Ander artikels in die reeks:
- Geskiedenis van die aflos
- Geskiedenis van elektroniese rekenaars
- Geskiedenis van die transistor
- Internet geskiedenis
In 1938 het die hoof van die Britse geheime intelligensie stilweg 'n landgoed van 24 hektaar 80 myl van Londen gekoop. Dit was geleë op die kruispunt van spoorweë van Londen noord en van Oxford in die weste tot Cambridge in die ooste, en was die perfekte ligging vir 'n organisasie wat niemand veronderstel was om te sien nie, maar tog binne maklike bereik van meeste van die belangrike sentrums geleë. van kennis.en Britse owerhede. Die eiendom bekend as , het die Britse sentrum geword vir die breek van syfers tydens die Tweede Wêreldoorlog. Dit is miskien die enigste plek ter wêreld wat bekend is vir sy betrokkenheid by kriptografie.
tannie
In die somer van 1941 was daar reeds in Bletchley gewerk om die bekende Enigma-syfermasjien wat deur die Duitse weermag en vloot gebruik word, te kraak. As jy die film oor die Britse kodebrekers gekyk het, dan het hulle oor Enigma gepraat, maar ons gaan nie hier daaroor uitbrei nie – want kort ná die inval in die Sowjetunie het Bletchley die oordrag van boodskappe met ’n nuwe tipe enkripsie ontdek.
Kriptontleders het gou uitgepluis wat die algemene aard is van die masjien wat hulle gebruik het om boodskappe oor te dra, wat hulle die bynaam "Tunny" genoem het.
Anders as Enigma, wie se boodskappe met die hand ontsyfer moes word, het Tunny direk aan die teletipe gekoppel. Die teletipe masjien het elke karakter wat deur die operateur ingevoer is omgeskakel in 'n stroom kolletjies en kruisies (soortgelyk aan Morsekode kolletjies en strepies) in standaard met vyf karakters per letter. Dit was ongeënkripteerde teks. Tunny het twaalf wiele gelyktydig gebruik om haar eie parallelle stroom kolletjies en kruise te skep: die sleutel. Sy het toe 'n sleutel by die boodskap gevoeg, wat 'n syferteks produseer wat oor die lug oorgedra word. Die optelling is in binêre rekenkunde gedoen, waar kolletjies ooreenstem met nulle, en kruisies ooreenstem met ene:
+ = 0 0 0
+ = 0 1 1
+ = 1 1 0
Nog 'n Tunny aan die ontvanger se kant met dieselfde instellings sal dieselfde sleutel gee en dit by die geënkripteerde boodskap voeg om die oorspronklike te gee, wat deur die ontvanger se teletipe op papier gedruk is. Kom ons sê ons het 'n boodskap: "dot plus dot dot plus". In getalle sal dit 01001 wees. Kom ons voeg 'n ewekansige sleutel by: 11010. 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 0, 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, dus kry ons die syferteks 10011. Deur die sleutel weer by te voeg, kan die oorspronklike boodskap herstel word. Kom ons kyk: 1 + 1 = 0, 1 + 0 = 1, 0 + 0 = 0, 1 + 1 = 0, 0 + 1 = 1, ons kry 01001.
Om Tunny se werk te ontleed is vergemaklik deur die feit dat senders in die vroeë maande van die gebruik daarvan wielinstellings deurgegee het om te gebruik voordat hulle 'n boodskap gestuur het. Later het die Duitsers kodeboeke met voorafbepaalde wielinstellings vrygestel, en die sender hoef net 'n kode te stuur waarmee die ontvanger die gewenste wielstelling in die boek kon vind. Hulle het uiteindelik die kodeboeke daagliks verander, wat veroorsaak het dat Bletchley elke oggend die kodewielinstellings moes hack.
Interessant genoeg het kriptanaliste die Tunny-funksie uitgepluis op grond van die ligging van die stuur- en ontvangstasies. Dit het die senuweesentrums van die Duitse opperbevel verbind met die weermag- en weermaggroepbevelvoerders op verskeie Europese militêre fronte, van die besette Frankryk tot die Russiese steppe. Dit was 'n aanloklike taak: Tunny se hack het direkte toegang tot die vyand se voornemens en vermoëns op die hoogste vlak beloof.
