Artikel lain dalam seri ini:
- Relai cerita
- Sejarah komputer elektronik
- Sejarah transistor
- sejarah internet
Pada tahun 1938, kepala Intelijen Rahasia Inggris diam-diam membeli tanah seluas 24 hektar yang berjarak 80 mil dari London. Letaknya di persimpangan jalur kereta api dari London ke utara, dan dari Oxford di barat ke Cambridge di timur, dan merupakan lokasi ideal untuk sebuah organisasi yang tidak akan dilihat oleh siapa pun, namun mudah dijangkau oleh sebagian besar orang. dari pusat-pusat pengetahuan yang penting, dan otoritas Inggris. Properti yang dikenal sebagai , menjadi pusat pemecahan kode di Inggris selama Perang Dunia II. Ini mungkin satu-satunya tempat di dunia yang dikenal karena keterlibatannya dalam kriptografi.
terowongan
Pada musim panas 1941, pekerjaan telah dilakukan di Bletchley untuk memecahkan mesin enkripsi Enigma terkenal yang digunakan oleh tentara dan angkatan laut Jerman. Jika Anda menonton film tentang pemecah kode Inggris, mereka berbicara tentang Enigma, tetapi kami tidak akan membicarakannya di sini - karena tak lama setelah invasi Uni Soviet, Bletchley menemukan transmisi pesan dengan jenis enkripsi baru.
Cryptanalyst segera mengetahui sifat umum dari mesin yang digunakan untuk mengirimkan pesan, yang mereka juluki “Tunny.”
Berbeda dengan Enigma, yang pesannya harus diuraikan dengan tangan, Tunney terhubung langsung ke teletype. Teletype mengubah setiap karakter yang dimasukkan oleh operator menjadi aliran titik dan tanda silang (mirip dengan titik dan garis kode Morse) dalam standar dengan lima karakter per huruf. Itu adalah teks yang tidak terenkripsi. Tunney menggunakan dua belas roda sekaligus untuk membuat aliran titik dan salib paralelnya sendiri: kuncinya. Dia kemudian menambahkan kunci ke pesan tersebut, menghasilkan teks tersandi yang dikirimkan melalui udara. Penjumlahan dilakukan dalam aritmatika biner, di mana titik-titik berhubungan dengan nol dan tanda silang berhubungan dengan satu:
0 + = 0 0
0 + = 1 1
1 + = 1 0
Tanny lain di pihak penerima dengan pengaturan yang sama menghasilkan kunci yang sama dan menambahkannya ke pesan terenkripsi untuk menghasilkan yang asli, yang dicetak di atas kertas dengan teletype penerima. Katakanlah kita mendapat pesan: "titik plus titik titik plus." Dalam angka akan menjadi 01001. Mari kita tambahkan kunci acak: 11010. 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 0, 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, sehingga kita mendapatkan ciphertext 10011. Dengan menambahkan kunci lagi, Anda dapat mengembalikan pesan aslinya. Mari kita periksa: 1 + 1 = 0, 1 + 0 = 1, 0 + 0 = 0, 1 + 1 = 0, 0 + 1 = 1, kita mendapatkan 01001.
Pekerjaan Parsing Tunney menjadi lebih mudah karena pada bulan-bulan awal penggunaannya, pengirim meneruskan pengaturan roda untuk digunakan sebelum mengirim pesan. Kemudian, Jerman merilis buku kode dengan pengaturan roda yang telah ditentukan sebelumnya, dan pengirim hanya perlu mengirimkan kode yang dapat digunakan penerima untuk menemukan pengaturan roda yang benar di dalam buku tersebut. Mereka akhirnya mengganti buku kode setiap hari, yang berarti Bletchley harus meretas roda kode setiap pagi.
Menariknya, kriptanalis menyelesaikan fungsi Tunny berdasarkan lokasi stasiun pengirim dan penerima. Ini menghubungkan pusat-pusat saraf komando tinggi Jerman dengan tentara dan komandan kelompok tentara di berbagai front militer Eropa, dari Prancis yang diduduki hingga stepa Rusia. Itu adalah tugas yang menggiurkan: meretas Tunney menjanjikan akses langsung ke niat dan kemampuan tingkat tertinggi musuh.
Kemudian, melalui kombinasi kesalahan operator Jerman, kelicikan dan tekad yang teguh, ahli matematika muda tersebut melangkah lebih jauh dari kesimpulan sederhana tentang karya Tunney. Tanpa melihat mesin itu sendiri, dia sepenuhnya menentukan struktur internalnya. Dia secara logis menyimpulkan kemungkinan posisi setiap roda (yang masing-masing memiliki bilangan primanya sendiri), dan bagaimana tepatnya posisi roda menghasilkan kuncinya. Berbekal informasi ini, Bletchley membuat replika Tunney yang dapat digunakan untuk menguraikan pesan—segera setelah rodanya disetel dengan benar.
