Ostali članci iz serije:
- Istorija štafete
- Istorija elektronskih računara
- Istorija tranzistora
- Internet istorija
Godine 1938., šef britanske tajne obavještajne službe u tišini je kupio imanje od 24 hektara 80 milja od Londona. Nalazio se na raskršću željezničkih puteva od sjevera Londona i od Oksforda na zapadu do Kembridža na istoku, i bio je savršena lokacija za organizaciju koju niko nije trebao vidjeti, a ipak se nalazio nadomak većine važnih centara. znanja i britanskih vlasti. Imovina poznata kao , postao britanski centar za razbijanje šifri tokom Drugog svetskog rata. Ovo je možda jedino mjesto na svijetu poznato po svom angažmanu u kriptografiji.
Tunney
U ljeto 1941. u Bletchleyju je već bio u punom jeku posao na razbijanju čuvene mašine za šifriranje Enigma koju su koristile njemačka vojska i mornarica. Ako ste gledali film o britanskim razbijačima šifri, onda su govorili o Enigmi, ali mi to ovdje nećemo širiti - jer je Bletchley ubrzo nakon invazije na Sovjetski Savez otkrio prijenos poruka s novom vrstom šifriranja.
Kriptoanalitičari su ubrzo shvatili opštu prirodu mašine koju su koristili za prenos poruka, a koju su nazvali "Tunny".
Za razliku od Enigme, čije su poruke morale da se dešifruju ručno, Tunny se povezao direktno na teletip. Teletip mašina je konvertovala svaki znak koji je operater uneo u niz tačaka i krstova (slično tačkama i crticama Morzeove azbuke) u standardu sa pet znakova po slovu. Bio je to nešifrovan tekst. Tunny je koristila dvanaest kotača odjednom da stvori svoj vlastiti paralelni tok tačaka i križeva: ključ. Zatim je poruci dodala ključ, stvarajući šifrirani tekst koji se prenosi u zraku. Sabiranje je obavljeno u binarnoj aritmetici, gdje su tačke odgovarale nulama, a križići jedinicama:
0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 1 = 0
Drugi Tunny na strani prijemnika sa istim postavkama bi dao isti ključ i dodao ga šifrovanoj poruci da bi dao original, koji je odštampan na papiru putem teletipa prijemnika. Recimo da imamo poruku: "tačka plus tačka plus". U brojevima će biti 01001. Dodajmo slučajni ključ: 11010. 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 0, 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, tako da dobijemo šifrirani tekst 10011. Ponovnim dodavanjem ključa može se vratiti originalna poruka. Provjerimo: 1 + 1 = 0, 1 + 0 = 1, 0 + 0 = 0, 1 + 1 = 0, 0 + 1 = 1, dobijamo 01001.
Parsing Tunnyjev rad je bio olakšan činjenicom da su u prvim mjesecima njegovog korištenja pošiljaoci prenijeli postavke kotača koje se koriste prije slanja poruke. Kasnije su Nemci objavili šifrarnike sa unapred podešenim postavkama točkića, a pošiljalac je trebao samo da pošalje kod pomoću kojeg je primalac mogao da pronađe željenu postavku točkića u knjizi. Na kraju su svakodnevno mijenjali šifrarnike, zbog čega je Bletchley morao da hakuje postavke kotača kodova svakog jutra.
Zanimljivo je da su kriptoanalitičari shvatili Tunny funkciju na osnovu lokacije stanica za slanje i primanje. Ona je povezivala nervne centre nemačke vrhovne komande sa vojskom i komandantima armijskih grupa na raznim evropskim vojnim frontovima, od okupirane Francuske do ruskih stepa. Bio je to primamljiv zadatak: Tunnyjev hak je obećavao direktan pristup neprijateljskim namjerama i sposobnostima najvišeg nivoa.
Tada je, kombinacijom grešaka njemačkih operatera, lukavstva i tvrdoglave odlučnosti, mladi matematičar otišao mnogo dalje od pukih zaključaka o Tunneyjevom radu. Ne videći samu mašinu, u potpunosti je odredio njenu unutrašnju strukturu. Logično je zaključio moguće pozicije svakog točka (od kojih je svaki imao svoj prost broj) i kako je tačno raspored točkova generisao ključ. Naoružan ovim informacijama, Bletchley je napravio replike Tunnyja koje bi se mogle koristiti za dešifriranje poruka kada se točkovi pravilno podese.