Toe, deur 'n kombinasie van die foute van Duitse operateurs, slinkse en hardnekkige vasberadenheid, het die jong wiskundige het veel verder gegaan as blote gevolgtrekkings oor Tunney se werk. Sonder om die masjien self te sien, het hy sy interne struktuur ten volle bepaal. Hy het logies die moontlike posisies van elke wiel (wat elkeen sy eie priemgetal gehad het) afgelei en hoe presies die rangskikking van die wiele die sleutel gegenereer het. Gewapen met hierdie inligting het Bletchley replikas van die Tunny gebou wat gebruik kan word om boodskappe te ontsyfer sodra die wiele behoorlik ingestel is.
12 wiele van die sleutel tot die Lorenz-syfermasjien bekend as Tunny
Heath Robinson
Teen die einde van 1942 het Tat voortgegaan om Tanni aan te val en 'n spesiale strategie hiervoor ontwikkel. Dit was gebaseer op die konsep van delta: modulo 2 som van een sein in 'n boodskap (punt of kruis, 0 of 1) met die volgende een. Hy het besef dat daar weens die intermitterende beweging van Tunny se wiele 'n verband tussen die delta van die syferteks en die delta van die sleutelteks was: hulle moes saam verander. So as jy die syferteks vergelyk met die sleutelteks wat op verskillende wielinstellings geskep is, kan jy die delta vir elkeen bereken en die aantal wedstryde tel. Veel meer as 50% treffers behoort 'n potensiële kandidaat vir 'n regte boodskapsleutel te merk. Die idee was in teorie goed, maar dit was onmoontlik om dit in die praktyk toe te pas, aangesien dit 2400 slaags vir elke boodskap vereis het om alle moontlike instellings na te gaan.
Tut het die probleem na 'n ander wiskundige, Max Newman, geneem, wat hoof was van 'n departement by Bletchley, wat almal "newmania" genoem het. Newman was op die oog af 'n onwaarskynlike keuse om die sensitiewe Britse intelligensie-organisasie te lei, aangesien sy pa van Duitsland was. Dit het egter onwaarskynlik gelyk dat hy vir Hitler sou spioeneer, aangesien sy familie Joods was. Hy was so bekommerd oor die vordering van Hitler se oorheersing in Europa dat hy sy gesin kort ná die ineenstorting van Frankryk in 1940 na die veiligheid van New York verskuif het en vir 'n tyd lank oorweeg het om self na Princeton te verhuis.
Max Newman
Dit het so gebeur dat Newman die idee gehad het om te werk aan die berekeninge wat deur Tata se metode vereis word - deur die skepping van 'n masjien. Bletchley was reeds gewoond daaraan om masjiene vir kriptanalise te gebruik. Dit is hoe Enigma geknak is. Maar Newman het 'n spesifieke elektroniese toestel bedink om op die Tunney-syfer te werk. Voor die oorlog het hy by Cambridge skoolgehou (een van sy studente was Alan Turing), en het geweet van die elektroniese tellers wat deur Wynn-Williams gebou is om deeltjies by die Cavendish te tel. Die idee was dit: as jy twee bande gesinchroniseer wat in 'n lus gesluit is, teen hoë spoed blaai, waarvan een 'n sleutel en die ander 'n geënkripteerde boodskap sal hê, en elke element as 'n verwerker beskou wat deltas tel, dan kan 'n elektroniese teller optel die resultate op. Deur die eindtelling aan die einde van elke lopie te lees, was dit moontlik om te besluit of hierdie sleutel 'n potensiële een was of nie.
Dit het so gebeur dat 'n groep ingenieurs met die regte ervaring net bestaan het. Onder hulle was Winn-Williams self. Turing het Wynn-Williams van die Radar Lab in Malvern gewerf om te help bou aan 'n nuwe rotor vir 'n Enigma-dekoderingsmasjien wat elektronika gebruik om draaie te tel. Hy is met hierdie en nog 'n Enigma-projek bygestaan deur drie ingenieurs van die Dollis Hill Posnavorsingstasie: William Chandler, Sidney Broadhurst en Tommy Flowers (onthou dat die British Post 'n hoëtegnologie-organisasie was, en nie net vir papierpos verantwoordelik was nie, maar en vir telegrafie en telefonie). Albei projekte het misluk en die mans is sonder werk gelaat. Newman het hulle versamel. Hy het Flowers in beheer geplaas van 'n span wat besig was om 'n "kombineerder" te bou wat delta's sou tel en die resultaat sou voer aan 'n teller waaraan Wynn-Williams gewerk het.
