Artikel lain dalam siri ini:
- Sejarah relay
- Sejarah komputer elektronik
- Sejarah transistor
- sejarah internet
Pada tahun 1938, ketua Perisikan Rahsia British secara senyap-senyap membeli ladang seluas 24 hektar 80 batu dari London. Ia terletak di persimpangan jalan kereta api dari London ke utara, dan dari Oxford di barat ke Cambridge di timur, dan merupakan lokasi yang ideal untuk organisasi yang tidak dapat dilihat oleh sesiapa, tetapi mudah dicapai kebanyakan pusat ilmu yang penting.dan pihak berkuasa British. Harta pusaka yang dikenali sebagai , menjadi pusat pemecah kod Britain semasa Perang Dunia II. Ini mungkin satu-satunya tempat di dunia yang terkenal dengan penglibatannya dalam kriptografi.
Tunney
Pada musim panas 1941, kerja telah dijalankan di Bletchley untuk memecahkan mesin penyulitan Enigma yang terkenal yang digunakan oleh tentera dan tentera laut Jerman. Jika anda menonton filem tentang pemecah kod British, mereka bercakap tentang Enigma, tetapi kami tidak akan membincangkannya di sini - kerana sejurus selepas pencerobohan Kesatuan Soviet, Bletchley menemui penghantaran mesej dengan jenis penyulitan baharu.
Cryptanalysts tidak lama kemudian mengetahui sifat umum mesin yang digunakan untuk menghantar mesej, yang mereka namakan "Tunny."
Tidak seperti Enigma, yang mesejnya harus diuraikan dengan tangan, Tunney menyambung terus ke teletaip. Teletaip menukar setiap aksara yang dimasukkan oleh operator kepada aliran titik dan salib (serupa dengan titik dan sengkang kod Morse) dalam standard dengan lima aksara setiap huruf. Ia adalah teks yang tidak disulitkan. Tunney menggunakan dua belas roda pada satu masa untuk mencipta aliran selari titik dan salibnya sendiri: kuncinya. Dia kemudian menambah kunci kepada mesej itu, menghasilkan teks sifir yang dihantar melalui udara. Penambahan dilakukan dalam aritmetik binari, di mana titik sepadan dengan sifar dan salib sepadan dengan yang:
+ = 0 0 0
+ = 0 1 1
+ = 1 1 0
Seorang lagi Tanny di sisi penerima dengan tetapan yang sama menghasilkan kunci yang sama dan menambahkannya pada mesej yang disulitkan untuk menghasilkan yang asal, yang dicetak di atas kertas oleh teletaip penerima. Katakan kita mempunyai mesej: "titik tambah titik titik tambah." Dalam nombor ia akan menjadi 01001. Mari tambah kunci rawak: 11010. 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 0, 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, jadi kita mendapat teks sifir 10011. Dengan menambah kekunci sekali lagi, anda boleh memulihkan mesej asal. Mari kita semak: 1 + 1 = 0, 1 + 0 = 1, 0 + 0 = 0, 1 + 1 = 0, 0 + 1 = 1, kita dapat 01001.
Menghuraikan kerja Tunney dipermudahkan oleh fakta bahawa pada bulan-bulan awal penggunaannya, pengirim menghantar tetapan roda untuk digunakan sebelum menghantar mesej. Kemudian, orang Jerman mengeluarkan buku kod dengan tetapan roda pratetap, dan pengirim hanya perlu menghantar kod yang boleh digunakan oleh penerima untuk mencari tetapan roda yang betul dalam buku itu. Mereka akhirnya menukar buku kod setiap hari, yang bermakna Bletchley terpaksa menggodam roda kod setiap pagi.
