Outros artigos da serie:
- Historia do relevo
- Historia dos ordenadores electrónicos
- Historia do transistor
- Historial de Internet
En 1938, o xefe da Intelixencia Secreta Británica comprou en silencio unha leira de 24 hectáreas a 80 millas de Londres. Estaba situado no cruce dos ferrocarrís de Londres ao norte, e de Oxford ao oeste ata Cambridge ao leste, e era un lugar ideal para unha organización que non sería vista por ninguén, pero que estaba ao alcance da maioría. dos importantes centros de coñecemento.e as autoridades británicas. A propiedade coñecida como , converteuse no centro británico de descodificación durante a Segunda Guerra Mundial. Este é quizais o único lugar do mundo coñecido pola súa participación na criptografía.
taniño
No verán de 1941 xa se traballaba en Bletchley para romper a famosa máquina de cifrado Enigma utilizada polo exército e a mariña alemás. Se viches unha película sobre descifradores de código británicos, falaron de Enigma, pero non falaremos diso aquí, porque pouco despois da invasión da Unión Soviética, Bletchley descubriu a transmisión de mensaxes cun novo tipo de cifrado.
Os criptoanalistas pronto descubriron a natureza xeral da máquina utilizada para transmitir mensaxes, que alcumaron "Tunny".
A diferenza de Enigma, cuxas mensaxes tiñan que ser descifradas a man, Tunney conectouse directamente ao teletipo. O teletipo converteu cada carácter introducido polo operador nun fluxo de puntos e cruces (semellante aos puntos e trazos do código Morse) en estándar con cinco caracteres por letra. Era texto sen cifrar. Tunney usou doce rodas á vez para crear a súa propia corrente paralela de puntos e cruces: a chave. Despois engadiu a clave á mensaxe, producindo texto cifrado transmitido polo aire. A suma realizouse en aritmética binaria, onde os puntos correspondían a ceros e as cruces a uns:
0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 1 = 0
Outra Tanny do lado do destinatario coa mesma configuración produciu a mesma clave e engadiuna á mensaxe cifrada para producir a orixinal, que foi impresa en papel polo teletipo do destinatario. Digamos que temos unha mensaxe: "punto máis punto punto máis". En números será 01001. Engadimos unha clave aleatoria: 11010. 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 0, 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, polo que obtemos o texto cifrado 10011. Engadindo a chave de novo, podes restaurar a mensaxe orixinal. Comprobamos: 1 + 1 = 0, 1 + 0 = 1, 0 + 0 = 0, 1 + 1 = 0, 0 + 1 = 1, obtemos 01001.
Analizar o traballo de Tunney facilitouse polo feito de que nos primeiros meses do seu uso, os remitentes pasaban a configuración das rodas para ser usadas antes de enviar unha mensaxe. Máis tarde, os alemáns lanzaron libros de códigos con configuracións de roda preestablecidas, e o remitente só tiña que enviar un código que o destinatario puidese usar para atopar a configuración correcta de rodas no libro. Terminaron cambiando os libros de códigos diariamente, o que significaba que Bletchley tiña que cortar as rodas de código todas as mañás.
Curiosamente, os criptoanalistas resolveron a función Tunny en función da localización das estacións emisoras e receptoras. Conectaba os centros neurálxicos do alto mando alemán cos comandantes do exército e dos grupos de exércitos en varias frontes militares europeas, desde a Francia ocupada ata as estepas rusas. Era unha tarefa tentadora: piratear a Tunney prometía acceso directo ás intencións e capacidades de máis alto nivel do inimigo.
Entón, a través dunha combinación de erros de operadores alemáns, astucia e determinación tenaz, o mozo matemático foi moito máis aló que simples conclusións sobre o traballo de Tunney. Sen ver a propia máquina, determinou completamente a súa estrutura interna. Deduciu loxicamente as posibles posicións de cada roda (cada unha delas tiña o seu propio número primo), e como exactamente a posición das rodas xeraba a chave. Armado con esta información, Bletchley construíu réplicas do Tunney que poderían usarse para descifrar mensaxes, tan pronto como as rodas estivesen axustadas correctamente.
12 rodas clave dunha máquina de cifrado de Lorenz coñecida como Tanny
Heath Robinson
A finais de 1942, Tat continuou atacando a Tanni, desenvolvendo unha estratexia especial para iso. Baseábase no concepto de delta: a suma módulo 2 dun sinal nunha mensaxe (punto ou cruz, 0 ou 1) co seguinte. Decatouse de que debido ao movemento intermitente das rodas Tunney, había unha relación entre o delta do texto cifrado e o delta do texto clave: tiñan que cambiar xuntos. Polo tanto, se comparas o texto cifrado co texto clave xerado en diferentes configuracións de rodas, podes calcular o delta para cada un e contar o número de coincidencias. Unha taxa de coincidencia moi superior ao 50 % debería marcar un candidato potencial para a clave de mensaxe real. A idea era boa en teoría, pero era imposible de implementar na práctica, xa que requiría facer 2400 pases por cada mensaxe para comprobar todas as opcións posibles.
