Altres articles de la sèrie:
- Història del relleu
- Història dels ordinadors electrònics
- Història del transistor
- Història d'Internet
El 1938, el cap de la Intel·ligència Secreta britànica va comprar en silenci una finca de 24 hectàrees a 80 milles de Londres. Es trobava a l'encreuament dels ferrocarrils de Londres al nord, i d'Oxford a l'oest fins a Cambridge a l'est, i era un lloc ideal per a una organització que no seria vista per ningú, però que estava a l'abast de la majoria. dels importants centres de coneixement i les autoritats britàniques. La propietat coneguda com , es va convertir en el centre britànic de trencament de codis durant la Segona Guerra Mundial. Aquest és potser l'únic lloc del món conegut per la seva implicació en la criptografia.
tanni
L'estiu de 1941, ja s'estava treballant a Bletchley per trencar la famosa màquina de xifratge Enigma utilitzada per l'exèrcit i la marina alemanya. Si vau veure una pel·lícula sobre trencadors de codi britànics, van parlar d'Enigma, però aquí no en parlarem, perquè poc després de la invasió de la Unió Soviètica, Bletchley va descobrir la transmissió de missatges amb un nou tipus de xifratge.
Els criptoanalistes aviat van descobrir la naturalesa general de la màquina que s'utilitzava per transmetre missatges, que van batejar com "Tunny".
A diferència d'Enigma, els missatges del qual havien de ser desxifrats a mà, Tunney es connectava directament al teletip. El teletipus convertia cada caràcter introduït per l'operador en un flux de punts i creus (similar als punts i guions del codi Morse) de manera estàndard. amb cinc caràcters per lletra. Era text sense xifrar. Tunney va utilitzar dotze rodes alhora per crear el seu propi flux paral·lel de punts i creus: la clau. A continuació, va afegir la clau al missatge, produint text xifrat transmès per aire. La suma es va dur a terme en aritmètica binària, on els punts corresponien a zeros i les creus corresponien a uns:
0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 1 = 0
Una altra Tanny del costat del destinatari amb la mateixa configuració va produir la mateixa clau i la va afegir al missatge xifrat per produir l'original, que va ser imprès en paper pel teletip del destinatari. Suposem que tenim un missatge: "punt més punt punt més". En nombres serà 01001. Afegim una clau aleatòria: 11010. 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 0, 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, així obtenim el text xifrat 10011. Si torneu a afegir la clau, podeu restaurar el missatge original. Comprovem: 1 + 1 = 0, 1 + 0 = 1, 0 + 0 = 0, 1 + 1 = 0, 0 + 1 = 1, obtenim 01001.
L'anàlisi del treball de Tunney es va facilitar pel fet que en els primers mesos del seu ús, els remitents passaven la configuració de les rodes per utilitzar-les abans d'enviar un missatge. Més tard, els alemanys van publicar llibres de codis amb paràmetres de rodes preestablerts, i el remitent només havia d'enviar un codi que el destinatari pogués utilitzar per trobar la configuració correcta de les rodes al llibre. Van acabar canviant els llibres de codis diàriament, la qual cosa significava que Bletchley havia de piratejar les rodes de codi cada matí.
Curiosament, els criptoanalistes van resoldre la funció Tunny en funció de la ubicació de les estacions d'enviament i de recepció. Connectava els centres neuràlgics de l'alt comandament alemany amb l'exèrcit i els comandants dels grups d'exèrcits en diversos fronts militars europeus, des de la França ocupada fins a les estepes russes. Va ser una tasca temptadora: piratejar Tunney prometia un accés directe a les intencions i capacitats de més alt nivell de l'enemic.
Després, a través d'una combinació d'errors d'operadors alemanys, astúcia i determinació obstinada, el jove matemàtic va anar molt més enllà de simples conclusions sobre el treball de Tunney. Sense veure la pròpia màquina, va determinar completament la seva estructura interna. Lògicament va deduir les possibles posicions de cada roda (cadascuna d'elles tenia el seu propi nombre primer), i com exactament la posició de les rodes generava la clau. Armat amb aquesta informació, Bletchley va construir rèpliques del Tunney que es podrien utilitzar per desxifrar missatges, tan aviat com les rodes s'ajustessin correctament.
