Kiti šios serijos straipsniai:
- Estafetės istorija
- Elektroninių kompiuterių istorija
- Tranzistoriaus istorija
- Interneto istorija
1938 metais britų slaptosios žvalgybos vadovas tyliai įsigijo 24 ha dvarą 80 mylių nuo Londono. Jis buvo geležinkelio sankryžoje iš Londono į šiaurę ir nuo Oksfordo vakaruose iki Kembridžo rytuose ir buvo ideali vieta organizacijai, kurios niekas nematytų, tačiau ji buvo lengvai pasiekiama daugumai. svarbių žinių centrų ir Didžiosios Britanijos valdžios institucijų. Turtas, žinomas kaip , tapo Didžiosios Britanijos kodų laužymo centru Antrojo pasaulinio karo metais. Tai bene vienintelė vieta pasaulyje, žinoma dėl dalyvavimo kriptografijoje.
tanni
1941 m. vasarą Bletchley mieste jau vyko darbai, siekiant sulaužyti garsiąją „Enigma“ šifravimo mašiną, kurią naudojo Vokietijos kariuomenė ir karinis jūrų laivynas. Jei žiūrėjote filmą apie britų kodų laužytojus, jie kalbėjo apie Enigmą, bet apie tai čia nekalbėsime – nes netrukus po invazijos į Sovietų Sąjungą Bletchley atrado pranešimų perdavimą naudojant naujo tipo šifravimą.
Kriptanalitikai netrukus išsiaiškino bendrą pranešimams perduoti naudojamo aparato, kurį jie pavadino „Tunny“, prigimtį.
Skirtingai nei Enigma, kurios pranešimus reikėjo iššifruoti ranka, Tunney prisijungė tiesiogiai prie teletipo. Teletipas kiekvieną operatoriaus įvestą simbolį konvertavo į taškų ir kryžių srautą (panašiai į Morzės kodo taškus ir brūkšnelius). su penkiais simboliais vienoje raidėje. Tai buvo nešifruotas tekstas. Tunney vienu metu naudojo dvylika ratų, kad sukurtų savo lygiagrečią taškų ir kryžių srautą: raktas. Tada ji pridėjo raktą prie pranešimo, sukurdama šifruotą tekstą, perduodamą per eterį. Sudėjimas buvo atliktas dvejetaine aritmetika, kur taškai atitiko nulius, o kryžiai - vienetus:
0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 1 = 0
Kita Tanny iš gavėjo pusės su tais pačiais nustatymais pagamino tą patį raktą ir pridėjo jį prie užšifruoto pranešimo, kad gautų originalą, kuris buvo atspausdintas ant popieriaus gavėjo teletaipu. Tarkime, kad turime pranešimą: „taškas plius taškas taškas plius“. Skaičiais jis bus 01001. Pridėkime atsitiktinį raktą: 11010. 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 0, 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, taigi gauname šifruotą tekstą 10011. Dar kartą pridėję raktą galite atkurti pradinį pranešimą. Patikrinkime: 1 + 1 = 0, 1 + 0 = 1, 0 + 0 = 0, 1 + 1 = 0, 0 + 1 = 1, gauname 01001.
„Tunney“ analizę palengvino tai, kad pirmaisiais jo naudojimo mėnesiais siuntėjai perdavė rato nustatymus, kurie buvo naudojami prieš siųsdami pranešimą. Vėliau vokiečiai išleido kodų knygas su iš anksto nustatytais ratų nustatymais, o siuntėjui tereikėjo atsiųsti kodą, kurį naudodamas gavėjas galėjo rasti tinkamą rato nustatymą knygoje. Jie kasdien keitė kodų knygas, o tai reiškė, kad Bletchley kiekvieną rytą turėjo nulaužti kodų ratus.
