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En 1938, le chef du renseignement secret britannique a discrètement acquis un domaine de 24 hectares situé à 80 miles de Londres. Il était situé à l'intersection des chemins de fer allant du nord de Londres et d'Oxford à l'ouest à Cambridge à l'est, et était l'endroit idéal pour une organisation que personne ne devait voir, mais située à proximité rapide de la plupart des centres de pouvoir et de connaissance du Royaume-Uni. Le domaine, connu sous le nom de , est devenu le centre britannique de déchiffrement des codes pendant la Seconde Guerre mondiale. C'est peut-être le seul endroit au monde connu pour son implication dans la cryptographie.
Tanni
À l'été 1941, à Bletchley, des travaux étaient déjà en cours pour déchiffrer la célèbre machine de codage Enigma, utilisée par l'armée et la marine allemande. Si vous avez vu un film sur les codeurs britanniques, il y a été question d'Enigma, mais nous ne nous étendrons pas sur ce sujet — car peu après l'invasion de l'Union soviétique, Bletchley a détecté la transmission de messages avec un nouveau type de codage.
Les cryptoanalystes ont rapidement compris la nature générale de la machine utilisée pour transmettre les messages, qu'ils ont surnommée « Tanni ».
Contrairement à Enigma, dont les messages devaient être déchiffrés manuellement, Tanni se connectait directement à un télétypiste. Le télétypiste transformait chaque symbole saisi par l'opérateur en un flux de points et de croix (similaire aux points et traits du code Morse) dans un code standard comportant cinq symboles par lettre. C'était du texte non chiffré. Tanni utilisait simultanément douze rouleaux pour créer son propre flux parallèle de points et de croix : la clé. Elle ajoutait ensuite cette clé au message, produisant du texte chiffré transmis par ondes. L'addition était effectuée en arithmétique binaire, où les points correspondaient aux zéros et les croix aux uns :
0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 1 = 0
Une autre machine Tanni du côté du destinataire, avec les mêmes réglages, produisait la même clé et l'ajoutait au message chiffré pour fournir l'original, qui était imprimé sur du papier par le téléimprimeur du destinataire. Supposons que nous ayons le message : « point plus point point plus ». En chiffres, cela correspondra à 01001. Ajoutons une clé aléatoire : 11010. 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 0, 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, donc nous obtenons le texte chiffré 10011. En ajoutant de nouveau la clé, nous pouvons récupérer le message original. Vérifions : 1 + 1 = 0, 1 + 0 = 1, 0 + 0 = 0, 1 + 1 = 0, 0 + 1 = 1, nous obtenons 01001.
L'analyse du fonctionnement de Tanni était facilitée par le fait qu'au cours des premiers mois de son utilisation, les expéditeurs transmettaient les réglages des roues devant être utilisés avant d'envoyer le message. Plus tard, les Allemands ont publié des livres de codes avec des réglages de roues prédéfinis, et l'expéditeur devait simplement envoyer le code, selon lequel le destinataire pouvait trouver le réglage de roue requis dans le livre. En fin de compte, ils ont commencé à changer les livres de codes quotidiennement, ce qui faisait que Bletchley devait déchiffrer les réglages des roues chaque matin.
Il est intéressant de noter que les cryptanalystes ont déchiffré le fonctionnement de Tanni sur la base de la disposition des stations émettrices et réceptrices. Elle reliait les centres nerveux du haut commandement allemand à l'armée et aux commandants des groupes armés sur divers fronts militaires européens, de la France occupée aux steppes russes. C'était un défi séduisant : casser Tanni promettait un accès direct aux intentions et aux capacités de l'ennemi au plus haut niveau.
Puis, grâce à un mélange d'erreurs des opérateurs allemands, de ruse et de détermination acharnée, le jeune mathématicien est allé bien au-delà de simples conclusions sur le fonctionnement de Tanni. N'ayant jamais vu la machine elle-même, il a complètement déterminé sa structure interne. Il a logiquement déduit les positions possibles de chaque roue (chacune ayant son propre nombre premier) et comment la disposition des roues générait la clé. Armé de cette information, Bletchley a construit des copies de Tanni qui pouvaient être utilisées pour déchiffrer les messages - aussitôt après avoir correctement réglé les roues.