Menariknya, cryptanalysts menyelesaikan fungsi Tunny berdasarkan lokasi stesen penghantaran dan penerimaan. Ia menghubungkan pusat saraf perintah tinggi Jerman dengan tentera dan komander kumpulan tentera di pelbagai barisan tentera Eropah, dari Perancis yang diduduki hingga padang rumput Rusia. Ia adalah satu tugas yang menggoda: menggodam Tunney menjanjikan akses terus kepada niat dan keupayaan peringkat tertinggi musuh.
Kemudian, melalui gabungan kesilapan oleh pengendali Jerman, keazaman yang licik dan mantap, ahli matematik muda pergi lebih jauh daripada kesimpulan mudah tentang kerja Tunney. Tanpa melihat mesin itu sendiri, dia menentukan sepenuhnya struktur dalamannya. Dia secara logiknya menyimpulkan kemungkinan kedudukan setiap roda (masing-masing mempunyai nombor perdana sendiri), dan bagaimana tepatnya kedudukan roda menghasilkan kunci. Berbekalkan maklumat ini, Bletchley membina replika Tunney yang boleh digunakan untuk mentafsir mesejβsebaik sahaja roda dilaraskan dengan betul.
12 roda kunci mesin sifir Lorenz yang dikenali sebagai Tanny
Heath Robinson
Menjelang akhir tahun 1942, Tat terus menyerang Tanni, setelah membangunkan strategi khas untuk ini. Ia berdasarkan konsep delta: jumlah modulo 2 satu isyarat dalam mesej (titik atau salib, 0 atau 1) dengan yang seterusnya. Dia menyedari bahawa disebabkan pergerakan roda Tunney yang terputus-putus, terdapat hubungan antara delta teks sifir dan delta teks utama: mereka perlu berubah bersama-sama. Jadi jika anda membandingkan teks sifir dengan teks kunci yang dijana pada tetapan roda yang berbeza, anda boleh mengira delta untuk setiap satu dan mengira bilangan padanan. Kadar padanan yang melebihi 50% harus menandakan calon yang berpotensi untuk kunci mesej sebenar. Idea ini bagus dari segi teori, tetapi mustahil untuk dilaksanakan dalam amalan, kerana ia memerlukan 2400 pas untuk setiap mesej untuk menyemak semua tetapan yang mungkin.
Tat membawa masalah itu kepada ahli matematik lain, Max Newman, yang mengetuai jabatan di Bletchley yang semua orang panggil "Newmania." Newman, pada pandangan pertama, adalah pilihan yang tidak mungkin untuk memimpin organisasi perisikan British yang sensitif, kerana bapanya berasal dari Jerman. Walau bagaimanapun, nampaknya tidak mungkin dia akan mengintip Hitler kerana keluarganya adalah Yahudi. Dia begitu mengambil berat tentang kemajuan penguasaan Hitler di Eropah bahawa dia memindahkan keluarganya ke keselamatan New York sejurus selepas kejatuhan Perancis pada tahun 1940, dan untuk seketika dia sendiri mempertimbangkan untuk berpindah ke Princeton.
Max Newman
Kebetulan Newman mempunyai idea tentang bekerja pada pengiraan yang diperlukan oleh kaedah Tata - dengan mencipta mesin. Bletchley sudah biasa menggunakan mesin untuk analisis kriptografi. Ini adalah bagaimana Enigma telah retak. Tetapi Newman mencipta peranti elektronik tertentu untuk bekerja pada sifir Tunney. Sebelum perang, dia mengajar di Cambridge (salah seorang pelajarnya ialah Alan Turing), dan mengetahui tentang kaunter elektronik yang dibina oleh Wynne-Williams untuk mengira zarah di Cavendish. Ideanya ialah ini: jika anda menyegerakkan dua filem ditutup dalam gelung, menatal pada kelajuan tinggi, satu daripadanya mempunyai kunci, dan satu lagi mesej yang disulitkan, dan menganggap setiap elemen sebagai pemproses yang mengira delta, maka kaunter elektronik boleh tambah hasilnya. Dengan membaca skor akhir pada akhir setiap larian, seseorang boleh memutuskan sama ada kunci ini berpotensi atau tidak.
