سایر مقالات این مجموعه:
- تاریخچه رله
- تاریخچه کامپیوترهای الکترونیکی
- تاریخچه ترانزیستور
- تاریخچه اینترنت
در سال 1938، رئیس اطلاعات مخفی بریتانیا بی سر و صدا یک ملک 24 هکتاری را در 80 مایلی لندن خریداری کرد. این محل در محل اتصال راه آهن از لندن به شمال و از آکسفورد در غرب تا کمبریج در شرق قرار داشت و مکانی ایده آل برای سازمانی بود که هیچ کس نمی دید، اما در دسترس اکثر افراد قرار داشت. از مراکز مهم دانش و مقامات بریتانیایی. ملک معروف به
تونی
در تابستان 1941، کار در بلچلی برای شکستن ماشین رمزگذاری معروف Enigma که توسط ارتش و نیروی دریایی آلمان استفاده میشد، در حال انجام بود. اگر فیلمی درباره کدشکنهای بریتانیایی تماشا کردهاید، آنها درباره انیگما صحبت کردهاند، اما ما در اینجا درباره آن صحبت نمیکنیم - زیرا مدت کوتاهی پس از حمله به اتحاد جماهیر شوروی، بلچلی انتقال پیامها را با نوع جدیدی از رمزگذاری کشف کرد.
رمزنگاران به زودی به ماهیت کلی دستگاهی که برای انتقال پیام ها استفاده می شود، پی بردند که به آن لقب «تونی» دادند.
برخلاف انیگما، که پیام هایش باید با دست رمزگشایی می شد، تونی مستقیماً به تله تایپ متصل شد. تله تایپ هر کاراکتر وارد شده توسط اپراتور را به جریانی از نقاط و ضربدرها (مشابه نقطه و خط تیره کد مورس) به صورت استاندارد تبدیل می کرد.
0 + = 0 0
0 + = 1 1
1 + = 1 0
یکی دیگر از Tanny در سمت گیرنده با همان تنظیمات همان کلید را تولید کرد و آن را به پیام رمزگذاری شده اضافه کرد تا کلید اصلی را تولید کند که توسط تله تایپ گیرنده روی کاغذ چاپ می شد. فرض کنید یک پیام داریم: "نقطه به اضافه نقطه نقطه پلاس." در اعداد 01001 خواهد بود. بیایید یک کلید تصادفی اضافه کنیم: 11010. 1 + 0 = 1، 1 + 1 = 0، 0 + 0 = 0، 0 + 1 = 1، 1 + 0 = 1، بنابراین متن رمز را می گیریم 10011. با افزودن مجدد کلید، می توانید پیام اصلی را بازیابی کنید. بیایید بررسی کنیم: 1 + 1 = 0، 1 + 0 = 1، 0 + 0 = 0، 1 + 1 = 0، 0 + 1 = 1، ما 01001 را دریافت می کنیم.
کار Parsing Tunney با این واقعیت آسانتر شد که در ماههای اولیه استفاده از آن، فرستندهها تنظیمات چرخ را برای استفاده قبل از ارسال پیام ارسال میکردند. بعداً، آلمانیها کتابهای کد را با تنظیمات چرخ از پیش تعیین شده منتشر کردند و فرستنده فقط باید کدی را ارسال میکرد که گیرنده میتوانست از آن برای یافتن تنظیمات چرخ درست در کتاب استفاده کند. آنها در نهایت کتابهای کد را روزانه تغییر میدادند، به این معنی که بلچلی باید هر روز صبح چرخهای کد را هک میکرد.
جالب توجه است که رمزنگاران تابع Tunny را بر اساس مکان ایستگاه های ارسال و دریافت حل کردند. مراکز عصبی فرماندهی عالی آلمان را با ارتش و فرماندهان گروه های ارتش در جبهه های مختلف نظامی اروپا، از فرانسه اشغالی گرفته تا استپ های روسیه، مرتبط می کرد. این یک کار وسوسه انگیز بود: هک کردن Tunney وعده دسترسی مستقیم به اهداف و قابلیت های بالاترین سطح دشمن را می داد.