12 roues de la clé de la machine utilisant le chiffre de Lorenz, connue sous le nom de Tanni
Hugh Robinson
À la fin de 1942, Tat continuait d'attaquer Tanni, ayant développé une stratégie spéciale pour cela. Elle était basée sur le concept de delta : la somme, modulo 2, d'un signal dans le message (point ou croix, 0 ou 1) avec le suivant. Il comprit qu'en raison du mouvement intermittent des roues de Tanni, il existait un lien entre le delta du texte chiffré et le delta du texte de la clé : ils devaient changer conjointement. Ainsi, en comparant le texte chiffré avec le texte clé, créé avec différentes configurations de roues, on pouvait calculer le delta pour chacun et compter le nombre de correspondances. Un nombre de correspondances dépassant largement 50 % devait marquer un potentiel candidat pour la vraie clé du message. En théorie, l'idée était bonne, mais il était impossible de la mettre en pratique, car cela nécessitait 2400 passages pour chaque message afin de vérifier toutes les configurations possibles.
Tat confia cette tâche à un autre mathématicien, Max Newman, qui dirigeait un département à Bletchley, que tout le monde appelait « Newmania ». À première vue, Newman était un candidat peu probable pour diriger une organisation de renseignement britannique sensible, car son père était originaire d'Allemagne. Cependant, il semblait peu probable qu'il espionne au profit d'Hitler, car sa famille était juive. Il était tellement préoccupé par la montée en puissance d'Hitler en Europe qu'il fit déménager sa famille dans un endroit sûr, à New York, peu après l'effondrement de la France en 1940, et envisagea un temps de déménager à Princeton.
Max Newman
Il se trouve que Newman avait une idée de travailler sur des calculs nécessaires pour la méthode de Turing - en créant une machine. À Bletchley, ils étaient déjà habitués à utiliser des machines pour le cryptanalyse. C'est ainsi qu'ils ont réussi à déchiffrer l'Enigma. Mais Newman avait en tête un certain dispositif électronique pour travailler sur le chiffre de Tani. Avant la guerre, il enseignait à Cambridge (l'un de ses étudiants était Alan Turing), et il connaissait les compteurs électroniques construits par Wynn-Williams pour compter les particules à Cavendish. L'idée était la suivante : si l'on synchronisait deux pellicules fermées en boucle, tournant à grande vitesse, l'une contenant la clé et l'autre le message chiffré, et que l'on comptait chaque élément avec un processeur qui enregistre les deltas, alors le compteur électronique pourrait additionner les résultats. En lisant le total à la fin de chaque essai, on pouvait déterminer si cette clé était potentielle ou non.
Il se trouve qu'il y avait justement un groupe d'ingénieurs avec l'expérience appropriée. Parmi eux se trouvait Wynn-Williams lui-même. Turing a recruté Wynn-Williams de son laboratoire de radar à Malvern pour l'aider à créer un nouveau rotor pour la machine déchiffrant l'Enigma, utilisant l'électronique pour compte les rotations. Il a été aidé dans ce projet et un autre lié à l'Enigma par trois ingénieurs de la Station de Recherche Postale à Dollis Hill : William Chandler, Sidney Broadhurst et Tommy Flowers (je vous rappelle que les postes britanniques étaient une organisation de haute technologie, responsable non seulement du courrier, mais aussi de la télégraphie et de la téléphonie). Les deux projets ont échoué et les hommes sont restés sans travail. Newman les a rassemblés. Il a nommé Flowers chef de l'équipe chargée de créer un « dispositif combinatoire » qui devait compter les deltas et transmettre le résultat au compteur sur lequel travaillait Wynn-Williams.
Newman a chargé des ingénieurs de construire des machines, tandis que le département féminin de la marine royale s'occupait de la gestion de ses machines pour le traitement des messages. Le gouvernement confiait des postes de direction à des hommes uniquement, tandis que les femmes remplissaient efficacement leur rôle en tant qu'opératrices à Bletchley, s'occupant à la fois de la transcription des messages et des réglages de déchiffrement. Elles ont réussi de manière très organique à passer du travail de bureau à celui de soins des machines qui automatisaient leur travail. Elles ont facilement nommé leur machine «», équivalent britannique de [tous deux étaient des illustrateurs caricaturistes, représentant des dispositifs extrêmement complexes, encombrants et compliqués, exécutant des fonctions très simples / note du trad.].