Newman het die ingenieurs aangehou om die masjiene te bou, en die Vroue-afdeling van die Royal Navy het sy boodskapmasjiene bestuur. Die regering het hoë leiersposisies net aan mans toevertrou, en vroue het goeie werk as tellers in Bletchley gedoen - hulle was besig met beide transkripsie van boodskappe en dekodering-instellings. Hulle het baie organies daarin geslaag om van klerklike werk te beweeg na die versorging van die masjiene wat hul werk outomatiseer. Hulle het ligsinnig hul saalmotor genoem "', Britse ekwivalent [Albei was illustreerders-spotprenttekenaars wat uiters komplekse, omslagtige en ingewikkelde toestelle uitgebeeld het wat baie eenvoudige funksies verrig het / ongeveer. vertaal].
Die "Ou Robinson" motor, baie soortgelyk aan sy voorganger, die "Heath Robinson" motor
En inderdaad, "Heath Robinson", in teorie redelik betroubaar, het in die praktyk aan ernstige probleme gely. Die belangrikste ding was die behoefte aan perfekte sinchronisasie van die twee bande - die syferteks en die sleutelteks. Enige rek of gly van enige van die films het die hele gedeelte onbruikbaar gemaak. Om die risiko van foute te verminder, het die masjien nie meer as 2000 karakters per sekonde verwerk nie, hoewel bande vinniger kon werk. Flowers, wat teësinnig saamgestem het met die werk van die Heath Robinson-projek, het geglo dat daar 'n beter manier was: 'n masjien wat feitlik geheel en al uit elektroniese komponente gebou is.
Colossus
Thomas Flowers het vanaf 1930 as ingenieur in die navorsingsafdeling van die British Post gewerk, waar hy aanvanklik gewerk het aan die ondersoek van verkeerde en mislukte verbindings in nuwe outomatiese telefoonsentrales. Dit het hom laat dink oor hoe om 'n verbeterde weergawe van die telefoonstelsel te skep, en teen 1935 het hy begin om die vervanging van die elektromeganiese komponente van die stelsel, soos relais, met elektroniese komponente te bepleit. Hierdie doelwit het sy hele toekomstige loopbaan bepaal.
Tommy Flowers, omstreeks 1940
Die meeste ingenieurs het elektroniese komponente gekritiseer omdat dit kieskeurig en onbetroubaar is wanneer dit op groot skaal gebruik word, maar Flowers het getoon dat wanneer dit voortdurend gebruik word en teen baie laer kragte as wat verwag is, vakuumbuise eintlik verstommende lang lewensduur toon. Hy het sy idees bewys deur al die terminale wat die kommunikasietoon aangegee het op 'n skakelaar wat 1000 lyne bedien het, met lampe te vervang; in totaal was daar 3-4 duisend van hulle. Hierdie installasie is in 1939 in werklike werk van stapel gestuur. In dieselfde tydperk het hy geëksperimenteer met die vervanging van die aflosregisters wat telefoonnommers stoor met elektroniese relais.
Flowers het geglo dat die Heath Robinson wat hy gehuur is om te bou, ernstig gebrekkig was, en dat hy 'n baie beter werk kon doen met meer lampe en minder meganiese onderdele. In Februarie 1943 het hy 'n alternatiewe ontwerp van die masjien na Newman gebring. Blomme het slim ontslae geraak van die film met die sleutel, wat die sinchronisasieprobleem uitgeskakel het. Sy masjien was veronderstel om sleutelteks dadelik te genereer. Sy moes Tunny elektronies simuleer, deur al die wielinstellings gaan en elkeen met die syferteks vergelyk en die waarskynlike passings neerskryf. Hy het bereken dat so 'n benadering die gebruik van ongeveer 1500 XNUMX vakuumbuise sou verg.
Newman en die res van Bletchley se leierskap was skepties oor die voorstel. Soos die meeste van Flowers se tydgenote het hulle getwyfel of elektronika op so 'n skaal laat werk kan word. Buitendien, selfs al kon dit werk, het hulle getwyfel dat so 'n masjien betyds gebou kon word om bruikbaar in oorlog te wees.
