军事发展:秘密巨像

创建了英国秘密计算机Colossus,以显示使用Lorenz SZ系统加密的德国信件。长期以来,机器的存在一直是秘密的,除了开发人员外,只有一小部分人对此有所了解。 Colossus被认为是当时独特的计算机,其功能和大小均优于其他型号。



巨像的起源历史始于1940年。英国情报部门一直在该国寻找间谍,在收听广播的同时,员工能够截获不寻常的加密德国广播。消息不是使用通常的摩尔斯电码,而是使用包多电报码进行加密。该材料已发送到布莱奇利公园的政府法规和密码学校进行分析。新密码开始被称为“ Tunny”(英语“ tunny”-“ tuna”),密码系统本身收到了代号FISH。

为了对确定的密码进行详细研究,在Blechly Park中创建了一个特殊单位,该单位专门对“ Tanni”进行分析。解密过程非常缓慢,直到1941年,一位德国密码学家犯了个严重错误。他对请求进行了响应,以在同一密钥上重新传输长度约为4,500个字符的消息,但是第二次他略微减少了源文本。英国人截获了两个无线电报,这不仅使他们能够解密电报,而且获得了很长的加密序列。这项工作的结果是,专家发现德国装置是基于密码轮原理制造的,总数为



12。William Thomas Tutt(1917-2002)

根据获得的信息,可以手动解密某些Tanni消息。年轻的数学家William Thomas Tutte致力于破解机器代码。他使用Kasiski多字母密码的密码分析方法(搜索在加密文本中重复的字符组),发现关键字的长度为41个字符。 Tat将组件称为“ chi_1”。鉴于关键设备的复杂性,还有另一个psi_1组件。结果,该机器由“ psi”和“ chi”驱动器组成,每五个字符生成一个字符。通过XOR函数组合了键的组成部分,结果证明可以用以下方式为每个字符表示键K:“ K = chi oplus psi”



机器Lorenz SZ42

Tatom所做的工作使Bletchley Park研究小组能够在几个月内恢复加密机的逻辑结构。可以打开和阅读此类通讯。但是,此过程花费了太多时间,需要费力的计算,并且似乎没有效果。处理一封电报最多需要花费几周的体力劳动。为了快速解密,需要构建适当的设备。



汤米·

弗洛斯(1905-1998 1943年,汤米·弗洛斯和多莉山总邮局研究站的弗兰克·莫雷尔制造了一部特殊的希思·罗宾逊机器(以受欢迎的漫画英雄命名-奇怪机制的角色发明者)。该机器从打孔带和电子逻辑电路获得高速输入,用于计算洛伦茨磁盘的位置。希思·罗宾逊(Heath Robinson)允许解密“ Tanny”消息,但不是特别可靠,并且运行速度不够快。



希思·罗宾逊机

主要问题是两个穿孔带的精确同步,其中一个包含德国加密消息,而第二个则填充有由循环编码器磁盘的针组合产生的比特的循环重复序列。尽管光机械读取器以相当高的速度处理了一对穿孔带,但穿孔带纸仍被拉伸并导致同步失败和计算错误。



马克斯·纽曼(1897年-1984年)

解密需要加速的自动化,因此在著名的英国数学家马克斯·纽曼(Max Newman)的领导下,在布莱奇利公园创建了一个特殊的部门。1943年,这种结构的员工与Tommy Flowers一起设计了一种全新的解密机,称为Colossus。



巨像-第1部分



巨像-第2部分

自1944年以来,在巨人的帮助下,德国军事司令部最高梯队的通信进行了解密和尸检。由于可靠的电子计算机的速度,解密消息的时间从几周减少到只有2-3个小时。 Colossus是当时最大的计算机,它使用了1,500个电子管的功率,每秒可处理5,000个字符。由于电灯操作的特殊性,一旦计算机投入运行,直到二战结束时它们才关闭。该设备的内存非常有限,因此,您需要围成一圈读取消息磁带,以确保连续的数字数据流。在五秒钟之内,巨像可以读取一条长度为25,000个字符的消息,最多占用10页印刷文本。

Colossus将消息中的两个通道字符元素与密钥流中的等效元素进行了比较。每次从磁带开始重新读取一条消息时,该键都会前进一个位置。当设备找到匹配项时,该位置的钥匙被认为是正确的,并为此获得了一个分数。 4-5分钟后,电子计数器开始加分。前灯面板上显示了数十万个单位。帐户变得足够大后,打印设备会打印出相应的磁盘位置,以获取提供该帐户的密钥。