La machine «Old Robinson», très semblable à son prédécesseur, la machine «Hit Robinson»
Et en effet, «Hit Robinson», qui théoriquement était suffisamment fiable, souffrait en pratique de graves problèmes. Le principal était la nécessité d'une synchronisation parfaite entre deux bandes - le texte chiffré et le texte de clé. Tout étirement ou glissement d'une quelconque bande rendait tout passage inutilisable. Afin de minimiser le risque d'erreurs, la machine traitait pas plus de 2000 caractères par seconde, bien que les bandes pouvaient fonctionner plus vite. Flowers, qui acceptait à contrecœur le travail sur le projet «Hit Robinson», croyait qu'il y avait une meilleure solution : une machine presque entièrement construite à partir de composants électroniques.
Colosse
Thomas Flowers a travaillé en tant qu'ingénieur dans le département de recherche de la poste britannique depuis 1930, où il a d'abord travaillé sur l'étude des connexions incorrectes et échouées dans les nouvelles centrales téléphoniques automatiques. Cela l'a amené à réfléchir à la manière de créer une version améliorée du système téléphonique, et en 1935, il a commencé à prêcher le remplacement des composants électromécaniques du système, tels que les relais, par des composants électroniques. Cet objectif a défini toute sa carrière future.
Tommy Flowers, autour de 1940
La plupart des ingénieurs critiquaient les composants électroniques pour leur capricieux et leur manque de fiabilité en utilisation à grande échelle, mais Flowers a montré que s'ils étaient utilisés de manière continue et à des puissances bien inférieures à celles prévues, les tubes électroniques présentent en fait une durée de vie remarquablement longue. Il a prouvé ses idées en remplaçant tous les terminaux qui établissaient le signal tonal sur le commutateur qui gérait 1000 lignes par des tubes ; il y en avait environ 3 à 4 mille. Cette installation a été mise en service en 1939. Pendant cette période, il a également expérimenté le remplacement des registres à relais qui stockaient les numéros de téléphone par des relais électroniques.
Flowers pensait que le 'Hit Robinson', pour lequel il avait été engagé, avait de graves défauts, et qu'il pourrait résoudre cette tâche beaucoup mieux en utilisant plus de tubes et moins de pièces mécaniques. En février 1943, il a présenté un schéma alternatif à Newman. Flowers a intelligemment éliminé le film avec la clé, résolvant ainsi le problème de synchronisation. Sa machine devait générer le texte de la clé à la volée. Elle devait simuler Turing électroniquement, passant par tous les réglages des roues et comparant chacun d'eux avec le texte chiffré, en notant les correspondances probables. Il prévoyait qu'une telle approche nécessiterait environ 1500 tubes électroniques.
Newman et le reste de la direction de Bletchley ont accueilli cette proposition avec scepticisme. Comme la plupart des contemporains de Flowers, ils doutaient de la possibilité de faire fonctionner l'électronique à une telle échelle. De plus, même si cela pouvait fonctionner, ils se demandaient si une telle machine pourrait être construite à temps pour être utile pendant la guerre.
Le chef Flowers à Dollis Hill a finalement donné son feu vert pour rassembler une équipe afin de créer ce monstre électronique — Flowers a peut-être été un peu moins sincère sur l'enthousiasme qu'a suscité son idée à Bletchley (Si l'on en croit Andrew Hodges, Flowers a dit à son patron, Gordon Radley, que le projet était une œuvre critique pour Bletchley, et Radley avait déjà entendu de Churchill que le travail de Bletchley était absolument prioritaire). En plus de Flowers, Sydney Broadhurst et William Chandler ont joué un rôle majeur dans le développement du système, et le projet a engagé presque 50 personnes, la moitié des ressources de Dollis Hill. L’équipe s’inspirait de précédents utilisés dans le secteur de la téléphonie : compteurs, logique arborescente, équipements de routage et de signalisation, ainsi que du matériel pour des mesures périodiques de l'état de l'équipement. Broadhurst était un maître de ces circuits électromécaniques, tandis que Flowers et Chandler étaient des experts en électronique, capables de transférer des concepts du monde des relais vers celui des vannes. Au début de 1944, l'équipe a présenté un modèle fonctionnel à Bletchley. La machine géante a été nommée « Colossus », et a rapidement prouvé qu'elle pouvait surpasser « la machine de Robinson », traitant de manière fiable 5000 caractères par seconde.
