Artikuj të tjerë në seri:
- Historia e stafetës
- Historia e kompjuterëve elektronikë
- Historia e tranzistorit
- Historia e internetit
Në vitin 1938, kreu i Inteligjencës Sekrete Britanike bleu në heshtje një pronë prej 24 hektarësh 80 milje larg Londrës. Ndodhej në kryqëzimin e hekurudhave nga Londra në veri dhe nga Oksfordi në perëndim në Kembrixh në lindje dhe ishte një vend ideal për një organizatë që nuk do të shihej nga askush, por ishte lehtësisht e arritshme nga shumica. të qendrave të rëndësishme të dijes.dhe autoritetet britanike. Prona e njohur si , u bë qendra e Britanisë për thyerjen e kodeve gjatë Luftës së Dytë Botërore. Ky është ndoshta i vetmi vend në botë i njohur për përfshirjen e tij në kriptografi.
Tunney
Në verën e vitit 1941, puna ishte duke u zhvilluar tashmë në Bletchley për të thyer makinën e famshme të enkriptimit Enigma të përdorur nga ushtria dhe marina gjermane. Nëse keni parë një film për shkelësit britanikë të kodit, ata folën për Enigma, por ne nuk do të flasim për të këtu - sepse menjëherë pas pushtimit të Bashkimit Sovjetik, Bletchley zbuloi transmetimin e mesazheve me një lloj të ri të kriptimit.
Kriptanalistët së shpejti kuptuan natyrën e përgjithshme të makinës së përdorur për të transmetuar mesazhe, të cilat ata e quajtën "Tunny".
Ndryshe nga Enigma, mesazhet e së cilës duhej të deshifroheshin me dorë, Tunney u lidh drejtpërdrejt me teletipin. Teletipi konvertoi çdo karakter të futur nga operatori në një rrjedhë pikash dhe kryqesh (të ngjashme me pikat dhe vizat e kodit Morse) në standard me pesë karaktere për shkronjë. Ishte tekst i pakriptuar. Tunney përdori dymbëdhjetë rrota në të njëjtën kohë për të krijuar rrjedhën e saj paralele të pikave dhe kryqeve: çelësin. Më pas ajo shtoi çelësin në mesazh, duke prodhuar tekst shifror të transmetuar në ajër. Mbledhja u krye në aritmetikë binare, ku pikat korrespondonin me zero dhe kryqet korrespondonin me njësitë:
0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 1 = 0
Një tjetër Tanny në anën e marrësit me të njëjtat cilësime prodhoi të njëjtin çelës dhe e shtoi atë në mesazhin e koduar për të prodhuar origjinalin, i cili u printua në letër nga teletipi i marrësit. Le të themi se kemi një mesazh: "dot plus dot dot plus." Në numra do të jetë 01001. Le të shtojmë një çelës të rastësishëm: 11010. 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 0, 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, kështu që marrim tekstin shifror 10011. Duke shtuar përsëri çelësin, mund të rivendosni mesazhin origjinal. Le të kontrollojmë: 1 + 1 = 0, 1 + 0 = 1, 0 + 0 = 0, 1 + 1 = 0, 0 + 1 = 1, marrim 01001.
Puna e Parsing Tunney u bë më e lehtë nga fakti se në muajt e parë të përdorimit të tij, dërguesit kalonin në cilësimet e rrotave për t'u përdorur përpara se të dërgonin një mesazh. Më vonë, gjermanët lëshuan libra kodesh me cilësime të paracaktuara të rrotave dhe dërguesit i duhej vetëm të dërgonte një kod që marrësi mund ta përdorte për të gjetur cilësimin e duhur të rrotës në libër. Ata përfunduan duke ndryshuar librat e kodeve çdo ditë, që do të thoshte se Bletchley duhej të hakonte rrotat e kodit çdo mëngjes.
Interesante, kriptanalistët zgjidhën funksionin Tunny bazuar në vendndodhjen e stacioneve dërguese dhe pranuese. Ai lidhte qendrat nervore të komandës së lartë gjermane me komandantët e ushtrisë dhe grupeve të ushtrisë në fronte të ndryshme ushtarake evropiane, nga Franca e pushtuar deri në stepat ruse. Ishte një detyrë joshëse: hakimi i Tunney premtoi qasje të drejtpërdrejtë në qëllimet dhe aftësitë e nivelit më të lartë të armikut.
Më pas, përmes një kombinimi gabimesh të operatorëve gjermanë, dinakërisë dhe vendosmërisë së fortë, matematikani i ri shkoi shumë më tej se përfundimet e thjeshta rreth punës së Tunney. Pa e parë vetë makinën, ai përcaktoi plotësisht strukturën e saj të brendshme. Ai nxori logjikisht pozicionet e mundshme të secilës rrotë (secila prej të cilave kishte numrin e vet të thjeshtë), dhe se si saktësisht pozicioni i rrotave gjeneroi çelësin. I armatosur me këtë informacion, Bletchley ndërtoi kopje të Tunney që mund të përdoreshin për të deshifruar mesazhet - sapo rrotat të rregulloheshin siç duhet.