12 rodes clau d'una màquina de xifrat de Lorenz coneguda com a Tanny
Heath Robinson
A finals de 1942, Tat va continuar atacant Tanni, després d'haver desenvolupat una estratègia especial per a això. Es basava en el concepte de delta: la suma mòdul 2 d'un senyal en un missatge (punt o creu, 0 o 1) amb el següent. Es va adonar que a causa del moviment intermitent de les rodes Tunney, hi havia una relació entre el delta del text xifrat i el delta del text clau: havien de canviar junts. Per tant, si compareu el text xifrat amb el text clau generat en diferents paràmetres de rodes, podeu calcular el delta de cadascun i comptar el nombre de coincidències. Una taxa de concordança molt superior al 50% hauria de marcar un candidat potencial per a la clau del missatge real. La idea era bona en teoria, però era impossible d'implementar a la pràctica, ja que calia fer 2400 passades per cada missatge per comprovar tots els paràmetres possibles.
Tat va portar el problema a un altre matemàtic, Max Newman, que va dirigir el departament de Bletchley que tothom va anomenar "Newmania". Newman va ser, a primera vista, una opció poc probable per dirigir la sensible organització d'intel·ligència britànica, ja que el seu pare era d'Alemanya. No obstant això, semblava poc probable que espiés per Hitler ja que la seva família era jueva. Estava tan preocupat pel progrés del domini de Hitler a Europa que va traslladar la seva família a la seguretat de Nova York poc després de l'enfonsament de França el 1940, i durant un temps ell mateix va considerar traslladar-se a Princeton.
Max Newman
Va passar que Newman va tenir una idea de treballar en els càlculs requerits pel mètode Tata: creant una màquina. Bletchley ja estava acostumat a utilitzar màquines per a la criptoanàlisi. Així es va trencar Enigma. Però Newman va concebre un determinat dispositiu electrònic per treballar amb el xifratge Tunney. Abans de la guerra, va ensenyar a Cambridge (un dels seus estudiants era Alan Turing) i coneixia els comptadors electrònics construïts per Wynne-Williams per comptar partícules a Cavendish. La idea era aquesta: si sincronitzàveu dues pel·lícules tancades en bucle, desplaçant-se a gran velocitat, una de les quals tenia una clau, i l'altra un missatge xifrat, i tractava cada element com un processador que comptava deltes, llavors un comptador electrònic podria sumar els resultats. Llegint la puntuació final al final de cada tirada, es podia decidir si aquesta clau era potencial o no.
Va succeir que acabava d'existir un grup d'enginyers amb experiència adequada. Entre ells hi havia el mateix Wynne-Williams. Turing va reclutar Wynne-Williams del Malvern Radar Laboratory per ajudar a crear un nou rotor per a la màquina Enigma, utilitzant l'electrònica per comptar torns. Va ser ajudat amb aquest i un altre projecte Enigma per tres enginyers de l'Estació d'Investigació Postal de Dollis Hill: William Chandler, Sidney Broadhurst i Tommy Flowers (permeteu-me que us recordi que l'oficina de correus britànica era una organització d'alta tecnologia i era responsable de no només per al correu en paper, però i per a la telegrafia i la telefonia). Tots dos projectes van fracassar i els homes van quedar inactius. Newman els va recollir. Va designar Flowers per dirigir un equip que va crear un "dispositiu de combinació" que comptaria deltes i transmetria el resultat a un comptador en el qual Wynne-Williams estava treballant.