Tat levou o problema a outro matemático, Max Newman, que dirixía o departamento de Bletchley que todos chamaban "Newmania". Newman foi, a primeira vista, unha opción improbable para dirixir a sensible organización de intelixencia británica, xa que o seu pai era de Alemaña. Non obstante, parecía pouco probable que espiase para Hitler xa que a súa familia era xudía. Estaba tan preocupado polo progreso do dominio de Hitler en Europa que trasladou á súa familia á seguridade de Nova York pouco despois do colapso de Francia en 1940, e durante un tempo el mesmo considerou mudarse a Princeton.
Max Newman
Aconteceu que Newman tivo unha idea de traballar nos cálculos requiridos polo método Tata: creando unha máquina. Bletchley xa estaba afeito a usar máquinas para a criptoanálise. Así foi como Enigma foi rachado. Pero Newman concibiu un certo dispositivo electrónico para funcionar co cifrado Tunney. Antes da guerra, ensinou en Cambridge (un dos seus estudantes era Alan Turing) e sabía dos contadores electrónicos construídos por Wynne-Williams para contar partículas en Cavendish. A idea era esta: se sincronizas dúas películas pechadas nun bucle, desprazándose a gran velocidade, unha das cales tiña unha clave, e a outra unha mensaxe cifrada, e tratabas cada elemento como un procesador que contaba deltas, entón un contador electrónico podería suma os resultados. Lendo a puntuación final ao final de cada carreira, pódese decidir se esta clave era potencial ou non.
Aconteceu que só existía un grupo de enxeñeiros con experiencia adecuada. Entre eles estaba o propio Wynne-Williams. Turing reclutou a Wynne-Williams do Laboratorio de Radar de Malvern para axudar a crear un novo rotor para a máquina Enigma, utilizando a electrónica para contar voltas. Con este e outro proxecto Enigma axudáronlle tres enxeñeiros da Estación de Investigación Postal de Dollys Hill: William Chandler, Sidney Broadhurst e Tommy Flowers (permítanme lembrar que a Oficina de Correos Británica era unha organización de alta tecnoloxía e era responsable de non só para correo en papel, pero e para telegrafía e telefonía). Os dous proxectos fracasaron e os homes quedaron inactivos. Newman recolleunos. Nomeou a Flowers para dirixir un equipo que creou un "dispositivo de combinación" que contaría deltas e transmitiría o resultado a un contador no que estaba a traballar Wynne-Williams.
Newman ocupou os enxeñeiros coa construción das máquinas e o Departamento da Muller da Royal Navy co funcionamento das súas máquinas de procesamento de mensaxes. O goberno só confiaba en homes con cargos de liderado de alto nivel, e as mulleres facíanse ben como oficiais de operacións de Bletchley, xestionando tanto a transcrición de mensaxes como as configuracións de decodificación. Moi orgánicamente conseguiron pasar do traballo de oficina ao coidado das máquinas que automatizaban o seu traballo. Eles chamaron frívolamente ao seu coche "", equivalente británico [ambos eran debuxantes ilustradores que representaban dispositivos extremadamente complexos, voluminosos e intrincados que realizaban funcións moi sinxelas / aprox. transl.].
O coche "Old Robinson", moi parecido ao seu predecesor, o coche "Heath Robinson".
De feito, Heath Robinson, aínda que bastante fiable en teoría, sufriu serios problemas na práctica. O principal foi a necesidade dunha sincronización perfecta das dúas películas: o texto cifrado e o texto clave. Calquera estiramento ou deslizamento de calquera das películas inutilizaba todo o paso. Para minimizar o risco de erros, a máquina non procesaba máis de 2000 caracteres por segundo, aínda que os cintos podían funcionar máis rápido. Flowers, que concordou de mala gana co traballo do proxecto Heath Robinson, cría que había un xeito mellor: unha máquina construída case na súa totalidade con compoñentes electrónicos.
Coloso
Thomas Flowers traballou como enxeñeiro no departamento de investigación da Oficina de Correos Británica desde 1930, onde inicialmente traballou na investigación de conexións incorrectas e fallidas en novas centrais telefónicas automáticas. Isto levouno a pensar en como crear unha versión mellorada do sistema telefónico e, en 1935, comezou a defender a substitución dos compoñentes do sistema electromecánico, como os relés, por outros electrónicos. Este obxectivo determinou toda a súa carreira futura.