Kebetulan baru wujud sekumpulan jurutera yang mempunyai pengalaman yang sesuai. Antaranya ialah Wynne-Williams sendiri. Turing merekrut Wynne-Williams dari Makmal Radar Malvern untuk membantu mencipta pemutar baharu untuk mesin Enigma, menggunakan elektronik untuk mengira pusingan. Beliau telah dibantu dengan projek ini dan satu lagi projek Enigma oleh tiga jurutera dari Stesen Penyelidikan Pos di Dollis Hill: William Chandler, Sidney Broadhurst dan Tommy Flowers (biar saya ingatkan anda bahawa Pejabat Pos British ialah organisasi berteknologi tinggi, dan bertanggungjawab untuk tidak hanya untuk mel kertas, tetapi dan untuk telegrafi dan telefon). Kedua-dua projek gagal dan lelaki itu terbiar. Newman mengumpulnya. Dia melantik Flowers untuk mengetuai pasukan yang mencipta "peranti penggabungan" yang akan mengira delta dan menghantar hasilnya ke kaunter yang sedang diusahakan oleh Wynne-Williams.
Newman menyibukkan jurutera dengan membina mesin dan Jabatan Wanita Tentera Laut Diraja dengan mengendalikan mesin pemprosesan mesejnya. Kerajaan hanya mempercayai lelaki dengan jawatan kepimpinan peringkat tinggi, dan wanita bekerja dengan baik sebagai pegawai operasi Bletchley, mengendalikan kedua-dua persediaan transkripsi dan penyahkodan mesej. Mereka secara organik berjaya beralih daripada kerja perkeranian kepada menjaga mesin yang mengautomasikan kerja mereka. Mereka dengan sembrono menamakan kereta mereka "", setaraf dengan British [kedua-duanya adalah ilustrator kartunis yang menggambarkan peranti yang sangat kompleks, besar dan rumit yang melaksanakan fungsi / lebih kurang. terjemah].
Kereta "Old Robinson", sangat mirip dengan pendahulunya, kereta "Heath Robinson".
Sesungguhnya, Heath Robinson, walaupun agak boleh dipercayai dalam teori, mengalami masalah serius dalam amalan. Perkara utama ialah keperluan untuk penyegerakan sempurna kedua-dua filem - teks sifir dan teks utama. Sebarang regangan atau tergelincir mana-mana filem menyebabkan keseluruhan laluan tidak dapat digunakan. Untuk meminimumkan risiko ralat, mesin memproses tidak lebih daripada 2000 aksara sesaat, walaupun tali pinggang boleh berfungsi lebih cepat. Flowers, yang dengan berat hati bersetuju dengan kerja projek Heath Robinson, percaya bahawa terdapat cara yang lebih baik: mesin yang dibina hampir keseluruhannya daripada komponen elektronik.
Colossus
Thomas Flowers bekerja sebagai jurutera di jabatan penyelidikan Pejabat Pos British dari tahun 1930, di mana beliau pada mulanya bekerja dalam penyelidikan ke atas sambungan yang salah dan gagal dalam pertukaran telefon automatik baharu. Ini menyebabkan dia berfikir tentang cara mencipta versi sistem telefon yang lebih baik, dan pada tahun 1935 dia mula menganjurkan penggantian komponen sistem elektromekanikal seperti geganti dengan yang elektronik. Matlamat ini menentukan keseluruhan kerjaya masa depannya.
Tommy Flowers, sekitar tahun 1940
Kebanyakan jurutera telah mengkritik komponen elektronik kerana berubah-ubah dan tidak boleh dipercayai apabila digunakan secara besar-besaran, tetapi Flowers menunjukkan bahawa apabila digunakan secara berterusan dan pada kuasa jauh di bawah reka bentuknya, tiub vakum sebenarnya mempamerkan jangka hayat yang sangat panjang. Dia membuktikan ideanya dengan menggantikan semua terminal nada dail pada suis 1000 talian dengan tiub; secara keseluruhan terdapat 3-4 ribu daripadanya. Pemasangan ini telah dilancarkan ke dalam kerja sebenar pada tahun 1939. Dalam tempoh yang sama, dia bereksperimen dengan menggantikan daftar geganti yang menyimpan nombor telefon dengan geganti elektronik.