Newman va ocupar els enginyers amb la construcció de les màquines i el Departament de Dones de la Royal Navy amb el funcionament de les seves màquines de processament de missatges. El govern només confiava en homes amb posicions de lideratge d'alt nivell, i les dones ho feien bé com a oficials d'operacions de Bletchley, gestionant tant la transcripció de missatges com les configuracions de descodificació. De manera molt orgànica van aconseguir passar de la feina d'oficina a tenir cura de les màquines que automatitzaven la seva feina. Van anomenar frívolament el seu cotxe "", equivalent britànic [tots dos eren dibuixants dibuixants que representaven dispositius extremadament complexos, voluminosos i complexos que feien funcions molt simples / aprox. trad.].
El cotxe "Old Robinson", molt semblant al seu predecessor, el cotxe "Heath Robinson".
De fet, Heath Robinson, encara que bastant fiable en teoria, va patir seriosos problemes a la pràctica. El més important era la necessitat d'una perfecta sincronització de les dues pel·lícules: el text xifrat i el text clau. Qualsevol estirament o lliscament de qualsevol de les pel·lícules va fer que tot el passatge fos inutilitzable. Per minimitzar el risc d'errors, la màquina no processava més de 2000 caràcters per segon, encara que els cinturons podien funcionar més ràpid. Flowers, que va acceptar de mala gana amb el treball del projecte Heath Robinson, va creure que hi havia una manera millor: una màquina construïda gairebé completament amb components electrònics.
Colossus
Thomas Flowers va treballar com a enginyer al departament d'investigació de l'oficina de correus britànica des de 1930, on va treballar inicialment en la investigació de connexions incorrectes i fallides en noves centrals telefòniques automàtiques. Això el va portar a pensar com crear una versió millorada del sistema telefònic, i el 1935 va començar a defensar la substitució dels components del sistema electromecànic com els relés per electrònics. Aquest objectiu va determinar tota la seva futura carrera.
Tommy Flowers, cap al 1940
La majoria dels enginyers han criticat els components electrònics per ser capritxosos i poc fiables quan s'utilitzen a gran escala, però Flowers va demostrar que quan s'utilitzaven de manera contínua i amb potències molt per sota del seu disseny, els tubs de buit mostraven una vida útil sorprenentment llarga. Va demostrar les seves idees substituint tots els terminals de to de marcat en un interruptor de 1000 línies amb tubs; en total n'hi havia de 3 a 4 mil. Aquesta instal·lació es va posar en funcionament l'any 1939. Durant el mateix període, va experimentar amb la substitució dels registres de relés que emmagatzemaven números de telèfon per relés electrònics.
Flowers creia que el Heath Robinson per al qual va ser contractat per construir estava seriosament defectuós i que podria resoldre el problema molt millor utilitzant més tubs i menys peces mecàniques. El febrer de 1943, va portar un disseny alternatiu per a la màquina a Newman. Les flors es van desfer de manera intel·ligent de la cinta de la clau, eliminant el problema de sincronització. La seva màquina havia de generar el text clau sobre la marxa. Simularia electrònicament Tunney, revisant tots els paràmetres de les rodes i comparant cadascuna amb el text xifrat, registrant possibles coincidències. Va estimar que aquest enfocament requeriria l'ús d'uns 1500 tubs de buit.
Newman i la resta de la direcció de Bletchley es mostraven escèptics amb aquesta proposta. Com la majoria dels contemporanis de Flowers, dubtaven que l'electrònica pogués funcionar a aquesta escala. A més, encara que es pogués fer funcionar, dubtaven que una màquina així es pogués construir a temps per ser útil a la guerra.