12 roda kunci mesin sandi Lorenz yang dikenal sebagai Tanny
Heath Robinson
Pada akhir tahun 1942, Tat terus menyerang Tanni, setelah mengembangkan strategi khusus untuk ini. Hal ini didasarkan pada konsep delta: jumlah modulo 2 dari satu sinyal dalam sebuah pesan (titik atau silang, 0 atau 1) dengan sinyal berikutnya. Dia menyadari bahwa karena pergerakan roda Tunney yang terputus-putus, terdapat hubungan antara delta teks tersandi dan delta teks kunci: keduanya harus berubah bersama-sama. Jadi jika Anda membandingkan ciphertext dengan keytext yang dihasilkan pada pengaturan roda yang berbeda, Anda dapat menghitung delta untuk masing-masing dan menghitung jumlah kecocokan. Tingkat kecocokan yang melebihi 50% akan menandai kandidat potensial untuk kunci pesan sebenarnya. Idenya bagus secara teori, tetapi tidak mungkin diterapkan dalam praktik, karena memerlukan 2400 pass untuk setiap pesan untuk memeriksa semua kemungkinan pengaturan.
Tat membawa masalahnya ke matematikawan lain, Max Newman, yang mengepalai departemen di Bletchley yang oleh semua orang disebut “Newmania”. Sekilas, Newman bukanlah pilihan yang tepat untuk memimpin organisasi intelijen Inggris yang sensitif, karena ayahnya berasal dari Jerman. Namun, tampaknya tidak mungkin dia akan menjadi mata-mata Hitler karena keluarganya adalah seorang Yahudi. Dia begitu prihatin dengan kemajuan dominasi Hitler di Eropa sehingga dia memindahkan keluarganya ke New York yang aman tak lama setelah runtuhnya Perancis pada tahun 1940, dan untuk sementara waktu dia sendiri mempertimbangkan untuk pindah ke Princeton.
Max Newman
Kebetulan Newman mempunyai ide untuk mengerjakan perhitungan yang diperlukan dengan metode Tata - dengan membuat sebuah mesin. Bletchley sudah terbiasa menggunakan mesin untuk kriptanalisis. Beginilah cara Enigma dipecahkan. Namun Newman merancang perangkat elektronik tertentu untuk bekerja pada sandi Tunney. Sebelum perang, dia mengajar di Cambridge (salah satu muridnya adalah Alan Turing), dan mengetahui tentang penghitung elektronik yang dibuat oleh Wynne-Williams untuk menghitung partikel di Cavendish. Idenya adalah ini: jika Anda menyinkronkan dua film yang ditutup dalam satu lingkaran, bergulir dengan kecepatan tinggi, salah satunya memiliki kunci, dan yang lainnya berisi pesan terenkripsi, dan memperlakukan setiap elemen sebagai prosesor yang menghitung delta, maka penghitung elektronik dapat jumlahkan hasilnya. Dengan membaca skor akhir di akhir setiap putaran, seseorang dapat memutuskan apakah kunci ini berpotensi atau tidak.
Kebetulan ada sekelompok insinyur dengan pengalaman yang sesuai. Di antara mereka adalah Wynne-Williams sendiri. Turing merekrut Wynne-Williams dari Malvern Radar Laboratory untuk membantu membuat rotor baru untuk mesin Enigma, menggunakan elektronik untuk menghitung putaran. Dia dibantu dalam proyek ini dan proyek Enigma lainnya oleh tiga insinyur dari Stasiun Penelitian Pos di Dollys Hill: William Chandler, Sidney Broadhurst, dan Tommy Flowers (izinkan saya mengingatkan Anda bahwa Kantor Pos Inggris adalah organisasi teknologi tinggi, dan tidak bertanggung jawab atas hal ini. hanya untuk surat kertas, tetapi dan untuk telegrafi dan telepon). Kedua proyek tersebut gagal dan para pekerjanya dibiarkan menganggur. Newman mengumpulkannya. Dia menunjuk Flowers untuk memimpin tim yang menciptakan “perangkat penggabung” yang akan menghitung delta dan mengirimkan hasilnya ke penghitung yang sedang dikerjakan Wynne-Williams.