Flowers percaya bahawa Heath Robinson yang dia diupah untuk membina adalah cacat serius, dan dia boleh menyelesaikan masalah itu dengan lebih baik dengan menggunakan lebih banyak tiub dan lebih sedikit bahagian mekanikal. Pada Februari 1943, dia membawa reka bentuk alternatif untuk mesin itu kepada Newman. Bunga dengan bijak menyingkirkan pita kunci, menghapuskan masalah penyegerakan. Mesinnya terpaksa menjana teks utama dengan cepat. Dia akan mensimulasikan Tunney secara elektronik, melalui semua tetapan roda dan membandingkan setiap satu dengan teks sifir, merakam kemungkinan padanan. Beliau menganggarkan bahawa pendekatan ini memerlukan penggunaan kira-kira 1500 tiub vakum.
Newman dan seluruh pengurusan Bletchley ragu-ragu dengan cadangan ini. Seperti kebanyakan orang sezaman dengan Flowers, mereka meragui sama ada elektronik boleh dibuat untuk berfungsi pada skala sedemikian. Lebih-lebih lagi, walaupun ia boleh dibuat untuk berfungsi, mereka meragui bahawa mesin sedemikian boleh dibina tepat pada masanya untuk berguna dalam peperangan.
Bos Flowers di Dollis Hill memberinya kebenaran untuk mengumpulkan pasukan untuk mencipta raksasa elektronik ini - Flowers mungkin tidak sepenuhnya ikhlas dalam menerangkan kepadanya betapa ideanya disukai di Bletchley (Menurut Andrew Hodges, Flowers memberitahu bosnya, Gordon Radley, bahawa projek itu adalah kerja kritikal untuk Bletchley, dan Radley telah pun mendengar daripada Churchill bahawa kerja Bletchley adalah keutamaan mutlak). Sebagai tambahan kepada Flowers, Sidney Broadhurst dan William Chandler memainkan peranan yang besar dalam pembangunan sistem, dan keseluruhan syarikat itu menggaji hampir 50 orang, separuh daripada sumber Dollis Hill. Pasukan ini diilhamkan oleh preseden yang digunakan dalam telefon: meter, logik cawangan, peralatan untuk penghalaan dan terjemahan isyarat, dan peralatan untuk pengukuran status peralatan secara berkala. Broadhurst ialah pakar dalam litar elektromekanikal tersebut, dan Flowers dan Chandler ialah pakar elektronik yang memahami cara memindahkan konsep daripada dunia geganti kepada dunia injap. Menjelang awal tahun 1944 pasukan itu telah mempersembahkan model yang berfungsi kepada Bletchley. Mesin gergasi itu digelar "Colossus," dan dengan cepat membuktikan ia boleh mengatasi Heath Robinson dengan memproses 5000 aksara sesaat dengan pasti.
Newman dan seluruh pengurusan di Bletchley dengan cepat menyedari bahawa mereka telah membuat kesilapan dalam menolak Flowers. Pada Februari 1944, mereka mengarahkan 12 lagi Colossi, yang sepatutnya beroperasi pada 1 Jun - tarikh pencerobohan Perancis dirancang, walaupun, sudah tentu, ini tidak diketahui oleh Flowers. Flowers secara terang-terangan berkata bahawa ini adalah mustahil, tetapi dengan usaha berani, pasukannya berjaya menghantar kereta kedua menjelang 31 Mei, yang mana ahli pasukan baharu Alan Coombs membuat banyak penambahbaikan.