El cap de Flowers a Dollis Hill li va donar el vistiplau per reunir un equip per crear aquest monstre electrònic. Pot ser que Flowers no hagi estat del tot sincer en descriure-li com li agradava la seva idea a Bletchley (segons Andrew Hodges, va dir Flowers). el seu cap, Gordon Radley, que el projecte era un treball fonamental per a Bletchley, i Radley ja havia sentit a Churchill que el treball de Bletchley era una prioritat absoluta). A més de Flowers, Sidney Broadhurst i William Chandler van tenir un paper important en el desenvolupament del sistema, i tota l'empresa va donar feina a gairebé 50 persones, la meitat dels recursos de Dollis Hill. L'equip es va inspirar en precedents utilitzats en telefonia: comptadors, lògica de branca, equips d'encaminament i traducció de senyals i equips per a mesures periòdiques de l'estat dels equips. Broadhurst era un mestre d'aquests circuits electromecànics, i Flowers i Chandler eren experts en electrònica que van entendre com transferir conceptes del món dels relés al món de les vàlvules. A principis de 1944, l'equip havia presentat un model de treball a Bletchley. La màquina gegant es va anomenar "Colossus" i ràpidament va demostrar que podia eclipsar a Heath Robinson processant de manera fiable 5000 caràcters per segon.
Newman i la resta de la direcció de Bletchley es van adonar ràpidament que havien comès un error en rebutjar Flowers. El febrer de 1944, van ordenar 12 colòssos més, que se suposava que estaven en funcionament l'1 de juny, data en què es va planificar la invasió de França, tot i que, per descomptat, Flowers no ho sabia. Flowers va dir directament que això era impossible, però amb esforços heroics el seu equip va aconseguir lliurar un segon cotxe el 31 de maig, al qual el nou membre de l'equip Alan Coombs va fer moltes millores.
El disseny revisat, conegut com a Mark II, va continuar l'èxit del primer cotxe. A més del sistema de subministrament de pel·lícules, constava de 2400 llums, 12 interruptors rotatius, 800 relés i una màquina d'escriure elèctrica.
Colossus Mark II
Era personalitzable i prou flexible per gestionar una varietat de tasques. Després de la instal·lació, cadascun dels equips femenins va configurar el seu “Coloss” per resoldre determinats problemes. Es necessitava un panell de connexió, similar al panell d'un operador telefònic, per configurar anells electrònics que simulaven les rodes Tunney. Un conjunt d'interruptors permetia als operadors configurar qualsevol nombre de dispositius funcionals que processessin dos fluxos de dades: una pel·lícula externa i un senyal intern generat pels anells. Combinant un conjunt d'elements lògics diferents, Colossus podia calcular funcions booleanes arbitràries basant-se en dades, és a dir, funcions que produirien un 0 o un 1. Cada unitat augmentava el comptador de Colossus. Un aparell de control independent va prendre decisions de ramificació en funció de l'estat del comptador; per exemple, aturar i imprimir una sortida si el valor del comptador superava els 1000.
Panell de commutació per configurar "Colossus"
Suposem que el Colossus era un ordinador programable de propòsit general en el sentit modern. Lògicament podria combinar dos fluxos de dades, un en cinta i un altre generat per comptadors d'anell, i comptar el nombre d'XNUMXs trobats, i ja està. Gran part de la "programació" del Colossus es va dur a terme en paper, amb els operadors executant un arbre de decisions preparat pels analistes: per exemple, "si la sortida del sistema és inferior a X, configureu la configuració B i feu Y, en cas contrari, feu Z".
Diagrama de blocs d'alt nivell per a Colossus
No obstant això, "Colossus" era bastant capaç de resoldre la tasca que se li assignava. A diferència de l'ordinador Atanasoff-Berry, el Colossus era extremadament ràpid: podia processar 25000 caràcters per segon, cadascun dels quals podia requerir diverses operacions booleanes. El Mark II va augmentar la velocitat per cinc vegades respecte al Mark I llegint i processant simultàniament cinc seccions diferents de la pel·lícula. Es va negar a connectar tot el sistema amb dispositius electromecànics lents d'entrada-sortida, utilitzant fotocèl·lules (pres d'antiaèries). ) per llegir les cintes entrants i un registre per a la memòria intermèdia de la sortida de la màquina d'escriure. El líder de l'equip que va restaurar Colossus a la dècada de 1990 va demostrar que encara podia superar fàcilment un ordinador basat en Pentium de 1995 a la seva feina.