Įdomu tai, kad kriptoanalitikai išsprendė Tunny funkciją pagal siuntimo ir priėmimo stočių vietą. Jis sujungė Vokietijos vyriausiosios vadovybės nervų centrus su kariuomenės ir kariuomenės grupių vadais įvairiuose Europos kariniuose frontuose – nuo okupuotos Prancūzijos iki Rusijos stepių. Tai buvo viliojanti užduotis: Tuny įsilaužimas pažadėjo tiesioginę prieigą prie aukščiausio lygio priešo ketinimų ir galimybių.
Tada, pasitelkęs vokiečių operatorių klaidų, gudrumo ir atkaklaus ryžto derinį, jaunasis matematikas nuėjo daug toliau nei paprastos išvados apie Tuny darbą. Nematydamas pačios mašinos, jis visiškai nustatė jos vidinę struktūrą. Jis logiškai išvedė galimas kiekvieno rato padėtis (kiekvienas iš jų turėjo savo pirminį skaičių) ir kaip tiksliai ratų padėtis generuoja raktą. Apsiginklavęs šia informacija, Bletchley sukūrė tunelio kopijas, kurias būtų galima panaudoti pranešimams iššifruoti – kai tik ratai buvo tinkamai sureguliuoti.
12 Lorenzo šifravimo mašinos, žinomos kaip Tanny, raktų
Heathas Robinsonas
Iki 1942 m. pabaigos Tat ir toliau atakavo Tanni, sukūręs tam specialią strategiją. Jis buvo pagrįstas delta koncepcija: vieno signalo modulo 2 suma pranešime (taškas arba kryžius, 0 arba 1) su kitu signalu. Jis suprato, kad dėl nenutrūkstamo Tunney ratų judėjimo yra ryšys tarp šifruoto teksto ir pagrindinio teksto deltos: jie turėjo keistis kartu. Taigi, jei palyginsite šifruotą tekstą su raktiniu tekstu, sugeneruotu naudojant skirtingus rato nustatymus, galite apskaičiuoti kiekvieno delta ir suskaičiuoti atitikmenų skaičių. Atitikties rodiklis, gerokai didesnis nei 50 %, turėtų reikšti potencialų kandidatą į tikrąjį pranešimo raktą. Idėja teoriškai buvo gera, tačiau praktiškai jos įgyvendinti buvo neįmanoma, nes norint patikrinti visus galimus nustatymus reikėjo atlikti 2400 ėjimų kiekvienam pranešimui.
Tatas šią problemą perdavė kitam matematikui Maxui Newmanui, kuris vadovavo Bletchley katedrai, kurią visi vadino „Newmania“. Newmanas iš pirmo žvilgsnio buvo mažai tikėtinas pasirinkimas vadovauti jautriai britų žvalgybos organizacijai, nes jo tėvas buvo iš Vokietijos. Tačiau atrodė mažai tikėtina, kad jis šnipinėtų Hitleriui, nes jo šeima buvo žydė. Jis buvo taip susirūpinęs dėl Hitlerio dominavimo Europoje progreso, kad netrukus po Prancūzijos žlugimo 1940 m. persikėlė savo šeimą į Niujorką, o pats kurį laiką svarstė galimybę persikelti į Prinstoną.
Maksas Newmanas
Taip atsitiko, kad Newmanui kilo mintis dirbti su Tata metodu reikalingais skaičiavimais – sukurti mašiną. Bletchley jau buvo įpratęs naudoti kriptoanalizės mašinas. Taip buvo nulaužta „Enigma“. Tačiau Newmanas sukūrė tam tikrą elektroninį įrenginį, kuris veiktų su Tunney šifru. Prieš karą jis dėstė Kembridže (vienas iš jo mokinių buvo Alanas Turingas) ir žinojo apie elektroninius skaitiklius, kuriuos Wynne-Williams pastatė dalelėms skaičiuoti Cavendish mieste. Idėja buvo tokia: jei sinchronizuosite du filmus, uždarytus kilpoje, slenkančius dideliu greičiu, iš kurių vienas turėjo raktą, o kitas - užšifruotą pranešimą, ir kiekvieną elementą traktuotumėte kaip procesorių, skaičiuojantį deltus, tada elektroninis skaitiklis galėtų sudėkite rezultatus. Kiekvieno bėgimo pabaigoje perskaičius galutinį rezultatą buvo galima nuspręsti, ar šis raktas yra potencialus, ar ne.