Reka bentuk yang disemak semula, dikenali sebagai Mark II, meneruskan kejayaan mesin pertama. Sebagai tambahan kepada sistem bekalan filem, ia terdiri daripada 2400 lampu, 12 suis putar, 800 geganti dan mesin taip elektrik.
Colossus Mark II
Ia boleh disesuaikan dan cukup fleksibel untuk mengendalikan pelbagai tugas. Selepas pemasangan, setiap pasukan wanita mengkonfigurasi "Colossus" mereka untuk menyelesaikan masalah tertentu. Panel tampalan, serupa dengan panel operator telefon, diperlukan untuk menyediakan gelang elektronik yang mensimulasikan roda Tunney. Satu set suis membenarkan pengendali mengkonfigurasi sebarang bilangan peranti berfungsi yang memproses dua aliran data: filem luaran dan isyarat dalaman yang dihasilkan oleh gelang. Dengan menggabungkan satu set elemen logik yang berbeza, Colossus boleh mengira fungsi Boolean sewenang-wenangnya berdasarkan data, iaitu, fungsi yang akan menghasilkan 0 atau 1. Setiap unit menambah pembilang Colossus. Alat kawalan yang berasingan membuat keputusan percabangan berdasarkan keadaan pembilang - contohnya, hentikan dan cetak output jika nilai pembilang melebihi 1000.
Tukar panel untuk mengkonfigurasi "Colossus"
Mari kita anggap bahawa Colossus adalah komputer boleh atur cara umum dalam erti kata moden. Ia secara logiknya boleh menggabungkan dua aliran dataβsatu pada pita, dan satu dijana oleh pembilang cincinβdan mengira bilangan 1 yang ditemui, dan itu sahaja. Kebanyakan "pengaturcaraan" Colossus berlaku di atas kertas, dengan pengendali melaksanakan pepohon keputusan yang disediakan oleh penganalisis: katakan, "jika output sistem kurang daripada X, sediakan konfigurasi B dan lakukan Y, jika tidak lakukan Z."
Gambar rajah blok aras tinggi untuk Colossus
Namun begitu, "Colossus" cukup mampu menyelesaikan tugas yang diberikan kepadanya. Tidak seperti komputer Atanasoff-Berry, Colossus adalah sangat pantas - ia boleh memproses 25000 aksara sesaat, setiap satunya memerlukan beberapa operasi Boolean. Mark II meningkatkan kelajuan lima kali ganda ke atas Mark I dengan membaca dan memproses lima bahagian filem yang berbeza secara serentak. Ia enggan menyambungkan keseluruhan sistem dengan peranti input-output elektromekanikal yang perlahan, menggunakan sel foto (diambil daripada anti-pesawat ) untuk membaca pita masuk dan daftar untuk menimbal keluaran mesin taip. Ketua pasukan yang memulihkan Colossus pada tahun 1990-an menunjukkan bahawa dia masih boleh dengan mudah mengatasi komputer berasaskan Pentium 1995 dalam tugasnya.
Mesin pemprosesan perkataan yang berkuasa ini menjadi pusat projek untuk memecahkan kod Tunney. Sepuluh lagi Mark II telah dibina sebelum tamat perang, panel yang dihasilkan pada kadar satu sebulan oleh pekerja di kilang pos di Birmingham, yang tidak tahu apa yang mereka buat, dan kemudian dipasang di Bletchley . Seorang pegawai yang jengkel dari Kementerian Perbekalan, setelah menerima satu lagi permintaan untuk seribu injap khas, bertanya sama ada pekerja pos "menembak mereka ke arah orang Jerman." Dengan cara perindustrian ini, bukannya dengan memasang sendiri projek individu, komputer seterusnya tidak akan dihasilkan sehingga tahun 1950-an. Di bawah arahan Flowers untuk melindungi injap, setiap Colossus beroperasi siang dan malam sehingga tamat perang. Mereka berdiri dengan tenang bercahaya dalam kegelapan, menghangatkan musim sejuk British yang basah dan dengan sabar menunggu arahan sehingga tiba hari apabila mereka tidak lagi diperlukan.