Newman menugaskan para insinyur untuk membuat mesin dan Departemen Wanita Angkatan Laut Kerajaan dengan mengoperasikan mesin pengolah pesannya. Pemerintah hanya memercayai laki-laki dengan posisi kepemimpinan tingkat tinggi, dan perempuan bekerja dengan baik sebagai petugas operasi Bletchley, menangani transkripsi pesan dan pengaturan decoding. Mereka secara organik berhasil beralih dari pekerjaan klerikal ke merawat mesin yang mengotomatiskan pekerjaan mereka. Mereka dengan sembrono menamai mobil mereka "", setara dengan bahasa Inggris [keduanya adalah ilustrator kartunis yang menggambarkan perangkat yang sangat rumit, besar, dan rumit yang menjalankan fungsi yang sangat sederhana / kira-kira. terjemahan.].
Mobil "Old Robinson", sangat mirip dengan pendahulunya, mobil "Heath Robinson".
Memang benar, Heath Robinson, meskipun secara teori cukup andal, mengalami masalah serius dalam praktiknya. Hal utama adalah perlunya sinkronisasi sempurna dari dua film - teks sandi dan teks kunci. Setiap film yang meregang atau tergelincir menyebabkan seluruh bagian tidak dapat digunakan. Untuk meminimalkan risiko kesalahan, mesin memproses tidak lebih dari 2000 karakter per detik, meskipun belt dapat bekerja lebih cepat. Flowers, yang dengan enggan menyetujui pekerjaan proyek Heath Robinson, percaya bahwa ada cara yang lebih baik: sebuah mesin yang hampir seluruhnya dibuat dari komponen elektronik.
Patung raksasa
Thomas Flowers bekerja sebagai insinyur di departemen penelitian Kantor Pos Inggris dari tahun 1930, di mana dia awalnya mengerjakan penelitian tentang koneksi yang salah dan gagal di sentral telepon otomatis yang baru. Hal ini mendorongnya untuk memikirkan cara membuat versi sistem telepon yang lebih baik, dan pada tahun 1935 ia mulai menganjurkan penggantian komponen sistem elektromekanis seperti relai dengan komponen elektronik. Tujuan ini menentukan seluruh karir masa depannya.
Tommy Bunga, sekitar tahun 1940
Sebagian besar insinyur mengkritik komponen elektronik karena berubah-ubah dan tidak dapat diandalkan ketika digunakan dalam skala besar, namun Flowers menunjukkan bahwa ketika digunakan terus-menerus dan dengan kekuatan jauh di bawah desainnya, tabung vakum sebenarnya menunjukkan umur yang sangat panjang. Dia membuktikan idenya dengan mengganti semua terminal nada sambung pada saklar 1000 saluran dengan tabung; totalnya ada 3-4 ribu. Instalasi ini diluncurkan menjadi karya nyata pada tahun 1939. Pada periode yang sama, ia bereksperimen dengan mengganti register relai yang menyimpan nomor telepon dengan relai elektronik.
Flowers percaya bahwa Heath Robinson yang dia pekerjakan untuk membangunnya mempunyai kelemahan serius, dan bahwa dia dapat memecahkan masalah tersebut dengan lebih baik dengan menggunakan lebih banyak tabung dan lebih sedikit komponen mekanis. Pada bulan Februari 1943, dia membawa desain alternatif untuk mesin tersebut ke Newman. Bunga dengan cerdik menyingkirkan pita kunci, menghilangkan masalah sinkronisasi. Mesinnya harus menghasilkan teks kunci dengan cepat. Dia akan mensimulasikan Tunney secara elektronik, memeriksa semua pengaturan roda dan membandingkan masing-masing pengaturan dengan ciphertext, merekam kemungkinan kecocokan. Dia memperkirakan pendekatan ini memerlukan penggunaan sekitar 1500 tabung vakum.
Newman dan seluruh manajemen Bletchley merasa skeptis terhadap proposal ini. Seperti kebanyakan orang sezaman dengan Flowers, mereka meragukan apakah perangkat elektronik dapat dibuat bekerja dalam skala sebesar itu. Terlebih lagi, meskipun mesin tersebut dapat berfungsi, mereka ragu bahwa mesin tersebut dapat dibuat pada waktunya agar dapat berguna dalam perang.