Taip atsitiko, kad tiesiog egzistavo atitinkamą patirtį turinčių inžinierių grupė. Tarp jų buvo ir pats Wynne-Williamsas. Turingas pasamdė Wynne-Williamsą iš Malverno radarų laboratorijos, kad padėtų sukurti naują rotorių Enigma mašinai, naudojant elektroniką posūkių skaičiavimui. Šiam ir kitam „Enigma“ projektui jam padėjo trys inžinieriai iš Dollys Hill pašto tyrimų stoties: Williamas Chandleris, Sidney'is Broadhurstas ir Tommy Flowersas (priminsiu, kad Didžiosios Britanijos paštas buvo aukštųjų technologijų organizacija ir nebuvo atsakinga už tik popieriniam paštui, bet ir telegrafijai bei telefonijai). Abu projektai žlugo ir vyrai liko be darbo. Newmanas juos surinko. Jis paskyrė Flowersą vadovauti komandai, kuri sukūrė „sujungimo įrenginį“, kuris skaičiuotų deltas ir perduotų rezultatą į skaitiklį, prie kurio dirbo Wynne-Williams.
Newmanas užėmė inžinierius kurdami mašinas, o Karališkojo jūrų laivyno Moterų departamentą – su savo pranešimų apdorojimo mašinų valdymu. Vyriausybė pasitikėjo tik vyrais, užimančiais aukšto lygio vadovaujamas pareigas, o moterys puikiai sekėsi kaip Bletchley operacijų pareigūnės, tvarkydamos ir pranešimų transkripciją, ir dekodavimo nustatymus. Jiems labai organiškai pavyko pereiti nuo raštvedybos prie rūpinimosi mašinomis, kurios automatizavo jų darbą. Jie lengvabūdiškai pavadino savo automobilį "“, britų atitikmuo [abu buvo karikatūristai, iliustratoriai, kurie vaizdavo itin sudėtingus, didelių gabaritų ir sudėtingus įrenginius, atliekančius labai paprastas funkcijas / apytiksl. vertimas].
„Old Robinson“ automobilis, labai panašus į savo pirmtaką „Heath Robinson“
Iš tiesų, Heathas Robinsonas, nors teoriškai gana patikimas, praktiškai patyrė rimtų problemų. Svarbiausia buvo tobulai sinchronizuoti du filmus – šifruotą tekstą ir pagrindinį tekstą. Bet koks plėvelių tempimas ar paslydimas padarė visą ištrauką netinkamą naudoti. Kad būtų sumažinta klaidų rizika, aparatas apdorodavo ne daugiau kaip 2000 simbolių per sekundę, nors diržai galėjo veikti greičiau. Flowersas, kuris nenoriai sutiko su Heath Robinson projekto darbu, tikėjo, kad yra geresnis būdas: mašina, sukurta beveik vien iš elektroninių komponentų.
Kolosas
Thomas Flowersas nuo 1930 m. dirbo inžinieriumi Didžiosios Britanijos pašto tyrimų skyriuje, kur iš pradžių dirbo tirdamas neteisingus ir nesėkmingus ryšius naujose automatinėse telefono stotyse. Tai paskatino jį galvoti, kaip sukurti patobulintą telefono sistemos versiją, ir iki 1935 m. jis pradėjo propaguoti elektromechaninių sistemos komponentų, tokių kaip relės, pakeitimą elektroninėmis. Šis tikslas nulėmė visą jo tolesnę karjerą.
