements décisifs et contribuèrent au développement de l’informatique.
Le projet
Cherchant la meilleure piste d’évolution de la gamme 3DJeux, nous avons choisi de créer une carte électronique retro-fit fournissant à la maquette une capacité de chiffrement d’Enigma.
Pour être fonctionnelle, cette carte devait avoir les caractéristiques suivantes :
- Pouvoir facilement s’adapter au design mécanique de la maquette existante, ce qui limite les modifications des modèles 3D,
- Utiliser des composants électroniques modernes, faciles à approvisionner en 2026,
- Rentrer dans un budget raisonnable pour garder un produit attractif.
Côté conception, nous avons retenu ces choix :
- Nous concevons deux circuits imprimés reliés par une nappe, l’un pour le clavier et l’autre pour l’affichage,
- Le système s’articule autour d’un microcontrôleur qui exécute un simulateur Enigma,
- Le comportement des rotors est uniquement simulé : la mise à jour ne lit ni ne modifie leur position,
- Nous n’implémentons pas le panneau de permutation frontal dans un premier temps ; nous l’ajouterons en simulation logicielle plus tard.
Limiter les interactions mécaniques à la gestion des touches réduit la complexité et les coûts d’une première itération produit. Nous pourrons réévaluer ces choix dans une seconde version, selon le succès de la première.
Les défis
Si la prémisse de base est simple, ajouter une carte électronique à un produit existant, les défis associés sont nombreux, des problématiques mécaniques aux questions logicielles.
Les contraintes mécaniques
La carte devait s’intégrer au boîtier de la maquette existante, sans en modifier le design extérieur. Cette contrainte a conduit à la conception sur deux circuits imprimés reliés par une nappe : l’un se fixe sous le clavier, l’autre sous l’affichage, et chacun doit se visser sur les éléments du boîtier existant avec un minimum de modifications.
Simuler Enigma dans le firmware
Pour des raisons de complexité et de coût, sur la maquette, les rotors tournent librement : l’électronique ne lit ni ne modifie leur position. L’essentiel du comportement cryptographique, les rotors et le tambour, est donc entièrement simulé par le firmware. Le logiciel interprète chaque frappe, calcule la lettre chiffrée et l’affiche : il reproduit le comportement de la machine d’origine.
Une expérience simple à utiliser
Cela pose aussi la question de la configuration de la machine. Comme la position des rotors n’est pas lue, il faut un autre procédé pour que l’utilisateur sélectionne le chiffrement désiré.
Le produit s’adresse à des collectionneurs et à des joueurs, pas à des ingénieurs. La configuration, qui fixe les positions des rotors et des interrupteurs, doit rester simple et intuitive, sans manuel d’ingénieur.
Nous avons donc écrit une procédure qui utilise le clavier et l’affichage :
- L’utilisateur appuie simultanément sur R, O et T. Cela démarre le mode configuration, dont l’état est retourné par l’afficheur.
- L’utilisateur suit la procédure et sélectionne le réflecteur, les rotors et leur configuration,
- La machine repasse en mode normal en fin de procédure, avec la nouvelle configuration de chiffrement demandée.
Protéger la propriété intellectuelle
La carte et son firmware constituent une valeur ajoutée importante pour le partenaire : copier le circuit ne devait pas permettre de dupliquer le produit.
L’architecture du microcontrôleur utilisé (RP2350) expose le programme à la copie, car sa mémoire flash est externe. Le firmware est donc chiffré et le module démarre en secure boot (avec signature obligatoire du code par clé privée), conformément aux recommandations de la Raspberry Pi Foundation. Le débogage JTAG est aussi protégé et inaccessible sans une clé unique.
Le module devient ainsi quasiment impossible à cloner.
Les contraintes B2B
Le produit s’insère dans une gamme commerciale :
- il devait utiliser des composants modernes faciles à approvisionner en 2026,
- tenir un budget attractif,
- permettre une production en petites séries avec assemblage, tests et flashage de chaque unité,
- permettre une identification et un suivi de chaque produit.
Le module devait aussi rester évolutif, pour accueillir plus tard de nouvelles fonctionnalités (par exemple la simulation du panneau de permutation).
Le process
Le projet a suivi un parcours complet, de la spécification à la production, avec une itération rapide à chaque étape :
- Spécification avec le partenaire : définition du périmètre fonctionnel, des contraintes mécaniques et du budget cible, avec 3DJeux ;
- Conception électronique : une carte dédiée autour du RP2350 (le microcontrôleur du Raspberry Pi Pico 2), découpée en deux circuits imprimés : clavier et affichage, reliés par une nappe, pour s’adapter à la mécanique existante ;
- Prototypage hardware rapide : notre atelier de prototypage interne a validé la solution en une semaine : premiers circuits fabriqués, montés et testés ;
- Firmware Rust : le simulateur Enigma est développé en Rust, sur le framework asynchrone Embassy, en TDD : chaque comportement est d’abord couvert par un test, ce qui donne un firmware fiable, rapide et maintenable. Le secure boot et le chiffrement du firmware complètent la sécurisation ;
- Intégration mécanique : adaptation au boîtier de la maquette : impression 3D d’éléments de fixation et usinage au besoin ;
- Production : assemblage, tests et flashage de chaque unité, en petites séries.
Le résultat
Nous avons validé le prototype complet en deux semaines. Comptées les commandes de composants et leurs délais de livraison, l’ensemble du projet, de la spécification aux premières séries produites, a tenu en moins de dix semaines, avec un temps de travail partiel compris entre un et quatre jours par semaine.
Le module est conçu, produit et vendu au partenaire, qui l’intègre à son offre commerciale. La photo ci-dessus présente la partie électronique du produit ; l’intégration mécanique finale revient à 3DJeux et sera mise en avant lors de la mise à jour du modèle.
IOT-Spectrum a réalisé toutes les étapes de ce projet, de la spécification à la production en petites séries, sans sous-traiter une partie du développement.