Flowers se baas by Dollis Hill het hom wel die trekpas gegee om 'n span saam te stel om hierdie elektroniese monster te bou - Flowers was dalk nie heeltemal opreg in die beskrywing van hoe Bletchley van sy idee gehou het nie (Volgens Andrew Hodges het Flowers aan sy baas, Gordon Radley gesê , dat die projek Bletchley se kritiese werk was, en Radley het reeds van Churchill gehoor dat Bletchley se werk 'n absolute prioriteit was). Benewens Flowers, het Sidney Broadhurst en William Chandler 'n groot rol in die ontwikkeling van die stelsel gespeel, en die hele idee het byna 50 mense in diens gehad, die helfte van die hulpbronne van Dollis Hill. Die span is geïnspireer deur presedente wat in telefonie gebruik word: tellers, vertakkingslogika, toerusting vir roetering en sein, en toerusting vir periodieke metings van die toestand van toerusting. Broathurst was 'n meester van sulke elektromeganiese stroombane, terwyl Flowers en Chandler elektroniese kundiges was wat verstaan het hoe om konsepte van die wêreld van relais na die wêreld van kleppe oor te dra. Teen vroeg in 1944 het die span 'n werkende model by Bletchley gehad. Die reusagtige masjien is "Colossus" genoem, en het vinnig bewys dat dit "Heath Robinson" kan oortref deur 5000 XNUMX karakters per sekonde betroubaar te verwerk.
Newman en die res van die leierskap by Bletchley het vinnig besef dat hulle 'n fout gemaak het om Flowers af te wys. In Februarie 1944 het hulle nog 12 Kolosse bestel, wat veronderstel was om teen 1 Junie in diens te wees - die inval in Frankryk is vir hierdie datum beplan, hoewel Flowers dit natuurlik nie geweet het nie. Flowers het reguit gesê dit is onmoontlik, maar met heldhaftige pogings het sy span daarin geslaag om 'n tweede motor teen 31 Mei af te lewer, waarin 'n nuwe lid van die span, Alan Coombs, baie verbeterings aangebring het.
Die hersiene uitleg, bekend as die Mark II, het die sukses van die eerste masjien voortgesit. Benewens die filmtoevoerstelsel het dit uit 2400 12 lampe, 800 draaiskakelaars, XNUMX relais en 'n elektriese tikmasjien bestaan.
Kolossus Mark II
Dit was aanpasbaar en buigsaam genoeg om 'n verskeidenheid take te hanteer. Na installasie het elkeen van die vrouespanne hul Colossus gestem om sekere probleme op te los. ’n Skakelbord, soortgelyk aan ’n telefoonoperateur se paneel, was nodig om elektroniese ringe op te stel wat Tunny se wiele nageboots het. 'n Stel skakelaars het operateurs toegelaat om enige aantal funksionele apparate op te stel wat twee strome data verwerk: 'n eksterne film en 'n interne sein wat deur die ringe gegenereer word. Deur 'n stel verskillende logiese elemente te kombineer, kan "Kolossus" arbitrêre Boole-funksies op grond van die data bereken, dit wil sê sulke funksies wat 0 of 1 sal gee. Elke eenheid het die "Kolossus"-teller verhoog. 'n Afsonderlike beheerapparaat het vertakkingsbesluite geneem op grond van die toestand van die teller - byvoorbeeld om die afvoer te stop en te druk as die tellerwaarde 1000 oorskry.
Skakel paneel vir die instelling van "Kolossus"
Kom ons neem aan dat die Colossus 'n algemene programmeerbare rekenaar in die moderne sin sou wees. Hy kon logieserwys twee strome data kombineer - een op band en een wat deur ringtellers gegenereer word - en tel die aantal data wat teëgekom is, en dit is dit. Baie van die "programmering" van die Kolossus is op papier gedoen, met operateurs wat 'n besluitboom uitgevoer het wat deur ontleders voorberei is: sê, "as die stelseluitset minder as X is, stel konfigurasie B en voer Y uit, anders voer Z uit."
Hoëvlak blokdiagram vir "Kolossus"
Nietemin kon "Kolossus" die taak wat aan hom opgedra is, heel goed oplos. Anders as die Atanasoff-Berry-rekenaar, was Colossus uiters vinnig - dit kon 25000 XNUMX karakters per sekonde verwerk, wat elkeen verskeie Boole-bewerkings kan vereis. Die Mark II is vyf keer vinniger as die Mark I, terwyl dit terselfdertyd vyf verskillende afdelings van die film lees en verwerk. Dit het geweier om die hele stelsel te verbind met stadige elektromeganiese I / O-toestelle, met behulp van fotoselle (geneem uit lugafweer ) om inkomende bande te lees, en 'n register om tikmasjienuitvoer te buffer. Die leier van die span wat die Colossus in die 1990's gerestoureer het, het gewys dat hy steeds maklik beter kan presteer as 'n 1995 Pentium-gebaseerde rekenaar in sy besigheid.