Colossus的运营商

转换为现代计算机后,Colossus的性能将相当于频率约为5.8 MHz的处理器。但是,仍然无法将Colossus称为成熟的计算机。在这个秘密设备中,有执行数字功能的电子电路,但是没有电子存储器。数据存储在封闭的穿孔带上,穿孔带以80 km / h的速度移动。

使用巨像帮助破译了来自德国高级指挥部的总计超过6300万个被拦截的电报信号。

巨像的成功启发了英国人创造了第二个模型。 1944年,艾伦·威廉·马克·库姆斯(Allen William Mark Coombs)加入了纽曼与鲜花团队。科学家们共同创造了一个更高级的计算机-Colossus Mark II。该设备的尺寸是其前代产品的五倍左右,其特点是速度提高,总计约2500个电子管,并提供了编程的机会。在这方面,Colossus II通常被认为是世界上第一台电子可编程计算机。



巨像二世

1945年,巨像计算机的成功开始逐渐消失。这种高度为2-3 m,总长度约为5.5 m的大型机器是由8个不同宽度的大型双面安装机架组成的复合体,专门用于某些任务,并且通用性相同。此外,英国最高领导人也竭尽全力向苏联隐藏其强大的解密能力。结果,根据温斯顿·丘吉尔(Winston Churchill)的个人指示,巨像被拆散并“秘密”藏在印章下。 1945年,十分之八的汽车被完全拆除。

剩下的两个模型首先发送到伦敦,然后发送到切尔滕纳姆市。他们转而使用英国的加密情报服务-政府通信总部(GCHQ)。十五年来,计算机被秘密用于培训和辅助加密任务。但是直到60年代,最后两个模型才被拆除。此外,Colossus计算机的电路图也被破坏。多年来,该项目一直处于最严格的保密状态。

自70年代中期以来,关于巨像的一些零碎信息开始逐渐出现在报纸上。

1994年,由托尼·萨利(Tony Sale)领导的一群热心工程师开始使用几张照片以及幸存的项目参与者的录音,故事和素描来复制该机器的可行副本。巨像的修复在布莱奇利公园的F座进行。第一个具有工作模式的视频是在1997年录制的。但是直到2008年,计算机才完全恢复。



Tony Sale(1931-2011)

据Tony Sale称,还原的Colossus模型以具有Pentium 2处理器和必要软件的笔记本电脑的速度来解密消息。并且这考虑到了如此稳定的时差。

2000年,英国当局正式解密了1945年有关密码机和巨像机启用的技术报告。 GCHQ情报机构向Kew的可公开访问的国家档案馆(公共档案室)提交了大量文件。



国家计算机博物馆

由于Colossus的修复,国家计算机博物馆(也位于布莱奇利公园)于2007年开放。



Bletchley Park

关于英国巨像的神话

鉴于该项目的机密性以及该设备缺乏完整的信息,其历史上的空白逐渐被各种神话所填补。以下是对其中四个的反驳。

神话1.巨像是世界上第一台数字计算机。
尽管Colossus在许多方面确实是一个独特的发展,但它并不是第一台计算机。为了获得这一冠军头衔,可以竞争:德国发明家Konrad Zuse(Konrad Zuse)与Z3以及爱荷华大学的John John Atanasov(John Vincent Atanasoff)的工作人员和他的研究生Clifford Berry(Clifford Berry)以及一台计算机BC(Atanasoff Berry Computer)。

神话2.数学家艾伦·图灵本人曾参与建造巨像。
由于艾伦·图灵(Alan Turing)在同一领域工作并破译了恩尼格玛(Enigma),他的确熟悉Colossus项目。但是,他没有直接参与此计算机的开发。

神话3.英国人几乎阅读了所有Enigma加密的德国信件。
纳粹德国不仅使用Enigma加密邮件,而且德国人还使用其他加密设备。英国人能够从这台机器的所有秘密信件中解脱出来。

误解4.功能强大的Colossus可编程计算机提供了Enigma键的快速打开。
创建Colossus并不是为了破解Enigma密钥,而是为了打开Lorenz SZ电报编码器,该编码器是希特勒与第三帝国高层司令员的私人秘密信件。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN393987/


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