12 točkova ključa Lorencove mašine za šifrovanje poznate kao Tunny
Heath Robinson
Do kraja 1942. Tat je nastavio napadati Tannija, razvijajući posebnu strategiju za to. Zasnovan je na konceptu delta: modulo 2 suma jednog signala u poruci (tačka ili krst, 0 ili 1) sa sljedećim. Shvatio je da zbog isprekidanog pomeranja Tunnyjevih točkova postoji odnos između delte šifrovanog teksta i delte ključnog teksta: oni su se morali promeniti zajedno. Dakle, ako uporedite šifrirani tekst sa ključnim tekstom kreiranim na različitim postavkama kotača, možete izračunati deltu za svaki i izbrojati broj podudaranja. Mnogo više od 50% pogodaka trebalo bi označiti potencijalnog kandidata za pravi ključ poruke. Ideja je bila dobra u teoriji, ali je bilo nemoguće provesti u praksi, jer je za svaku poruku bilo potrebno 2400 prolaza za provjeru svih mogućih postavki.
Tut je odnio problem drugom matematičaru, Maxu Newmanu, koji je vodio odjel u Bletchleyju koji su svi zvali "newmania". Njuman je, na prvi pogled, bio malo verovatan izbor da vodi osetljivu britansku obaveštajnu organizaciju, budući da mu je otac bio iz Nemačke. Međutim, izgledalo je malo vjerovatno da bi on špijunirao za Hitlera, jer je njegova porodica bila jevrejska. Bio je toliko zabrinut zbog napretka Hitlerove dominacije u Evropi da je preselio svoju porodicu u bezbjedan New York ubrzo nakon sloma Francuske 1940. godine, a jedno vrijeme je i sam razmišljao da se preseli u Princeton.
Max Newman
Dogodilo se da je Newman imao ideju da radi na proračunima koje zahtijeva Tatina metoda - kroz stvaranje mašine. Bletchley je već bio naviknut da koristi mašine za kriptoanalizu. Ovako je Enigma krekovana. Ali Newman je osmislio poseban elektronski uređaj za rad na Tunney šifri. Prije rata je predavao na Cambridgeu (jedan od njegovih učenika bio je Alan Turing) i znao je za elektronske brojače koje je Wynn-Williams napravio za brojanje čestica u Cavendishu. Ideja je bila sljedeća: ako sinkronizirate dvije trake zatvorene u petlju, pomicanje velikom brzinom, od kojih će jedna imati ključ, a druga šifrovanu poruku, i smatrate svaki element procesorom koji broji delte, tada bi elektronski brojač mogao zbrojiti poboljšati rezultate. Čitanjem konačnog rezultata na kraju svake vožnje, bilo je moguće odlučiti da li je ovaj ključ potencijalan ili ne.
Desilo se da je grupa inženjera sa pravim iskustvom jednostavno postojala. Među njima je bio i sam Winn-Williams. Turing je angažovao Wynn-Williamsa iz radarske laboratorije u Malvernu da pomogne u izgradnji novog rotora za mašinu za dekodiranje Enigma koja koristi elektroniku za brojanje okreta. Na ovom i još jednom projektu Enigme pomagala su mu tri inženjera iz Poštanske istraživačke stanice Dollis Hill: William Chandler, Sidney Broadhurst i Tommy Flowers i za telegrafiju i telefoniju). Oba projekta su propala, a muškarci su ostali bez posla. Newman ih je prikupio. Postavio je Flowersa na čelo tima koji je gradio "kombajner" koji bi brojao delte i slao rezultat u kontru na kojoj je Wynn-Williams radio.