Tommy Flowers, apie 1940 m
Dauguma inžinierių kritikavo elektroninius komponentus, kad jie yra kaprizingi ir nepatikimi, kai naudojami dideliu mastu, tačiau Flowersas parodė, kad naudojant nuolat ir naudojant gerokai mažesnę galią, nei numatyta, vakuuminiai vamzdžiai iš tikrųjų stulbinamai ilgai tarnauja. Jis įrodė savo idėjas pakeisdamas visus 1000 eilučių jungiklio rinkimo tonų gnybtus vamzdeliais; iš viso jų buvo 3-4 tūkst. Ši instaliacija buvo pradėta realiai veikti 1939 m. Per tą patį laikotarpį jis eksperimentavo pakeisdamas relinius registrus, kuriuose saugomi telefonų numeriai, elektroninėmis relėmis.
Flowersas tikėjo, kad Hito Robinzonas, kuriam jis buvo pasamdytas statyti, buvo rimtų trūkumų ir kad jis galėtų daug geriau išspręsti problemą, naudodamas daugiau vamzdžių ir mažiau mechaninių dalių. 1943 m. vasario mėn. jis Niumanui pristatė alternatyvų mašinos dizainą. Gėlės sumaniai atsikratė raktų juostos, pašalindamos sinchronizavimo problemą. Jo mašina turėjo generuoti pagrindinį tekstą skrydžio metu. Ji imituodavo Tunney elektroniniu būdu, peržiūrėdama visus rato nustatymus ir palygindama kiekvieną su šifruotu tekstu, įrašydama tikėtinus atitikmenis. Jis apskaičiavo, kad taikant šį metodą reikės naudoti apie 1500 vakuuminių vamzdžių.
Newmanas ir likusi Bletchley vadovybė skeptiškai žiūrėjo į šį pasiūlymą. Kaip ir dauguma Flowers amžininkų, jie abejojo, ar elektroniką galima priversti veikti tokiu mastu. Be to, net jei ir pavyktų ją priversti veikti, jie abejojo, ar tokią mašiną galima laiku pagaminti, kad ji būtų naudinga kare.
Gėlių viršininkas Dollis Hill leido jam suburti komandą, kuri sukurtų šį elektroninį pabaisą – galbūt Flowersas nebuvo visiškai nuoširdus apibūdindamas jam, kaip jo idėja patiko Bletchley (pagal Andrew Hodgesą, Flowersas pasakojo jo bosas Gordonas Radley, kad projektas buvo svarbus Bletchley darbas, o Radley jau girdėjo iš Churchillio, kad Bletchley darbas yra absoliutus prioritetas). Be Flowers, Sidney Broadhurst ir William Chandler atliko svarbų vaidmenį kuriant sistemą, o visoje įmonėje dirbo beveik 50 žmonių – pusė Dollis Hill išteklių. Komanda buvo įkvėpta precedentų, naudojamų telefonijoje: skaitikliai, šakų logika, maršruto parinkimo ir signalų transliavimo įranga bei įranga, skirta periodiniam įrangos būsenos matavimui. Broadhurstas buvo tokių elektromechaninių grandinių meistras, o Flowersas ir Chandleris buvo elektronikos ekspertai, supratę, kaip perkelti sąvokas iš relių pasaulio į vožtuvų pasaulį. Iki 1944 m. pradžios komanda Bletchley pristatė veikiantį modelį. Milžiniška mašina buvo pavadinta „Kolosu“ ir greitai įrodė, kad gali aplenkti Heathą Robinsoną, patikimai apdorodama 5000 simbolių per sekundę.
Newmanas ir likusi Bletchley vadovybė greitai suprato, kad padarė klaidą atsisakydami Flowers. 1944 m. vasarį jie užsakė dar 12 Colossi, kurie turėjo pradėti veikti iki birželio 1 d., kai buvo planuojama įsiveržti į Prancūziją, nors, žinoma, Gėlės to nežinojo. Flowersas tiesiai šviesiai pasakė, kad tai neįmanoma, tačiau didvyriškomis pastangomis jo komandai pavyko iki gegužės 31 d. pristatyti antrą automobilį, kurį naujasis komandos narys Alanas Coombsas daug patobulino.