12 rrotat kryesore të një makinerie shifrore Lorenz të njohur si Tanny
Heath Robinson
Nga fundi i vitit 1942, Tat vazhdoi të sulmonte Tanni, pasi kishte zhvilluar një strategji të veçantë për këtë. Ai bazohej në konceptin e deltës: shuma modul 2 e një sinjali në një mesazh (pikë ose kryq, 0 ose 1) me një tjetër. Ai e kuptoi se për shkak të lëvizjes së ndërprerë të rrotave të Tunney-t, ekzistonte një marrëdhënie midis deltës së tekstit të koduar dhe deltës së tekstit kryesor: ata duhej të ndryshonin së bashku. Pra, nëse krahasoni tekstin e shifruar me tekstin kryesor të krijuar në cilësime të ndryshme të rrotave, mund të llogarisni deltën për secilën dhe të numëroni numrin e ndeshjeve. Një normë përputhje shumë më e madhe se 50% duhet të shënojë një kandidat të mundshëm për çelësin e vërtetë të mesazhit. Ideja ishte e mirë në teori, por ishte e pamundur të zbatohej në praktikë, pasi kërkonte 2400 kalime për çdo mesazh për të kontrolluar të gjitha cilësimet e mundshme.
Tat ia solli problemin një matematikani tjetër, Max Newman, i cili drejtoi departamentin në Bletchley që të gjithë e quanin "Newmania". Newman ishte, në shikim të parë, një zgjedhje e pamundur për të udhëhequr organizatën e ndjeshme të inteligjencës britanike, pasi babai i tij ishte nga Gjermania. Megjithatë, dukej e pamundur që ai të spiunonte për Hitlerin pasi familja e tij ishte hebreje. Ai ishte aq i shqetësuar për përparimin e dominimit të Hitlerit në Evropë, saqë e transferoi familjen e tij në sigurinë e Nju Jorkut menjëherë pas rënies së Francës në 1940, dhe për një kohë ai vetë mendoi të transferohej në Princeton.
Maks Njuman
Kështu ndodhi që Newman kishte një ide për të punuar në llogaritjet e kërkuara nga metoda Tata - duke krijuar një makinë. Bletchley ishte mësuar tashmë të përdorte makina për kriptanalizë. Kështu u plas Enigma. Por Newman konceptoi një pajisje të caktuar elektronike për të punuar në shifrën Tunney. Para luftës, ai dha mësim në Kembrixh (një nga studentët e tij ishte Alan Turing) dhe dinte për numëruesit elektronikë të ndërtuar nga Wynne-Williams për të numëruar grimcat në Cavendish. Ideja ishte kjo: nëse sinkronizonit dy filma të mbyllur në një unazë, duke lëvizur me shpejtësi të lartë, njëri prej të cilëve kishte një çelës dhe tjetri një mesazh të koduar dhe e trajtonit secilin element si një procesor që numëronte deltat, atëherë një numërues elektronik mund të shtoni rezultatet. Duke lexuar rezultatin përfundimtar në fund të çdo vrapimi, mund të vendosni nëse ky çelës ishte i mundshëm apo jo.
Kështu ndodhi që sapo ekzistonte një grup inxhinierësh me përvojë të përshtatshme. Midis tyre ishte edhe vetë Wynne-Williams. Turing rekrutoi Wynne-Williams nga Laboratori i Radarit Malvern për të ndihmuar në krijimin e një rotori të ri për makinën Enigma, duke përdorur elektronikë për të numëruar kthesat. Ai u ndihmua me këtë dhe një projekt tjetër Enigma nga tre inxhinierë nga Stacioni i Kërkimeve Postare në Dollis Hill: William Chandler, Sidney Broadhurst dhe Tommy Flowers (më lejoni t'ju kujtoj se British Post Office ishte një organizatë e teknologjisë së lartë dhe nuk ishte përgjegjëse vetëm për postë letre, por dhe për telegrafi dhe telefoni). Të dy projektet dështuan dhe burrat mbetën të papunë. Newman i mblodhi ato. Ai caktoi Flowers për të udhëhequr një ekip që krijoi një "pajisje kombinuese" që do të numëronte deltat dhe do të transmetonte rezultatin në një numërues në të cilin po punonte Wynne-Williams.