Newman je zadržao inženjere da prave mašine, a Žensko odjeljenje Kraljevske mornarice upravljalo njegovim mašinama za razmjenu poruka. Vlada je visoke rukovodeće pozicije povjerila samo muškarcima, a žene su obavljale dobar posao radeći kao blagajnice u Bletchleyju - bavile su se i transkripcijom poruka i postavkama dekodiranja. Oni su vrlo organski uspjeli da pređu sa činovničkog posla na brigu o mašinama koje automatizuju njihov rad. Neozbiljno su zvali svoj štićenički automobil"', britanski ekvivalent [obojica su bili ilustratori-karikaturisti koji su prikazivali izuzetno složene, glomazne i zamršene uređaje koji su obavljali vrlo jednostavne funkcije / cca. transl.].
Automobil "Old Robinson", veoma sličan svom prethodniku, automobilu "Heath Robinson"
I zaista, "Heath Robinson", u teoriji prilično pouzdan, u praksi je patio od ozbiljnih problema. Glavna stvar je bila potreba za savršenom sinhronizacijom dvije trake - šifriranog teksta i ključnog teksta. Svako rastezanje ili klizanje bilo kojeg filma učinilo je cijeli prolaz neupotrebljivim. Da bi se smanjio rizik od grešaka, mašina nije obrađivala više od 2000 znakova u sekundi, iako bi trake mogle raditi brže. Flowers, koji se nevoljko složio s radom na projektu Heath Robinson, vjerovao je da postoji bolji način: mašina izgrađena gotovo u potpunosti od elektronskih komponenti.
Colossus
Thomas Flowers je od 1930. godine radio kao inženjer u istraživačkom odjelu Britanske pošte, gdje je u početku radio na istraživanju neispravnih i neuspjelih veza u novim automatskim telefonskim centralama. To ga je navelo na razmišljanje kako da stvori poboljšanu verziju telefonskog sistema, a do 1935. godine počeo je da se zalaže za zamjenu elektromehaničkih komponenti sistema, poput releja, elektronskim. Ovaj cilj odredio je njegovu cjelokupnu buduću karijeru.
Tommy Flowers, oko 1940
Većina inženjera je kritikovala elektronske komponente zbog toga što su izbirljive i nepouzdane kada se koriste u velikim količinama, ali Flouers je pokazao da kada se koriste kontinuirano i pri mnogo nižim snagama od očekivanih, vakuumske cevi zapravo pokazuju zapanjujuće dug životni vek. Svoje ideje je dokazao tako što je sve terminale koji su davali ton komunikacije na prekidaču koji je opsluživao 1000 linija zamijenio lampama; ukupno ih je bilo 3-4 hiljade. Ova instalacija je puštena u pravi rad 1939. godine. U istom periodu eksperimentirao je sa zamjenom registara releja koji pohranjuju telefonske brojeve elektronskim relejima.
Flowers je vjerovao da je Heath Robinson za kojeg je unajmljen da napravi ozbiljan nedostatak i da bi mogao raditi mnogo bolji posao s više lampi i manje mehaničkih dijelova. U februaru 1943. donio je Newmanu alternativni dizajn mašine. Flowers se pametno riješio filma pomoću ključa, eliminirajući problem sinhronizacije. Njegova mašina je trebala generirati ključni tekst u hodu. Morala je elektronski simulirati Tunnyja, prolazeći kroz sve postavke kotača i upoređujući svaku sa šifriranim tekstom, zapisujući vjerovatna podudaranja. Izračunao je da bi takav pristup zahtijevao korištenje oko 1500 vakuumskih cijevi.
Newman i ostatak Bletchleyjevog vodstva bili su skeptični prema prijedlogu. Kao i većina Florsovih savremenika, sumnjali su da bi elektronika mogla da radi u takvim razmerama. Osim toga, čak i kada bi se mogla natjerati da radi, sumnjali su da bi takva mašina mogla biti napravljena na vrijeme da bude korisna u ratu.