Patikslintas dizainas, žinomas kaip Mark II, tęsė pirmosios mašinos sėkmę. Be plėvelės tiekimo sistemos, ją sudarė 2400 lempų, 12 sukamųjų jungiklių, 800 relių ir elektrinės rašomosios mašinėlės.
Kolosas Markas II
Jis buvo pritaikomas ir pakankamai lankstus, kad galėtų atlikti įvairias užduotis. Po įdiegimo kiekviena moterų komanda sukonfigūravo savo „kolosą“, kad išspręstų tam tikras problemas. Patch skydelis, panašus į telefono operatoriaus skydelį, buvo reikalingas elektroniniams žiedams, imituojantiems Tunney ratus, nustatyti. Jungiklių rinkinys leido operatoriams sukonfigūruoti bet kokį funkcinių įrenginių skaičių, kuris apdorojo du duomenų srautus: išorinę plėvelę ir vidinį signalą, kurį generuoja žiedai. Sujungęs skirtingų loginių elementų rinkinį, Colossus galėjo apskaičiuoti savavališkas Būlio funkcijas, pagrįstas duomenimis, ty funkcijas, kurios sudarytų 0 arba 1. Kiekvienas vienetas padidino Colossus skaitiklį. Atskiras valdymo aparatas priėmė šakojimo sprendimus pagal skaitiklio būseną – pavyzdžiui, sustabdyti ir išspausdinti išvestį, jei skaitiklio vertė viršijo 1000.
Perjungimo skydelis „Colossus“ konfigūravimui
Tarkime, kad „Colossus“ buvo bendrosios paskirties programuojamas kompiuteris šiuolaikine prasme. Jis galėtų logiškai sujungti du duomenų srautus – vieną juostoje ir kitą, kurį generuoja skambėjimo skaitikliai – ir suskaičiuoti XNUMXs, ir viskas. Didžioji dalis „Colossus“ „programavimo“ vyko popieriuje, operatoriams vykdant analitikų parengtą sprendimų medį: tarkime, „jei sistemos išvestis mažesnė už X, nustatykite konfigūraciją B ir atlikite Y, kitu atveju atlikite Z“.
Aukšto lygio blokinė diagrama Colossus
Nepaisant to, „Kolosas“ buvo gana pajėgus išspręsti jam skirtą užduotį. Skirtingai nuo „Atanasoff-Berry“ kompiuterio, „Colossus“ buvo itin greitas – jis galėjo apdoroti 25000 XNUMX simbolių per sekundę, kurių kiekvienai reikėjo atlikti keletą Būlio operacijų. Mark II padidino greitį penkis kartus, palyginti su Mark I, vienu metu skaitydamas ir apdorodamas penkias skirtingas filmo dalis. Ji atsisakė sujungti visą sistemą su lėtais elektromechaniniais įvesties-išvesties įrenginiais, naudojant fotoelementus (paimtus iš priešlėktuvinių ) gaunamoms juostoms nuskaityti ir rašomosios mašinėlės išvesties buferio registrą. Dešimtajame dešimtmetyje „Colossus“ atkūrusios komandos vadovas parodė, kad savo darbe jis vis tiek gali lengvai pralenkti 1990 m. „Pentium“ pagrįstą kompiuterį.
Ši galinga tekstų apdorojimo mašina tapo Tuny kodo sulaužymo projekto centru. Iki karo pabaigos buvo pastatyta dar dešimt Mark II, kurių plokštes po vieną per mėnesį išpylė Birmingamo pašto gamyklos darbuotojai, kurie nežinojo, ką jie gamina, ir tada surinko Bletchley. . Vienas susierzinęs Tiekimo ministerijos pareigūnas, gavęs dar vieną prašymą dėl tūkstančio specialių vožtuvų, paklausė, ar pašto darbuotojai „šaudo juos į vokiečius“. Tokiu pramoniniu būdu, o ne rankomis surenkant individualų projektą, kitas kompiuteris būtų pagamintas tik šeštajame dešimtmetyje. Pagal Flowerso nurodymus apsaugoti vožtuvus, kiekvienas Kolosas veikė dieną ir naktį iki karo pabaigos. Jie stovėjo tyliai švytintys tamsoje, šildė šlapią britų žiemą ir kantriai laukė nurodymų, kol ateis diena, kai jų nebereikės.