Newman et le reste de la direction à Bletchley ont rapidement compris qu'ils avaient fait une erreur en refusant Flowers. En février 1944, ils ont commandé 12 autres « Colossus », qui devaient être opérationnels d'ici le 1er juin — cette date était prévue pour l'invasion de la France, bien que, bien sûr, cela était inconnu de Flowers. Flowers a dit clairement que c'était impossible, mais grâce à des efforts héroïques, son équipe a réussi à mettre en service la deuxième machine d'ici le 31 mai, dans laquelle un nouveau membre de l'équipe, Alan Combs, a apporté de nombreuses améliorations.
Le schéma retravaillé, connu sous le nom de Mark II, a poursuivi le succès de la première machine. En plus du système d'alimentation de bande, il comprenait 2400 lampes, 12 interrupteurs rotatifs, 800 relais et une machine à écrire électrique.
Colossus Mark II
Il était configurable et suffisamment flexible pour accomplir diverses tâches. Après installation, chaque équipe féminine a configuré son « Colosse » pour résoudre des problèmes spécifiques. Un panneau de commutation, semblable à celui utilisé par les opérateurs téléphoniques, était nécessaire pour régler les cercles électroniques, simulant les roues de Tanni. L'ensemble de commutateurs permettait aux opérateurs de paramétrer n'importe quel nombre d'appareils fonctionnels traitant deux flux de données : le film externe et le signal interne généré par les cercles. En combinant un ensemble d'éléments logiques, le « Colosse » pouvait effectuer des calculs sur des fonctions booléennes arbitraires sur la base des données, c'est-à-dire, des fonctions qui produisent soit 0 soit 1. Chaque unité augmentait le compteur du « Colosse ». Un appareil de contrôle séparé prenait des décisions ramifiées basées sur l'état du compteur — par exemple, s'arrêter et imprimer la sortie si la valeur du compteur dépassait 1000.
Panneau de commutateurs pour le réglage du « Colosse »
Supposons que le « Colosse » ait été un ordinateur programmable à usage général au sens moderne. Il pouvait logiquement combiner deux flux de données — un sur le film et un généré par les compteurs à anneaux — et compter le nombre de uns rencontrés, et c'est tout. La plupart de la « programmation » du « Colosse » se faisait sur papier, et les opérateurs suivaient un arbre de décisions préparé par les analystes : par exemple, « si la sortie du système est inférieure à X, configurez la configuration B et exécutez Y, sinon exécutez Z ».
Diagramme de haut niveau pour le « Colosse »
Cependant, le « Colosse » était tout à fait capable de résoudre la tâche qui lui était assignée. Contrairement à l'ordinateur d'Atanasoff-Berry, le « Colosse » était extrêmement rapide — il pouvait traiter 25 000 caractères par seconde, chacun pouvant nécessiter plusieurs opérations booléennes. Le Mark II a multiplié par cinq la vitesse par rapport au Mark I, lisant et traitant simultanément cinq sections différentes du film. Il a choisi de ne pas relier tout le système à des dispositifs d'entrée-sortie électromécaniques lents, en utilisant des photorésistances (provenant de détecteurs aériens ) pour lire les bandes d'entrée et le registre pour la mise en mémoire tampon de la sortie sur la machine à écrire. Le leader de l'équipe qui a restauré le Colosse dans les années 1990 a montré qu'il pouvait encore facilement battre en performance un ordinateur basé sur un processeur Pentium de 1995.