Flowersov šef u Dollis Hillu mu je dao zeleno svjetlo da okupi tim za izgradnju ovog elektronskog čudovišta - Flowers možda nije bio potpuno iskren u opisu kako se Bletchleyu svidjela njegova ideja (Prema Andrewu Hodgesu, Flowers je rekao svom šefu, Gordonu Radleyu , da je projekat Bletchleyev kritičarski rad, a Radley je već čuo od Čerčila da je Bletchleyev rad apsolutni prioritet). Osim Flowersa, veliku ulogu u razvoju sistema imali su Sidney Broadhurst i William Chandler, a čitava ideja je zapošljavala skoro 50 ljudi, što je polovina resursa Dollis Hilla. Tim je bio inspirisan presedanima koji se koriste u telefoniji: brojačima, logikom grananja, opremom za rutiranje i signalizaciju i opremom za periodična merenja stanja opreme. Broathurst je bio majstor takvih elektromehaničkih kola, dok su Flowers i Chandler bili stručnjaci za elektroniku koji su razumjeli kako prenijeti koncepte iz svijeta releja u svijet ventila. Početkom 1944. tim je imao radni model u Bletchleyju. Džinovska mašina dobila je ime "Colossus" i brzo je dokazala da može nadmašiti "Heath Robinson" pouzdanom obradom od 5000 znakova u sekundi.
Newman i ostatak rukovodstva u Bletchleyju brzo su shvatili da su pogriješili što su odbili Flowersa. U februaru 1944. naručili su još 12 kolosa, koji su trebali biti u upotrebi do 1. juna - za taj datum je bila planirana invazija na Francusku, iako, naravno, Flowers to nije znao. Flowers je otvoreno rekao da je to nemoguće, ali uz herojski trud, njegov tim je uspio isporučiti drugi automobil do 31. maja, u kojem je novi član tima, Alan Coombs, napravio mnoga poboljšanja.
Revidirani izgled, poznat kao Mark II, nastavio je uspjeh prve mašine. Pored sistema za dovod filma, sastojao se od 2400 lampi, 12 okretnih prekidača, 800 releja i električne pisaće mašine.
Kolos Mark II
Bio je prilagodljiv i dovoljno fleksibilan da se nosi sa raznim zadacima. Nakon instalacije, svaka od ženskih ekipa je podesila svoj Colossus kako bi riješila određene probleme. Razvodna tabla, slična panelu telefonskog operatera, bila je potrebna za postavljanje elektronskih prstenova koji su simulirali Tunneyjeve kotače. Skup prekidača je omogućio operaterima da postave bilo koji broj funkcionalnih aparata koji obrađuju dva toka podataka: eksterni film i unutrašnji signal koji generišu prstenovi. Kombinacijom skupa različitih logičkih elemenata, "Colossus" je mogao izračunati proizvoljne Booleove funkcije na osnovu podataka, odnosno takve funkcije koje bi dale 0 ili 1. Svaka jedinica je povećavala brojač "Colossus". Odvojeni kontrolni aparat donosi odluke o grananju na osnovu stanja brojača - na primjer, da zaustavi i ispiše izlaz ako vrijednost brojača premaši 1000.
Preklopni panel za podešavanje "Colossus"
Pretpostavimo da bi Colossus bio programibilni kompjuter opšte namene u modernom smislu. Mogao je logično kombinovati dva toka podataka – jedan na traci i jedan generiran prstenastim brojačima – i izbrojati broj naišlih podataka, i to je to. Veliki deo "programiranja" Colossus-a je urađen na papiru, sa operaterima koji su izvršavali stablo odlučivanja koje su pripremili analitičari: recimo, "ako je izlaz sistema manji od X, postavite konfiguraciju B i izvršite Y, u suprotnom izvršite Z."
Blok dijagram visokog nivoa za "Colossus"
Ipak, "Colossus" je bio sasvim sposoban da riješi zadatak koji mu je dodijeljen. Za razliku od Atanasoff-Berry kompjutera, Colossus je bio izuzetno brz – mogao je da obradi 25000 znakova u sekundi, od kojih je svaki mogao zahtijevati više Bulovih operacija. Mark II je pet puta brži od Mark I, dok istovremeno čita i obrađuje pet različitih sekcija filma. Odbio je da poveže ceo sistem sa sporim elektromehaničkim I/O uređajima, koristeći fotoćelije (preuzete sa protivavionskih ) za čitanje dolaznih traka i registar za baferiranje izlaza pisaće mašine. Vođa tima koji je restaurirao Colossus 1990-ih pokazao je da i dalje može lako nadmašiti računar baziran na Pentium-u iz 1995. godine u svom poslu.