Tabir Kesunyian
Keghairahan semula jadi untuk drama menarik yang berlaku di Bletchley membawa kepada keterlaluan pencapaian ketenteraan organisasi itu. Ia amat tidak masuk akal untuk membayangkan, seperti yang dilakukan oleh filem itu." [Permainan Tiruan] bahawa tamadun British tidak akan wujud jika tidak kerana Alan Turing. "Colossus", nampaknya, tidak memberi kesan kepada perjalanan perang di Eropah. Pencapaian beliau yang paling digembar-gemburkan adalah membuktikan bahawa penipuan pendaratan Normandy 1944 telah berhasil. Mesej yang diterima melalui Tanny mencadangkan bahawa pihak Berikat telah berjaya meyakinkan Hitler dan arahannya bahawa pukulan sebenar akan datang lebih jauh ke timur, di Pas de Calais. Maklumat yang menggalakkan, tetapi tidak mungkin mengurangkan tahap kortisol dalam darah perintah bersekutu membantu memenangi perang.
Sebaliknya, kemajuan teknologi yang dipersembahkan oleh Colossus tidak dapat dinafikan. Tetapi dunia tidak akan mengetahui perkara ini tidak lama lagi. Churchill mengarahkan bahawa semua "Colossi" yang ada pada masa tamat permainan dibongkar, dan rahsia reka bentuk mereka harus dihantar bersama mereka ke tapak pelupusan. Dua kenderaan entah bagaimana terselamat daripada hukuman mati ini, dan kekal dalam perkhidmatan perisikan British sehingga tahun 1960-an. Namun begitu, kerajaan British tidak membuka selubung kesunyian mengenai kerja di Bletchley. Hanya pada tahun 1970-an kewujudannya diketahui umum.
Keputusan untuk mengharamkan secara kekal sebarang perbincangan mengenai kerja yang dijalankan di Bletchley Park boleh dikatakan terlalu berhati-hati oleh kerajaan British. Tetapi bagi Flowers ia adalah tragedi peribadi. Dilucutkan semua kredit dan prestij sebagai pencipta Colossus, dia mengalami rasa tidak puas hati dan kekecewaan kerana percubaan berterusannya untuk menggantikan geganti dengan elektronik dalam sistem telefon British sentiasa disekat. Jika dia dapat menunjukkan pencapaiannya melalui contoh "Colossus", dia akan mempunyai pengaruh yang diperlukan untuk merealisasikan impiannya. Tetapi apabila pencapaiannya diketahui, Flowers telah lama bersara dan tidak dapat mempengaruhi apa-apa.
Beberapa peminat pengkomputeran elektronik yang tersebar di seluruh dunia mengalami masalah yang sama yang berkaitan dengan kerahsiaan sekitar Colossus dan kekurangan bukti untuk daya maju pendekatan ini. Pengkomputeran elektromekanikal boleh kekal sebagai raja untuk beberapa waktu akan datang. Tetapi terdapat satu lagi projek yang akan membuka jalan untuk pengkomputeran elektronik untuk mengambil bahagian tengah. Walaupun ia juga merupakan hasil daripada perkembangan ketenteraan rahsia, ia tidak disembunyikan selepas perang, tetapi sebaliknya, ia telah didedahkan kepada dunia dengan penuh percaya diri, di bawah nama ENIAC.
Apa yang perlu dibaca:
β’ Jack Copeland, ed. Colossus: Rahsia Komputer Pemecah Kod Bletchley Park (2006)
β’ Thomas H. Flowers, βThe Design of Colossus,β Annals of the History of Computing, Julai 1983
β’ Andrew Hodges, Alan Turing: The Enigma (1983)
Sumber: www.habr.com