سپس، با ترکیبی از اشتباهات اپراتورهای آلمانی، حیله گری و قاطعیت، ریاضیدان جوان
12 چرخ کلیدی یک ماشین رمزگذاری لورنز معروف به Tanny
هیث رابینسون
تا پایان سال 1942، تات به حمله به تانی ادامه داد و استراتژی خاصی برای این کار ایجاد کرد. این بر اساس مفهوم دلتا بود: مجموع مدول 2 یک سیگنال در یک پیام (نقطه یا متقاطع، 0 یا 1) با سیگنال بعدی. او متوجه شد که به دلیل حرکت متناوب چرخهای تونی، رابطهای بین دلتای متن رمزی و دلتای متن کلیدی وجود دارد: آنها باید با هم تغییر میکردند. بنابراین اگر متن رمزی را با متن کلیدی تولید شده در تنظیمات چرخ های مختلف مقایسه کنید، می توانید دلتای هر کدام را محاسبه کنید و تعداد مطابقت ها را بشمارید. نرخ تطابق بیش از 50٪ باید نامزد بالقوه برای کلید پیام واقعی را مشخص کند. این ایده از نظر تئوری خوب بود، اما اجرای آن در عمل غیرممکن بود، زیرا برای بررسی تمام تنظیمات ممکن نیاز به 2400 پاس برای هر پیام داشت.
تات این مشکل را پیش ریاضیدان دیگری به نام مکس نیومن آورد که ریاست بخش بلچلی را بر عهده داشت که همه آن را "نیومانیا" می نامیدند. نیومن در نگاه اول گزینه ای بعید برای رهبری سازمان اطلاعات حساس بریتانیا بود، زیرا پدرش اهل آلمان بود. با این حال، بعید به نظر می رسید که او برای هیتلر جاسوسی کند، زیرا خانواده او یهودی بودند. او به قدری نگران پیشرفت تسلط هیتلر در اروپا بود که مدت کوتاهی پس از فروپاشی فرانسه در سال 1940 خانواده خود را به امن نیویورک منتقل کرد و مدتی خود به فکر نقل مکان به پرینستون افتاد.
مکس نیومن
این اتفاق افتاد که نیومن ایده ای در مورد کار بر روی محاسبات مورد نیاز روش تاتا - با ایجاد یک ماشین - داشت. بلچلی قبلاً به استفاده از ماشینها برای تحلیل رمز استفاده میکرد. اینجوری انیگما کرک شد. اما نیومن یک دستگاه الکترونیکی خاص را برای کار بر روی رمز Tunney طراحی کرد. قبل از جنگ، او در کمبریج تدریس می کرد (یکی از شاگردانش آلن تورینگ بود) و از شمارنده های الکترونیکی ساخته شده توسط وین-ویلیامز برای شمارش ذرات در کاوندیش اطلاع داشت. ایده این بود: اگر دو فیلم بسته شده در یک حلقه را با سرعت بالا که یکی دارای یک کلید و دیگری یک پیام رمزگذاری شده بود، همگام سازی کنید و هر عنصر را به عنوان پردازنده ای در نظر بگیرید که دلتاها را شمارش می کند، یک شمارنده الکترونیکی می تواند نتایج را جمع کنید با خواندن نمره نهایی در پایان هر اجرا، می توان تصمیم گرفت که آیا این کلید یک کلید بالقوه است یا خیر.
اتفاقاً گروهی از مهندسان با تجربه مناسب وجود داشتند. از جمله خود وین ویلیامز بود. تورینگ وین-ویلیامز را از آزمایشگاه رادار مالورن برای کمک به ایجاد روتور جدیدی برای ماشین انیگما، با استفاده از الکترونیک برای شمارش دورها، استخدام کرد. سه مهندس از ایستگاه تحقیقات پستی در Dollis Hill: ویلیام چندلر، سیدنی برودهرست و تامی فلاورز در این پروژه و پروژه دیگری Enigma به او کمک کردند (اجازه دهید یادآوری کنم که اداره پست بریتانیا یک سازمان با فناوری پیشرفته بود و مسئولیت نداشت. فقط برای پست کاغذی، اما برای تلگراف و تلفن). هر دو پروژه شکست خورد و مردان بیکار ماندند. نیومن آنها را جمع کرد. او فلاورز را به رهبری تیمی منصوب کرد که یک «دستگاه ترکیبی» ایجاد کرد که دلتاها را میشمرد و نتیجه را به شمارندهای که وین-ویلیامز روی آن کار میکرد منتقل میکرد.