Newman pushtoi inxhinierët me ndërtimin e makinerive dhe Departamentin e Grave të Marinës Mbretërore me operimin e makinerive të tij të përpunimit të mesazheve. Qeveria u besonte vetëm burrave me poste drejtuese të nivelit të lartë, dhe gratë ia dolën mirë si oficere operacionale të Bletchley-t, duke trajtuar si konfigurimet e transkriptimit të mesazheve ashtu edhe të dekodimit. Ata në mënyrë shumë organike arritën të kalonin nga puna në klerik në kujdesin për makineritë që automatizonin punën e tyre. Ata e emërtuan makinën e tyre në mënyrë joserioze "", ekuivalenti britanik [të dy ishin ilustrues karikaturistë që përshkruanin pajisje jashtëzakonisht komplekse, të rënda dhe të ndërlikuara që kryenin funksione shumë të thjeshta / përafërsisht. përkth.].
Makina "Old Robinson", shumë e ngjashme me paraardhësin e saj, makinën "Heath Robinson".
Në të vërtetë, Heath Robinson, edhe pse mjaft i besueshëm në teori, vuante nga probleme serioze në praktikë. Gjëja kryesore ishte nevoja për një sinkronizim të përsosur të dy filmave - teksti i koduar dhe teksti kryesor. Çdo shtrirje ose rrëshqitje e ndonjë prej filmave e bëri të gjithë pasazhin të papërdorshëm. Për të minimizuar rrezikun e gabimeve, makina përpunoi jo më shumë se 2000 karaktere në sekondë, megjithëse rripat mund të punonin më shpejt. Flowers, i cili pa dëshirë u pajtua me punën e projektit Heath Robinson, besonte se ekzistonte një mënyrë më e mirë: një makinë e ndërtuar pothuajse tërësisht nga komponentë elektronikë.
Kolosi
Thomas Flowers punoi si inxhinier në departamentin e kërkimit të Postës Britanike nga viti 1930, ku fillimisht punoi në kërkimin e lidhjeve të pasakta dhe të dështuara në centralet e reja automatike telefonike. Kjo e shtyu atë të mendonte se si të krijonte një version të përmirësuar të sistemit telefonik, dhe nga viti 1935 ai filloi të mbështeste zëvendësimin e komponentëve të sistemit elektromekanik si reletë me ato elektronike. Ky gol përcaktoi të gjithë karrierën e tij të ardhshme.
Tommy Flowers, rreth vitit 1940
Shumica e inxhinierëve kanë kritikuar komponentët elektronikë për të qenë kapriçioz dhe jo të besueshëm kur përdoren në shkallë të gjerë, por Flowers treguan se kur përdoren vazhdimisht dhe me fuqi shumë më të ulëta se dizajni i tyre, tubat e vakumit në fakt shfaqnin jetëgjatësi mahnitëse. Ai i vërtetoi idetë e tij duke zëvendësuar me tuba të gjithë terminalet e tonit të telefonimit në një ndërprerës 1000 rreshtash; gjithsej ishin 3-4 mijë të tillë. Ky instalim u lançua në punë reale në 1939. Gjatë së njëjtës periudhë, ai eksperimentoi me zëvendësimin e regjistrave rele që ruanin numrat e telefonit me reletë elektronike.
Flowers besonte se Heath Robinson që ai u punësua për të ndërtuar kishte të meta serioze dhe se ai mund ta zgjidhte problemin shumë më mirë duke përdorur më shumë tuba dhe më pak pjesë mekanike. Në shkurt 1943, ai solli një dizajn alternativ për makinën në Newman. Flowers hoqën me zgjuarsi shiritin e çelësit, duke eliminuar problemin e sinkronizimit. Makina e tij duhej të gjeneronte tekstin kyç në fluturim. Ajo do ta simulonte Tunney-n në mënyrë elektronike, duke kaluar nëpër të gjitha cilësimet e rrotave dhe duke e krahasuar secilin me tekstin e shifruar, duke regjistruar ndeshjet e mundshme. Ai vlerësoi se kjo qasje do të kërkonte përdorimin e rreth 1500 tubave vakum.
Newman dhe pjesa tjetër e menaxhmentit të Bletchley ishin skeptikë ndaj këtij propozimi. Ashtu si shumica e bashkëkohësve të Flowers, ata dyshuan nëse elektronika mund të bëhej për të punuar në një shkallë të tillë. Për më tepër, edhe nëse mund të vihej në punë, ata dyshonin se një makinë e tillë mund të ndërtohej në kohë për të qenë e dobishme në luftë.