Aquesta potent màquina de processament de textos es va convertir en el centre del projecte per trencar el codi Tunney. Es van construir deu Mark II més abans del final de la guerra, els panells dels quals van ser produïts a un ritme d'un al mes pels treballadors de la fàbrica postal de Birmingham, que no tenien ni idea de què estaven fent, i després es van muntar a Bletchley. . Un funcionari irritat del Ministeri de Subministraments, després d'haver rebut una altra petició de mil vàlvules especials, va preguntar si els treballadors de correus els estaven "disparant als alemanys". D'aquesta manera industrial, en lloc de muntar a mà un projecte individual, el següent ordinador no es produiria fins als anys cinquanta. Sota les instruccions de Flowers per protegir les vàlvules, cada Colossus va funcionar dia i nit fins al final de la guerra. Es van quedar tranquil·lament brillants a la foscor, escalfant el humit hivern britànic i esperant pacientment instruccions fins que arribés el dia en què ja no els necessitaven.
Vel de silenci
L'entusiasme natural pel drama intrigant que es desenvolupava a Bletchley va provocar una gran exageració dels èxits militars de l'organització. És terriblement absurd insinuar, com fa la pel·lícula."[The Imitation Game] que la civilització britànica deixaria d'existir si no fos per Alan Turing. "Coloss", pel que sembla, no va tenir cap impacte en el curs de la guerra a Europa. El seu èxit més divulgat va ser demostrar que l'engany del desembarcament de Normandia de 1944 havia funcionat. Els missatges rebuts a través de Tanny van suggerir que els aliats havien convençut amb èxit a Hitler i al seu comandament que el veritable cop vindria més a l'est, al Pas de Calais. Informació encoratjadora, però és poc probable que la reducció del nivell de cortisol a la sang del comandament aliat ajudés a guanyar la guerra.
D'altra banda, els avenços tecnològics que presentava Colossus eren innegables. Però el món no ho sabrà aviat. Churchill va ordenar que tots els "Colossi" existents en el moment del final del joc fossin desmantellats i el secret del seu disseny s'havia d'enviar juntament amb ells a l'abocador. Dos vehicles van sobreviure d'alguna manera a aquesta condemna a mort i van romandre al servei d'intel·ligència britànic fins a la dècada de 1960. Però fins i tot aleshores el govern britànic no va aixecar el vel de silenci sobre el treball a Bletchley. Va ser només als anys 1970 que la seva existència es va fer de coneixement públic.
La decisió de prohibir permanentment qualsevol discussió sobre el treball que s'està duent a terme a Bletchley Park es podria anomenar una precaució excessiva del govern britànic. Però per a Flowers va ser una tragèdia personal. Desposseït de tot el crèdit i el prestigi de ser l'inventor del Colossus, va patir insatisfacció i frustració quan els seus constants intents de substituir els relés per l'electrònica en el sistema telefònic britànic estaven contínuament bloquejats. Si pogués demostrar el seu èxit a través de l'exemple de "Coloss", tindria la influència necessària per fer realitat el seu somni. Però quan els seus èxits es van conèixer, Flowers feia temps que es va retirar i no va poder influir en res.
Diversos entusiastes de la informàtica electrònica repartits per tot el món van patir problemes similars relacionats amb el secret que envolta Colossus i la manca d'evidència de la viabilitat d'aquest enfocament. La informàtica electromecànica podria seguir sent rei durant algun temps. Però hi havia un altre projecte que obriria el camí perquè la informàtica electrònica prengués protagonisme. Tot i que també va ser fruit d'avenços militars secrets, no es va amagar després de la guerra, sinó que, al contrari, va ser revelat al món amb el màxim aplom, sota el nom d'ENIAC.
Què llegir:
• Jack Copeland, ed. Colossus: The Secrets of Bletchley Park's Codebreaking Computers (2006)
• Thomas H. Flowers, “The Design of Colossus”, Annals of the History of Computing, juliol de 1983
• Andrew Hodges, Alan Turing: The Enigma (1983)
Font: www.habr.com