نیومن مهندسان را با ساخت ماشینها و بخش زنان نیروی دریایی سلطنتی را با ماشینهای پردازش پیام خود مشغول کرد. دولت فقط به مردان دارای موقعیت های رهبری در سطح بالا اعتماد می کرد و زنان به عنوان افسران عملیات بلچلی به خوبی عمل می کردند و تنظیمات رونویسی و رمزگشایی پیام را مدیریت می کردند. آنها بسیار ارگانیک توانستند از کار اداری به مراقبت از ماشین هایی که کار آنها را خودکار می کردند حرکت کنند. آنها بیهوده اسم ماشینشان را گذاشتند
ماشین "رابینسون قدیمی"، بسیار شبیه به مدل قبلی خود، ماشین "هیت رابینسون"
در واقع، هیث رابینسون، اگرچه در تئوری کاملاً قابل اعتماد است، اما در عمل از مشکلات جدی رنج می برد. نکته اصلی نیاز به همگام سازی کامل دو فیلم - متن رمز و متن کلیدی بود. هر گونه کشش یا لغزش هر یک از فیلم ها کل گذر را غیرقابل استفاده می کند. برای به حداقل رساندن خطر خطا، دستگاه بیش از 2000 کاراکتر در ثانیه پردازش نمی کرد، اگرچه تسمه ها می توانستند سریعتر کار کنند. فلاورز که با اکراه با کار پروژه هیث رابینسون موافقت کرد، معتقد بود که راه بهتری وجود دارد: ماشینی که تقریباً تماماً از قطعات الکترونیکی ساخته شده است.
کلوسوس
توماس فلاورز از سال 1930 به عنوان مهندس در بخش تحقیقات اداره پست بریتانیا کار می کرد، جایی که در ابتدا روی تحقیق در مورد اتصالات نادرست و ناموفق در مبادلات تلفن خودکار جدید کار کرد. این باعث شد که او به فکر چگونگی ایجاد یک نسخه بهبودیافته از سیستم تلفن باشد و در سال 1935 او شروع به حمایت از جایگزینی اجزای سیستم الکترومکانیکی مانند رله ها با قطعات الکترونیکی کرد. این هدف کل آینده حرفه ای او را تعیین کرد.
تامی فلاورز، حدود سال 1940
اکثر مهندسان از قطعات الکترونیکی به دلیل دمدمی مزاج بودن و غیرقابل اطمینان بودن آنها در مقیاس بزرگ انتقاد کرده اند، اما Flowers نشان داد که وقتی به طور مداوم و در توان هایی بسیار کمتر از طراحی آنها استفاده می شود، لوله های خلاء در واقع طول عمر شگفت انگیزی از خود نشان می دهند. او ایده های خود را با جایگزین کردن تمام پایانه های زنگ شماره گیری در یک سوئیچ 1000 خطی با لوله ثابت کرد. در مجموع 3-4 هزار نفر از آنها وجود داشت. این نصب در سال 1939 به صورت واقعی راه اندازی شد. در همان دوره، او با جایگزینی رجیسترهای رله ای که شماره تلفن ها را ذخیره می کردند، با رله های الکترونیکی آزمایش کرد.
فلاورز بر این باور بود که هیث رابینسونی که او برای ساختن آن استخدام شده بود دارای نقص جدی است و با استفاده از لوله های بیشتر و قطعات مکانیکی کمتر می تواند مشکل را خیلی بهتر حل کند. در فوریه 1943، او طرحی جایگزین برای دستگاه به نیومن آورد. گل ها هوشمندانه از شر نوار کلید خلاص شدند و مشکل همگام سازی را از بین بردند. دستگاه او باید متن کلید را در لحظه تولید می کرد. او Tunney را به صورت الکترونیکی شبیهسازی میکرد، تمام تنظیمات چرخ را مرور میکرد و هر کدام را با متن رمز مقایسه میکرد و موارد احتمالی را ضبط میکرد. او تخمین زد که این رویکرد نیاز به استفاده از حدود 1500 لوله خلاء دارد.
نیومن و بقیه مدیران بلچلی به این پیشنهاد بدبین بودند. مانند بسیاری از معاصران فلاورز، آنها شک داشتند که آیا الکترونیک می تواند در چنین مقیاسی کار کند. علاوه بر این، حتی اگر بتوان آن را به کار انداخت، آنها تردید داشتند که چنین ماشینی بتواند به موقع ساخته شود تا در جنگ مفید باشد.