Tommy Flowers, arredor de 1940
A maioría dos enxeñeiros criticaron que os compoñentes electrónicos son caprichosos e pouco fiables cando se usan a gran escala, pero Flowers demostrou que cando se usan de forma continua e con potencias moi por debaixo do seu deseño, os tubos de baleiro realmente presentaban unha vida útil sorprendentemente longa. Probou as súas ideas substituíndo todos os terminais de ton de marcación nun interruptor de 1000 liñas por tubos; en total foron 3-4 mil deles. Esta instalación púxose en marcha en obra real en 1939. Nese mesmo período, experimentou coa substitución dos rexistros de relés que almacenaban os números de teléfono por relés electrónicos.
Flowers cría que o Heath Robinson para o que foi contratado para construír estaba seriamente defectuoso e que podería resolver o problema moito mellor usando máis tubos e menos pezas mecánicas. En febreiro de 1943, trouxo un deseño alternativo para a máquina a Newman. As flores se libraron intelixentemente da cinta de chaves, eliminando o problema de sincronización. A súa máquina tivo que xerar o texto clave sobre a marcha. Ela simularía a Tunney electrónicamente, pasando por todas as configuracións das rodas e comparando cada unha co texto cifrado, gravando as coincidencias probables. Estimou que este enfoque requiriría o uso duns 1500 tubos de baleiro.
Newman e o resto da dirección de Bletchley mostráronse escépticos ante esta proposta. Como a maioría dos contemporáneos de Flowers, dubidaban de que a electrónica puidese funcionar a tal escala. Ademais, aínda que se puidese facer funcionar, dubidaban de que tal máquina puidese construírse a tempo para ser útil na guerra.
O xefe de Flowers en Dollis Hill deulle o visto e prace para reunir un equipo para crear este monstro electrónico - Flowers quizais non foi totalmente sincero ao describirlle o moito que lle gustaba a súa idea en Bletchley (segundo Andrew Hodges, Flowers dixo o seu xefe, Gordon Radley, que o proxecto era un traballo crítico para Bletchley, e Radley xa escoitara a Churchill que o traballo de Bletchley era unha prioridade absoluta). Ademais de Flowers, Sidney Broadhurst e William Chandler xogaron un papel importante no desenvolvemento do sistema, e toda a empresa empregaba a case 50 persoas, a metade dos recursos de Dollis Hill. O equipo inspirouse nos precedentes utilizados en telefonía: contadores, lóxica de ramal, equipos para enrutamento e tradución de sinal e equipos para medicións periódicas do estado dos equipos. Broadhurst era un mestre destes circuítos electromecánicos, e Flowers e Chandler eran expertos en electrónica que entenderon como transferir conceptos do mundo dos relés ao mundo das válvulas. A principios de 1944 o equipo presentara un modelo de traballo a Bletchley. A máquina xigante foi bautizada como "Colossus" e demostrou rapidamente que podía eclipsar a Heath Robinson procesando de forma fiable 5000 caracteres por segundo.
Newman e o resto da dirección de Bletchley decatáronse rapidamente de que cometeron un erro ao rexeitar a Flowers. En febreiro de 1944, ordenaron 12 Colós máis, que debían estar operativos o 1 de xuño, data na que se planeaba a invasión de Francia, aínda que, por suposto, Flowers descoñecía isto. Flowers dixo rotundamente que iso era imposible, pero con esforzos heroicos o seu equipo logrou entregar un segundo coche o 31 de maio, ao que o novo membro do equipo Alan Coombs fixo moitas melloras.
O deseño revisado, coñecido como Mark II, continuou o éxito da primeira máquina. Ademais do sistema de subministración de película, constaba de 2400 lámpadas, 12 interruptores rotativos, 800 relés e unha máquina de escribir eléctrica.
Coloso Mark II
Era personalizable e o suficientemente flexible como para xestionar unha variedade de tarefas. Despois da instalación, cada un dos equipos femininos configurou o seu “Colossus” para resolver determinados problemas. Un panel de conexión, semellante ao panel dun operador de telefonía, foi necesario para configurar aneis electrónicos que simulasen rodas Tunney. Un conxunto de interruptores permitiu aos operadores configurar calquera número de dispositivos funcionais que procesaban dous fluxos de datos: unha película externa e un sinal interno xerado polos aneis. Ao combinar un conxunto de elementos lóxicos diferentes, Colossus podía calcular funcións booleanas arbitrarias baseándose en datos, é dicir, funcións que producirían un 0 ou 1. Cada unidade aumentaba o contador de Colossus. Un aparello de control separado tomaba decisións de ramificación en función do estado do contador; por exemplo, parar e imprimir unha saída se o valor do contador superaba os 1000.
Panel de cambio para configurar "Colossus"
Supoñamos que o Colossus era un ordenador programable de propósito xeral no sentido moderno. Podería combinar loxicamente dous fluxos de datos, un en cinta e outro xerado por contadores de anel, e contar o número de XNUMX que atopou, e xa está. Gran parte da "programación" do Colossus realizouse en papel, cos operadores que executaban unha árbore de decisións preparada polos analistas: digamos, "se a saída do sistema é inferior a X, configure a configuración B e faga Y, se non, fai Z".