Cette puissante machine de traitement de texte est devenue le centre du projet de déchiffrement de Tanni. Avant la fin de la guerre, dix autres Mark II ont été construits, dont les panneaux étaient estampés un par un chaque mois par des travailleurs de l'usine de courrier de Birmingham, qui n'avaient aucune idée de ce qu'ils produisaient, avant d'être assemblés à Bletchley. Un fonctionnaire exaspéré du ministère de l'approvisionnement, après avoir reçu une autre demande pour mille vannes spéciales, s'est demandé si les employés du courrier les tiraient sur les Allemands. De cette manière industrielle, plutôt que par assemblage manuel d'un projet individuel, le prochain ordinateur ne serait fabriqué avant les années 1950. Selon les instructions de Flowers pour la protection des vannes, chaque Colosse fonctionnait jour et nuit jusqu'à la fin de la guerre. Ils se tenaient là, brillant faiblement dans l'obscurité, réchauffant l'humide hiver britannique et attendant patiemment des instructions, jusqu'au jour où ils ne furent plus nécessaires.
Le voile du silence
L'enthousiasme naturel pour le drame intrigant qui se déroulait à Bletchley a conduit à une exagération excessive des réalisations militaires de cette organisation. Il est horriblement absurde de laisser entendre, comme le fait le film «» [The Imitation Game], que la civilisation britannique aurait cessé d'exister sans Alan Turing. Le Colosse, apparemment, n'avait eu aucun impact sur le cours de la guerre en Europe. Sa réalisation la plus médiatisée a consisté à prouver que le plan trompeur concernant le débarquement en Normandie en 1944 avait fonctionné. Les messages obtenus via Tanni signalaient que les Alliés avaient réussi à convaincre Hitler et son commandement que le véritable coup aurait lieu plus à l'est, dans le Pas-de-Calais. Une information encourageante, mais il est peu probable que la réduction des niveaux de cortisol dans le commandement allié ait contribué à gagner la guerre.
D'un autre côté, les avancées technologiques présentées par le « Colosse » étaient indéniables. Mais le monde ne le saura pas de sitôt. Churchill a ordonné que toutes les machines « Colosse » existantes lors de la fin des jeux soient démontées, et que le secret de leur fonctionnement soit envoyé à la décharge avec elles. Deux machines ont d'une manière ou d'une autre survécu à cette sentence de mort, et sont restées en service dans le renseignement britannique jusqu'aux années 1960. Mais même alors, le gouvernement britannique n'a pas levé le voile sur le travail à Bletchley. Ce n'est qu'au cours des années 1970 que son existence est devenue publique.
La décision d'interdire à jamais toute discussion sur les travaux menés à Bletchley Park pouvait être qualifiée de prudence excessive de la part du gouvernement britannique. Mais pour Flowers, c'était une tragédie personnelle. Privé de tous les honneurs et du prestige d'inventeur du « Colosse », il souffrait d'insatisfaction et de déception, lorsque ses tentatives constantes de remplacer les relais par de l'électronique dans le système téléphonique britannique étaient systématiquement bloquées. S'il avait pu démontrer son succès avec le « Colosse », il aurait eu l'influence nécessaire pour réaliser son rêve. Mais au moment où ses réalisations devinrent connues, Flowers était déjà à la retraite depuis longtemps et ne pouvait influencer quoi que ce soit.
Quelques passionnés d'informatique dispersés dans le monde souffraient de problèmes similaires liés au secret entourant le « Colosse », ainsi qu'au manque de preuves de la viabilité de cette approche. L'informatique électromécanique pouvait encore rester prédominante quelque temps. Mais il y avait un autre projet qui ouvrirait la voie à la domination de l'informatique électronique. Bien qu'il s'agisse également d'un résultat de développements militaires secrets, il n'a pas été caché après la guerre, mais au contraire, a été dévoilé au monde avec un grand éclat, sous le nom d'ENIAC.
À lire :
• Jack Copeland, éd. Colossus : Les Secrets des Ordinateurs de Décryptage de Bletchley Park (2006)
• Thomas H. Flowers, « La conception du Colosse », Annales de l'Histoire de l'Informatique, juillet 1983
• Andrew Hodges, Alan Turing : L'Énigme (1983)
Source : habr.com