Hierdie kragtige woordverwerkingsmasjien het die middelpunt geword van 'n projek om die Tunny-kode te breek. Voor die einde van die oorlog is nog tien Mark II's gebou, waarvan die panele een stuk per maand gestempel is deur werkers by 'n posfabriek in Birmingham, wat geen idee gehad het wat hulle maak nie, en dan is dit in Bletchley aanmekaar gesit. Een ontstoke amptenaar van die Ministerie van Voorsiening het, nadat hy nog 'n versoek vir 'n duisend spesiale kleppe ontvang het, gevra of die poswerkers hulle op die Duitsers skiet. Op hierdie industriële manier, en nie deur die handsamestelling van 'n individuele projek nie, sal die volgende rekenaar nie vroeër as die 1950's vervaardig word nie. Blomme het elke Kolossus opdrag gegee om tot aan die einde van die oorlog dag en nag te werk om die kleppe te beskerm. Hulle staan stil gloeiend in die donker, warm die nat Britse winter op en wag geduldig vir instruksies totdat die dag aanbreek dat hulle nie meer nodig is nie.
Sluier van Stilte
Natuurlike entoesiasme vir die intrige drama wat by Bletchley afgespeel het, het gelei tot 'n oordrywing van die militêre prestasies van hierdie organisasie. Dit is verskriklik absurd om te insinueer hoe die film dit doen.”[The Imitation Game] dat die Britse beskawing sou ophou bestaan as nie vir Alan Turing nie. “Kolossus”, het blykbaar geen effek op die verloop van die oorlog in Europa gehad nie. Sy mees gepubliseerde prestasie was om te bewys dat die 1944 Normandiese landingsmisleiding gewerk het. Boodskappe wat deur Tunney ontvang is, het aangedui dat die Geallieerdes Hitler en sy bevel suksesvol oortuig het dat die werklike aanval verder oos sou kom, by die Pas de Calais. Bemoedigende inligting, maar dit is onwaarskynlik dat die afname in die vlak van kortisol in die bloed van die geallieerde bevel gehelp het om die oorlog te wen.
Aan die ander kant was die tegnologiese vooruitgang wat Colossus ingestel het, onmiskenbaar. Maar die wêreld sal vir 'n rukkie nie weet nie. Churchill het beveel dat alle Kolosse wat aan die einde van die wedstryd bestaan het, uitmekaar gehaal word en die geheim van hul toestel saam met hulle na die stortingsterrein gestuur word. Twee voertuie het op een of ander manier hierdie doodsvonnis oorleef en tot die 1960's in die geledere van Britse intelligensie gebly. Maar selfs toe het die Britse regering nie die sluier van stilte oor die werk in Bletchley gelig nie. Dit was eers in die 1970's dat die bestaan daarvan openbare kennis geword het.
Die besluit om alle bespreking van die werk wat by Bletchley Park uitgevoer word permanent te verbied, kan beskryf word as oorversigtigheid aan die kant van die Britse regering. Maar vir Flowers was dit ’n persoonlike tragedie. Ontneem van al die meriete en aansien van die uitvinder van die Kolossus, het hy ontevredenheid en frustrasie gely toe sy voortdurende pogings om relais met elektronika in die Britse telefoonstelsel te vervang voortdurend geblokkeer is. As hy sy prestasie met die voorbeeld van "Kolossus" kon demonstreer, sou hy die nodige invloed hê om sy droom te verwesenlik. Maar teen die tyd dat sy prestasies bekend geword het, het Flowers lankal afgetree en kon niks beïnvloed nie.
'n Paar elektroniese rekenaar-entoesiaste wat oor die wêreld versprei is, het gely onder soortgelyke probleme met die geheimhouding rondom die Kolossus en die gebrek aan bewyse vir die lewensvatbaarheid van hierdie benadering. Elektromeganiese berekeninge kan vir 'n geruime tyd die belangrikste ding bly. Maar daar was 'n ander projek wat die weg sou baan vir die oorheersing van elektroniese rekenaars. Alhoewel dit ook die gevolg was van geheime militêre ontwikkelings, is dit nie na die oorlog weggesteek nie, maar is inteendeel met die grootste selfvertroue aan die wêreld geopenbaar, onder die naam ENIAC.
Wat om te lees:
• Jack Copeland, red. Colossus: The Secrets of Bletchley Park's Codebreaking Computers (2006)
• Thomas H. Flowers, "The Design of Colossus," Annals of the History of Computing, Julie 1983
• Andrew Hodges, Alan Turing: The Enigma (1983)
Bron: will.com