Diagrama de bloques de alto nivel para Colossus
Non obstante, "Colossus" era bastante capaz de resolver a tarefa que se lle asignaba. A diferenza do ordenador Atanasoff-Berry, o Colossus era extremadamente rápido: podía procesar 25000 caracteres por segundo, cada un dos cales podía requirir varias operacións booleanas. O Mark II quintuplicou a velocidade sobre o Mark I ao ler e procesar simultáneamente cinco seccións diferentes de película. Rexeitou conectar todo o sistema con dispositivos electromecánicos lentos de entrada-saída, utilizando fotocélulas (tomadas de antiaéreos ) para ler as cintas entrantes e un rexistro para almacenar en búfer a saída da máquina de escribir. O líder do equipo que restaurou Colossus na década de 1990 demostrou que aínda podía superar facilmente un ordenador baseado no Pentium de 1995 no seu traballo.
Esta poderosa máquina de procesamento de textos converteuse no centro do proxecto para romper o código Tunney. Antes do final da guerra construíronse dez Mark II máis, cuxos paneis foron elaborados a un ritmo de un ao mes polos traballadores da fábrica de correos de Birmingham, que non tiñan nin idea do que estaban a facer, e despois ensamblados en Bletchley. . Un funcionario irritado do Ministerio de Abastecemento, despois de recibir outra solicitude de mil válvulas especiais, preguntou se os traballadores de correos estaban "disparandolles contra os alemáns". Deste xeito industrial, en lugar de montar a man un proxecto individual, o seguinte ordenador non se produciría ata os anos 1950. Segundo as instrucións de Flowers para protexer as válvulas, cada Colossus funcionou día e noite ata o final da guerra. Quedaron tranquilos brillando na escuridade, quentando o húmido inverno británico e esperando pacientemente as instrucións ata que chegase o día en que xa non eran necesarios.
Velo do silencio
O entusiasmo natural polo intrigante drama que se desenvolveu en Bletchley levou a unha gran esaxeración dos logros militares da organización. É terriblemente absurdo insinuar, como fai a película."[The Imitation Game] que a civilización británica deixaría de existir se non fose por Alan Turing. "Colossus", ao parecer, non tivo ningún impacto no curso da guerra en Europa. O seu logro máis publicitado foi demostrar que o engano do desembarco de Normandía de 1944 funcionara. As mensaxes recibidas a través de Tanny suxeriron que os aliados convenceron con éxito a Hitler e ao seu mando de que o verdadeiro golpe chegaría máis ao leste, no Pas de Calais. Información alentadora, pero é improbable que a redución do nivel de cortisol no sangue do mando aliado axude a gañar a guerra.
Por outra banda, os avances tecnolóxicos que presentou Colossus eran innegables. Pero o mundo non o saberá pronto. Churchill ordenou que todos os "Colossi" existentes no momento do final do xogo fosen desmantelados e o segredo do seu deseño debería ser enviado xunto con eles ao vertedoiro. Dous vehículos sobreviviron dalgún xeito a esta sentenza de morte e permaneceron no servizo de intelixencia británico ata os anos 1960. Pero aínda así o goberno británico non levantou o veo de silencio sobre o traballo en Bletchley. Foi só na década de 1970 cando a súa existencia pasou a ser de coñecemento público.
A decisión de prohibir permanentemente calquera discusión sobre o traballo que se está a levar a cabo en Bletchley Park podería denominarse un exceso de precaución do goberno británico. Pero para Flores foi unha traxedia persoal. Desposuído de todo o crédito e prestixio de ser o inventor do Coloso, sufriu insatisfacción e frustración xa que os seus constantes intentos de substituír os relés por electrónicos no sistema telefónico británico eran continuamente bloqueados. Se puidese demostrar o seu logro co exemplo de "Colossus", tería a influencia necesaria para realizar o seu soño. Pero cando se coñeceron os seus logros, Flowers xa había tempo que se retirou e non puido influír en nada.
Varios entusiastas da informática electrónica repartidos polo mundo sufriron problemas similares relacionados co segredo que rodea a Colossus e coa falta de probas da viabilidade deste enfoque. A informática electromecánica podería seguir sendo o rei durante algún tempo. Pero houbo outro proxecto que abriría o camiño para que a informática electrónica tomase o protagonismo. Aínda que tamén foi o resultado de desenvolvementos militares secretos, non se ocultou despois da guerra, senón que, pola contra, foi revelado ao mundo co maior aplomo, baixo o nome de ENIAC.
Que ler:
• 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, xullo de 1983
• Andrew Hodges, Alan Turing: The Enigma (1983)
Fonte: www.habr.com