Ova moćna mašina za obradu teksta postala je centar projekta razbijanja Tunny koda. Pred kraj rata napravljeno je još deset Mark II, za koje su ploče žigosali po komad mjesečno radnici poštanske fabrike u Birminghamu, koji nisu imali pojma šta prave, a zatim su ih sklapali u Bletchleyju. Jedan ogorčeni službenik Ministarstva snabdijevanja, pošto je dobio još jedan zahtjev za hiljadu specijalnih ventila, upitao je da li poštanski radnici njima pucaju na Nijemce. Na ovaj industrijski način, a ne ručnom montažom pojedinačnog projekta, sljedeći kompjuter će biti proizveden ne prije 1950-ih. Cvijeće je nalagalo svakom kolosu da radi dan i noć do samog kraja rata na zaštiti ventila. Stajali su tiho blistajući u mraku, zagrijavajući vlažnu britansku zimu, strpljivo čekajući upute dok ne dođe dan kada više nisu bili potrebni.
Veo tišine
Prirodni entuzijazam za intrigantnu dramu koja se odvijala u Bletchleyju dovela je do pretjeranog preuveličavanja vojnih dostignuća ove organizacije. Strašno je apsurdno insinuirati kako film to radi"[Igra imitacije] da bi britanska civilizacija prestala da postoji da nije Alana Turinga. "Kolos", očigledno, nije imao nikakvog uticaja na tok rata u Evropi. Njegovo najpoznatije postignuće bilo je dokazivanje da je obmana iskrcavanja u Normandiji 1944. uspjela. Poruke primljene preko Tunneya ukazivale su na to da su saveznici uspješno uvjerili Hitlera i njegovu komandu da će pravi udar doći dalje na istok, na Pas de Calais. Ohrabrujuća informacija, ali je malo vjerovatno da je smanjenje nivoa kortizola u krvi savezničke komande pomoglo da se dobije rat.
S druge strane, tehnološki napredak koji je uveo Colossus bio je neosporan. Ali svijet neće znati još neko vrijeme. Churchill je naredio da se svi Kolosi koji su postojali na kraju igre demontiraju i da se tajna njihovog uređaja pošalje zajedno s njima na deponiju. Dva automobila su nekako preživjela ovu smrtnu kaznu i ostala u redovima britanske obavještajne službe sve do 1960-ih. Ali ni tada britanska vlada nije podigla veo šutnje o radu u Bletchleyju. Tek 1970-ih je njegovo postojanje postalo javno poznato.
Odluka da se trajno zabrani svaka rasprava o radovima koji se izvode u Bletchley Parku mogla bi se opisati kao pretjerani oprez britanske vlade. Ali za Flowers je to bila lična tragedija. Lišen svih zasluga i prestiža pronalazača Kolosa, trpio je nezadovoljstvo i frustraciju kada su njegovi stalni pokušaji da releje zameni elektronikom u britanskom telefonskom sistemu bili stalno blokirani. Kada bi mogao da demonstrira svoje dostignuće na primeru "Kolosa", imao bi uticaj neophodan da ostvari svoj san. Ali u trenutku kada su njegova dostignuća postala poznata, Flowers se već odavno povukao i nije mogao ni na šta da utiče.
Nekoliko entuzijasta elektronskih računara raštrkanih širom svijeta patilo je od sličnih problema s tajnovitošću oko Colossus-a i nedostatkom dokaza za održivost ovog pristupa. Elektromehanički proračuni mogli bi još neko vrijeme ostati glavna stvar. Ali postojao je još jedan projekat koji bi utro put ka dominaciji elektronskog računarstva. Iako je to bio i rezultat tajnih vojnih zbivanja, nakon rata nije bio skriven, već je, naprotiv, s najvećim aplombom otkriven svijetu, pod imenom ENIAC.
Šta čitati:
• Jack Copeland, ur. Colossus: The Secrets of Bletchley Park's Codebreaking Computers (2006)
• Thomas H. Flowers, “The Design of Colossus”, Annals of the History of Computing, jul 1983.
• Andrew Hodges, Alan Turing: Enigma (1983)
izvor: www.habr.com