رئیس فلاورز در Dollis Hill به او اجازه داد تا تیمی را برای ایجاد این هیولای الکترونیکی تشکیل دهد - فلاورز ممکن است در توصیف اینکه چقدر ایده او در بلچلی مورد پسند او بوده است کاملاً صادقانه نبوده است (طبق گفته اندرو هاجز، فلاورز گفت رئیس او، گوردون رادلی، که این پروژه برای بلچلی کار مهمی بود، و رادلی قبلاً از چرچیل شنیده بود که کار بلچلی یک اولویت مطلق است). علاوه بر فلاورز، سیدنی برودهرست و ویلیام چندلر نقش بزرگی در توسعه سیستم ایفا کردند و کل این تعهد تقریباً 50 نفر را استخدام کرد، یعنی نیمی از منابع Dollis Hill. این تیم از سوابق مورد استفاده در تلفن الهام گرفته شده است: متر، منطق شاخه، تجهیزات برای مسیریابی و ترجمه سیگنال، و تجهیزات اندازه گیری دوره ای وضعیت تجهیزات. Broadhurst استاد چنین مدارهای الکترومکانیکی بود، و Flowers و Chandler متخصصان الکترونیک بودند که می دانستند چگونه مفاهیم را از دنیای رله ها به دنیای دریچه ها منتقل کنند. در اوایل سال 1944، تیم یک مدل کار به بلچلی ارائه کرد. این ماشین غول پیکر "Colossus" نام گرفت و به سرعت ثابت کرد که می تواند با پردازش قابل اعتماد 5000 کاراکتر در ثانیه از هیث رابینسون پیشی بگیرد.
نیومن و بقیه مدیران بلچلی به سرعت متوجه شدند که در رد کردن فلاورز اشتباه کرده اند. در فوریه 1944، آنها 12 کولوسی دیگر را سفارش دادند، که قرار بود تا 1 ژوئن عملیاتی شوند - تاریخی که حمله به فرانسه برنامه ریزی شده بود، اگرچه، البته، این برای فلاورز ناشناخته بود. فلاورز صریحاً گفت که این غیرممکن است، اما تیم او با تلاشهای قهرمانانه موفق شد ماشین دوم را تا 31 می تحویل دهد، که عضو جدید تیم، آلن کومبز، پیشرفتهای زیادی در آن ایجاد کرد.
طراحی اصلاح شده، معروف به Mark II، موفقیت اولین خودرو را ادامه داد. علاوه بر سیستم تامین فیلم، شامل 2400 لامپ، 12 کلید چرخشی، 800 رله و یک ماشین تحریر الکتریکی بود.
کلوسوس مارک دوم
به اندازه کافی قابل تنظیم و انعطاف پذیر بود تا بتواند وظایف مختلفی را انجام دهد. پس از نصب، هر یک از تیم های زنان "Colossus" خود را برای حل مشکلات خاص پیکربندی کردند. برای راه اندازی حلقه های الکترونیکی که چرخ های Tunney را شبیه سازی می کنند، به یک پچ پنل، شبیه به پنل اپراتور تلفن، نیاز بود. مجموعهای از سوئیچها به اپراتورها اجازه میداد تا هر تعداد دستگاه عملکردی را که دو جریان داده را پردازش میکنند، پیکربندی کنند: یک فیلم خارجی و یک سیگنال داخلی تولید شده توسط حلقهها. با ترکیب مجموعه ای از عناصر منطقی مختلف، Colossus می تواند توابع بولی دلخواه را بر اساس داده ها محاسبه کند، یعنی توابعی که 0 یا 1 تولید می کنند. هر واحد شمارنده Colossus را افزایش می دهد. یک دستگاه کنترل جداگانه تصمیمات انشعاب را بر اساس وضعیت شمارنده اتخاذ کرد - به عنوان مثال، اگر مقدار شمارنده از 1000 بیشتر شد، خروجی را متوقف و چاپ کنید.
پانل سوئیچ برای پیکربندی "Colossus"
اجازه دهید فرض کنیم که Colossus یک کامپیوتر قابل برنامهریزی عمومی به معنای امروزی بود. به طور منطقی میتوانست دو جریان داده را ترکیب کند - یکی روی نوار و دیگری که توسط شمارندههای حلقه تولید میشود - و تعداد XNUMXهایی را که با آن مواجه میشوند، بشمارند، و تمام. بیشتر "برنامه نویسی" Colossus روی کاغذ انجام می شود، با اپراتورها که درخت تصمیم تهیه شده توسط تحلیلگران را اجرا می کنند: مثلاً، "اگر خروجی سیستم کمتر از X است، پیکربندی B را تنظیم کنید و Y را انجام دهید، در غیر این صورت Z را انجام دهید."
نمودار بلوک سطح بالا برای Colossus
با این وجود، "Colossus" کاملاً قادر به حل وظیفه ای بود که به آن محول شده بود. برخلاف کامپیوتر Atanasoff-Berry، Colossus بسیار سریع بود - میتوانست 25000 کاراکتر در ثانیه پردازش کند، که هر کدام میتواند به چندین عملیات Boolean نیاز داشته باشد. Mark II با خواندن و پردازش همزمان پنج بخش مختلف فیلم، سرعت خود را نسبت به Mark I پنج برابر افزایش داد. از اتصال کل سیستم با دستگاه های ورودی-خروجی الکترومکانیکی کند، با استفاده از فتوسل (برگرفته از ضد هوایی) خودداری کرد.