Bos Flowers di Dollis Hill memberinya izin untuk membentuk tim guna menciptakan monster elektronik ini - Flowers mungkin tidak sepenuhnya tulus dalam menjelaskan kepadanya betapa idenya disukai di Bletchley (Menurut Andrew Hodges, Flowers memberi tahu bosnya, Gordon Radley, bahwa proyek tersebut merupakan pekerjaan penting bagi Bletchley, dan Radley telah mendengar dari Churchill bahwa pekerjaan Bletchley adalah prioritas mutlak). Selain Flowers, Sidney Broadhurst dan William Chandler memainkan peran besar dalam pengembangan sistem, dan keseluruhan usaha mempekerjakan hampir 50 orang, setengah dari sumber daya Dollis Hill. Tim ini terinspirasi oleh preseden yang digunakan dalam telepon: meter, logika cabang, peralatan untuk perutean dan terjemahan sinyal, serta peralatan untuk pengukuran status peralatan secara berkala. Broadhurst adalah ahli sirkuit elektromekanis, dan Flowers serta Chandler adalah pakar elektronik yang memahami cara mentransfer konsep dari dunia relai ke dunia katup. Pada awal tahun 1944 tim telah mempresentasikan model kerja kepada Bletchley. Mesin raksasa itu dijuluki "Colossus", dan dengan cepat membuktikan bahwa mesin tersebut dapat mengungguli Heath Robinson dengan memproses 5000 karakter per detik secara andal.
Newman dan seluruh manajemen di Bletchley segera menyadari bahwa mereka telah melakukan kesalahan dengan menolak Bunga. Pada bulan Februari 1944, mereka memesan 12 Colossi lagi, yang seharusnya beroperasi pada tanggal 1 Juni - tanggal rencana invasi ke Prancis, meskipun, tentu saja, hal ini tidak diketahui oleh Bunga. Flowers langsung mengatakan bahwa hal ini tidak mungkin, tetapi dengan upaya heroik timnya berhasil mengirimkan mobil kedua pada tanggal 31 Mei, dan anggota tim baru Alan Coombs melakukan banyak perbaikan.
Desain yang direvisi, yang dikenal sebagai Mark II, melanjutkan kesuksesan mesin pertama. Selain sistem suplai film, terdiri dari 2400 lampu, 12 saklar putar, 800 relay dan mesin tik listrik.
Raksasa Mark II
Itu dapat disesuaikan dan cukup fleksibel untuk menangani berbagai tugas. Setelah instalasi, masing-masing tim wanita mengkonfigurasi “Colossus” mereka untuk memecahkan masalah tertentu. Panel tempel, mirip dengan panel operator telepon, diperlukan untuk memasang cincin elektronik yang menyimulasikan roda Tunney. Satu set saklar memungkinkan operator untuk mengkonfigurasi sejumlah perangkat fungsional yang memproses dua aliran data: film eksternal dan sinyal internal yang dihasilkan oleh cincin. Dengan menggabungkan sekumpulan elemen logika yang berbeda, Colossus dapat menghitung fungsi Boolean arbitrer berdasarkan data, yaitu fungsi yang akan menghasilkan 0 atau 1. Setiap unit meningkatkan penghitung Colossus. Peralatan kontrol terpisah membuat keputusan percabangan berdasarkan keadaan penghitung - misalnya, menghentikan dan mencetak keluaran jika nilai penghitung melebihi 1000.
Beralih panel untuk mengonfigurasi “Colossus”
Mari kita asumsikan bahwa Colossus adalah komputer yang dapat diprogram untuk keperluan umum dalam pengertian modern. Ini secara logis dapat menggabungkan dua aliran data—satu dalam rekaman, dan satu lagi dihasilkan oleh penghitung dering—dan menghitung jumlah angka XNUMX yang ditemukan, dan selesai. Sebagian besar "pemrograman" Colossus terjadi di atas kertas, dengan operator mengeksekusi pohon keputusan yang disiapkan oleh analis: katakanlah, "jika keluaran sistem kurang dari X, siapkan konfigurasi B dan lakukan Y, jika tidak, lakukan Z."
Diagram blok tingkat tinggi untuk Colossus
Meski demikian, "Colossus" cukup mampu menyelesaikan tugas yang diberikan padanya. Berbeda dengan komputer Atanasoff-Berry, Colossus sangat cepat - dapat memproses 25000 karakter per detik, yang masing-masing memerlukan beberapa operasi Boolean. Mark II meningkatkan kecepatan lima kali lipat dibandingkan Mark I dengan membaca dan memproses lima bagian film berbeda secara bersamaan. Ia menolak untuk menghubungkan seluruh sistem dengan perangkat input-output elektromekanis yang lambat, menggunakan fotosel (diambil dari anti-pesawat ) untuk membaca kaset yang masuk dan register untuk buffering keluaran mesin tik. Pemimpin tim yang memulihkan Colossus pada tahun 1990an menunjukkan bahwa ia masih dapat dengan mudah mengungguli komputer berbasis Pentium tahun 1995 dalam pekerjaannya.