Tylos šydas
Dėl natūralaus entuziazmo dėl intriguojančios Bletchley dramos, organizacijos karinių laimėjimų buvo perdėta. Siaubingai absurdiška užsiminti, kaip tai daro filmas.„[Imitacijos žaidimas], kad britų civilizacija nustotų egzistuoti, jei ne Alanas Turingas. „Kolosas“, matyt, neturėjo jokios įtakos karo eigai Europoje. Labiausiai viešinamas jo pasiekimas buvo įrodyti, kad 1944 m. Normandijos išsilaipinimo apgaulė pasiteisino. Per Tanny gautus pranešimus leido manyti, kad sąjungininkai sėkmingai įtikino Hitlerį ir jo vadovybę, kad tikrasis smūgis bus toliau į rytus, Pas de Kalė. Padrąsinanti informacija, tačiau mažai tikėtina, kad kortizolio lygio sumažinimas sąjungininkų vadovybės kraujyje padėjo laimėti karą.
Kita vertus, technologinė pažanga, kurią pristatė Colossus, buvo neabejotina. Tačiau pasaulis tai sužinos negreit. Churchillis įsakė išardyti visus žaidimo pabaigoje buvusius „kolosus“ ir kartu su jais į sąvartyną išsiųsti jų dizaino paslaptį. Dvi transporto priemonės kažkaip išgyveno šią mirties nuosprendį ir liko Didžiosios Britanijos žvalgybos tarnyboje iki septintojo dešimtmečio. Tačiau net ir tada Didžiosios Britanijos vyriausybė nepakėlė tylos šydo dėl darbo Bletchley. Tik aštuntajame dešimtmetyje apie jos egzistavimą tapo žinoma.
Sprendimas visam laikui uždrausti bet kokias diskusijas apie darbus, atliekamus Bletchley parke, gali būti vadinamas perdėtu Didžiosios Britanijos vyriausybės atsargumu. Tačiau Gėlėms tai buvo asmeninė tragedija. Netekęs visų „Colossus“ išradėjo nuopelnų ir prestižo, jis patyrė nepasitenkinimą ir nusivylimą, nes jo nuolatiniai bandymai pakeisti reles Didžiosios Britanijos telefonų sistemoje elektronika buvo nuolat blokuojami. Jei jis galėtų pademonstruoti savo pasiekimus „Koloso“ pavyzdžiu, jis turėtų įtakos, reikalingos savo svajonei įgyvendinti. Tačiau kol jo pasiekimai tapo žinomi, Flowersas jau seniai buvo išėjęs į pensiją ir negalėjo nieko daryti.
Keletas elektroninio skaičiavimo entuziastų, išsibarsčiusių visame pasaulyje, kentėjo nuo panašių problemų, susijusių su Kolosą supančia paslaptimi ir šio požiūrio gyvybingumo įrodymų stoka. Elektromechaninis skaičiavimas dar kurį laiką gali išlikti karaliumi. Tačiau buvo ir kitas projektas, kuris atvertų kelią elektroniniam kompiuteriui užimti pagrindinę vietą. Nors tai taip pat buvo slaptų karinių įvykių rezultatas, po karo jis nebuvo paslėptas, o priešingai – buvo atskleistas pasauliui su didžiausiu pasipūtimu, pavadinimu ENIAC.
Ką skaityti:
• Jack Copeland, red. „Colossus: The Secrets of Bletchley Park“ kodą laužančių kompiuterių paslaptys (2006)
• Thomas H. Flowers, „The Design of Colossus“, „Annals of the History of Computing“, 1983 m. liepos mėn.
• Andrew Hodgesas, Alanas Turingas: mįslė (1983)
Šaltinis: www.habr.com