این ماشین پردازش کلمه قدرتمند به مرکز پروژه برای شکستن کد Tunney تبدیل شد. ده Mark II دیگر قبل از پایان جنگ ساخته شد، پانلهای آنها توسط کارگران کارخانه پست در بیرمنگام که نمیدانستند چه چیزی میسازند، ماهیانه یک پانل میریختند و سپس در بلچلی مونتاژ میشدند. . یکی از مقامات خشمگین از وزارت تامین، که درخواست دیگری برای هزار شیر ویژه دریافت کرده بود، پرسید که آیا کارکنان پست "آنها را به سمت آلمانی ها شلیک می کنند". در این روش صنعتی، به جای مونتاژ دستی یک پروژه، کامپیوتر بعدی تا دهه 1950 تولید نمی شد. طبق دستورالعمل های فلاورز برای محافظت از دریچه ها، هر کولوس تا پایان جنگ شبانه روز کار می کرد. آنها بی سر و صدا ایستاده بودند و در تاریکی می درخشیدند، زمستان مرطوب بریتانیا را گرم می کردند و صبورانه منتظر دستورالعمل بودند تا روزی برسد که دیگر به آنها نیازی نباشد.
حجاب سکوت
شور و شوق طبیعی برای درام جذابی که در بلچلی در حال رخ دادن بود، منجر به اغراق فاحش دستاوردهای نظامی سازمان شد. اشاره کردن به طرز وحشتناکی پوچ است، همانطور که فیلم انجام می دهد.
از سوی دیگر، پیشرفت های تکنولوژیکی که Colossus ارائه کرد غیرقابل انکار بود. اما دنیا به این زودی ها نخواهد فهمید. چرچیل دستور داد که تمام کلوسیهای موجود در زمان پایان بازی برچیده شوند و راز طراحی آنها به همراه آنها به محل دفن زباله ارسال شود. دو خودرو به نحوی از این حکم اعدام جان سالم به در بردند و تا دهه 1960 در سرویس اطلاعاتی بریتانیا باقی ماندند. اما حتی در آن زمان نیز دولت بریتانیا پرده سکوت را در مورد کار در بلچلی برنداشت. تنها در دهه 1970 بود که وجود آن به اطلاع عموم رسید.
تصمیم به ممنوعیت دائمی هرگونه بحث در مورد کارهایی که در پارک بلچلی انجام می شود را می توان احتیاط بیش از حد دولت بریتانیا نامید. اما برای فلاورز این یک تراژدی شخصی بود. او که از تمام اعتبار و اعتبار مخترع کولوسوس سلب شده بود، از نارضایتی و سرخوردگی رنج می برد زیرا تلاش های مداوم او برای جایگزینی رله با الکترونیک در سیستم تلفن بریتانیا به طور مداوم مسدود می شد. اگر او می توانست دستاورد خود را از طریق مثال "کولوسوس" نشان دهد، تأثیر لازم برای تحقق رویای خود را خواهد داشت. اما زمانی که دستاوردهای او مشخص شد، فلاورز مدت ها بود که بازنشسته شده بود و نمی توانست بر چیزی تأثیر بگذارد.
چندین نفر از علاقه مندان به محاسبات الکترونیکی که در سراسر جهان پراکنده بودند از مشکلات مشابه مربوط به محرمانه بودن اطراف Colossus و فقدان شواهد برای دوام این رویکرد رنج می بردند. محاسبات الکترومکانیکی می تواند برای مدتی در آینده پادشاه باقی بماند. اما پروژه دیگری وجود داشت که راه را برای قرار گرفتن محاسبات الکترونیکی در مرکز صحنه هموار می کرد. اگرچه حاصل تحولات نظامی پنهانی نیز بود، اما پس از جنگ پنهان نماند، بلکه برعکس، با بزرگترین انفجار و با نام ENIAC به جهانیان آشکار شد.
چه بخوانیم:
• جک کوپلند، ویرایش. Colossus: The Secrets of Bletchley Park's Codebreaking Computers (2006)
• توماس اچ. فلاورز، "طراحی کلوسوس"، سالنامه تاریخ محاسبات، ژوئیه 1983
• اندرو هاجز، آلن تورینگ: معما (1983)
منبع: www.habr.com