Mesin pengolah kata yang kuat ini menjadi pusat proyek untuk memecahkan kode Tunney. Sepuluh Mark II lagi dibuat sebelum perang berakhir, panel-panel tersebut diproduksi dengan kecepatan satu panel per bulan oleh para pekerja di pabrik pos di Birmingham, yang tidak tahu apa yang mereka buat, dan kemudian dirakit di Bletchley. . Seorang pejabat Kementerian Pasokan yang kesal, setelah menerima permintaan lain untuk seribu katup khusus, bertanya apakah para pekerja pos “menembakkannya ke arah Jerman.” Dengan cara industri ini, komputer berikutnya tidak akan diproduksi sampai tahun 1950an, dibandingkan dengan merakit sendiri sebuah proyek secara manual. Di bawah instruksi Bunga untuk melindungi katup, setiap Colossus beroperasi siang dan malam hingga perang berakhir. Mereka berdiri dengan tenang bersinar dalam kegelapan, menghangatkan diri di musim dingin Inggris yang basah dan dengan sabar menunggu instruksi sampai tiba saatnya mereka tidak lagi dibutuhkan.
Tabir Keheningan
Antusiasme alami terhadap drama menarik yang terjadi di Bletchley menyebabkan pencapaian militer organisasi tersebut dilebih-lebihkan. Sangat tidak masuk akal untuk memberi isyarat, seperti halnya film ini." [Permainan Imitasi] bahwa peradaban Inggris tidak akan ada lagi jika bukan karena Alan Turing. "Colossus" rupanya tidak berdampak apa-apa terhadap jalannya perang di Eropa. Prestasinya yang paling banyak dipublikasikan adalah membuktikan bahwa penipuan pendaratan di Normandia tahun 1944 berhasil. Pesan yang diterima melalui Tanny menunjukkan bahwa Sekutu telah berhasil meyakinkan Hitler dan komandonya bahwa serangan sesungguhnya akan terjadi lebih jauh ke timur, di Pas de Calais. Informasi yang menggembirakan, tetapi penurunan tingkat kortisol dalam darah komando sekutu tidak mungkin membantu memenangkan perang.
Di sisi lain, kemajuan teknologi yang dihadirkan Colossus memang tak terbantahkan. Namun dunia tidak akan mengetahui hal ini dalam waktu dekat. Churchill memerintahkan agar semua "Colossi" yang ada pada akhir permainan dibongkar, dan rahasia desainnya harus dikirim bersama mereka ke tempat pembuangan sampah. Dua kendaraan entah bagaimana selamat dari hukuman mati ini, dan tetap berada dalam dinas intelijen Inggris hingga tahun 1960-an. Namun meski begitu, pemerintah Inggris tidak membuka tabir diam mengenai pekerjaan di Bletchley. Baru pada tahun 1970-an keberadaannya mulai diketahui publik.
Keputusan untuk melarang secara permanen segala diskusi mengenai pekerjaan yang dilakukan di Bletchley Park dapat disebut sebagai tindakan yang terlalu berhati-hati oleh pemerintah Inggris. Namun bagi Bunga, itu adalah tragedi pribadi. Semua pujian dan prestise sebagai penemu Colossus dicabut, ia mengalami ketidakpuasan dan frustrasi karena upayanya yang terus-menerus untuk mengganti relay dengan elektronik di sistem telepon Inggris terus-menerus diblokir. Jika dia dapat menunjukkan pencapaiannya melalui contoh "Colossus", dia akan memiliki pengaruh yang diperlukan untuk mewujudkan mimpinya. Namun saat prestasinya diketahui, Bunga sudah lama pensiun dan tidak mampu mempengaruhi apapun.
Beberapa penggemar komputasi elektronik yang tersebar di seluruh dunia menderita masalah serupa terkait kerahasiaan seputar Colossus dan kurangnya bukti kelayakan pendekatan ini. Komputasi elektromekanis dapat tetap menjadi raja untuk beberapa waktu mendatang. Namun ada proyek lain yang akan membuka jalan bagi komputasi elektronik untuk menjadi pusat perhatian. Meski juga merupakan hasil perkembangan militer rahasia, namun tidak disembunyikan setelah perang, namun sebaliknya terungkap ke dunia dengan penuh percaya diri, dengan nama ENIAC.
Apa yang harus dibaca:
• Jack Copeland, penyunting. Colossus: Rahasia Komputer Pemecah Kode Bletchley Park (2006)
• Thomas H. Flowers, “The Design of Colossus,” Annals of the History of Computing, Juli 1983
• Andrew Hodges, Alan Turing: Enigma (1983)
Sumber: www.habr.com