Shefi i Flowers në Dollis Hill i dha atij lejen për të mbledhur një ekip për të krijuar këtë përbindësh elektronik - Flowers mund të mos ketë qenë plotësisht i sinqertë në përshkrimin e tij se sa shumë i pëlqente ideja e tij në Bletchley (Sipas Andrew Hodges, Flowers tha shefi i tij, Gordon Radley, se projekti ishte punë kritike për Bletchley-n dhe Radley kishte dëgjuar tashmë nga Churchill se puna e Bletchley-t ishte një prioritet absolut). Përveç Flowers, Sidney Broadhurst dhe William Chandler luajtën një rol të madh në zhvillimin e sistemit, dhe e gjithë sipërmarrja punësoi pothuajse 50 njerëz, gjysma e burimeve të Dollis Hill. Ekipi u frymëzua nga precedentët e përdorur në telefon: njehsorët, logjika e degëve, pajisjet për drejtimin dhe përkthimin e sinjalit dhe pajisjet për matjet periodike të statusit të pajisjeve. Broadhurst ishte një mjeshtër i qarqeve të tilla elektromekanike, dhe Flowers dhe Chandler ishin ekspertë elektronikë që kuptonin se si të transferonin konceptet nga bota e releve në botën e valvulave. Në fillim të vitit 1944, ekipi i kishte paraqitur Bletchley-t një model pune. Makina gjigante u quajt "Colossus" dhe shpejt provoi se mund ta kalonte Heath Robinson duke përpunuar në mënyrë të besueshme 5000 karaktere në sekondë.
Newman dhe pjesa tjetër e menaxhmentit në Bletchley e kuptuan shpejt se kishin bërë një gabim duke refuzuar Flowers. Në shkurt 1944, ata porositën edhe 12 kolosë të tjerë, të cilët supozohej se do të funksiononin deri më 1 qershor - data kur ishte planifikuar pushtimi i Francës, megjithëse, natyrisht, kjo ishte e panjohur për Flowers. Flowers tha hapur se kjo ishte e pamundur, por me përpjekje heroike ekipi i tij arriti të dorëzonte një makinë të dytë deri më 31 maj, në të cilën anëtari i ri i ekipit Alan Coombs bëri shumë përmirësime.
Dizajni i rishikuar, i njohur si Mark II, vazhdoi suksesin e makinës së parë. Përveç sistemit të furnizimit me film, ai përbëhej nga 2400 llamba, 12 çelësa rrotullues, 800 rele dhe një makinë shkrimi elektrike.
Kolosi Mark II
Ishte mjaftueshëm i personalizueshëm dhe fleksibël për të trajtuar një sërë detyrash. Pas instalimit, secila nga ekipet e grave konfiguroi "Kolosin" e tyre për të zgjidhur probleme të caktuara. Një panel patch, i ngjashëm me panelin e një operatori telefonik, ishte i nevojshëm për të vendosur unaza elektronike që simulonin rrotat Tunney. Një grup çelsash i lejoi operatorët të konfiguronin çdo numër pajisjesh funksionale që përpunonin dy rrjedha të dhënash: një film të jashtëm dhe një sinjal të brendshëm të gjeneruar nga unazat. Duke kombinuar një grup elementësh të ndryshëm logjikë, Colossus mund të llogariste funksione arbitrare Boolean bazuar në të dhëna, domethënë funksione që do të prodhonin një 0 ose 1. Çdo njësi rritte numëruesin e Colossus. Një aparat i veçantë kontrolli mori vendime të degëzimit bazuar në gjendjen e numëruesit - për shembull, ndaloni dhe printoni një dalje nëse vlera e numëruesit kalonte 1000.
Paneli i ndërrimit për konfigurimin e "Colossus"
Le të supozojmë se Kolosi ishte një kompjuter i programueshëm për qëllime të përgjithshme në kuptimin modern. Mund të kombinojë logjikisht dy rryma të dhënash - një në kasetë, dhe një të gjeneruar nga numëruesit e unazave - dhe të numërojë numrin e XNUMX-ve të hasura, dhe kaq. Pjesa më e madhe e "programimit" të Kolosit u zhvillua në letër, me operatorët që ekzekutonin një pemë vendimi të përgatitur nga analistët: le të themi, "nëse prodhimi i sistemit është më i vogël se X, vendosni konfigurimin B dhe bëni Y, përndryshe bëni Z."
Blloku i nivelit të lartë për Colossus
Sidoqoftë, "Colossus" ishte mjaft i aftë për të zgjidhur detyrën që i ishte caktuar. Ndryshe nga kompjuteri Atanasoff-Berry, Colossus ishte jashtëzakonisht i shpejtë - ai mund të përpunonte 25000 karaktere në sekondë, secila prej të cilave mund të kërkonte disa operacione Boolean. Mark II rriti shpejtësinë pesëfish mbi Mark I duke lexuar dhe përpunuar njëkohësisht pesë seksione të ndryshme të filmit. Ai refuzoi të lidhë të gjithë sistemin me pajisje të ngadalta hyrje-dalje elektromekanike, duke përdorur fotocela (të marra nga anti-ajrorët ) për leximin e kasetave hyrëse dhe një regjistër për buferimin e prodhimit të makinës së shkrimit. Udhëheqësi i ekipit që restauroi Colossus në vitet 1990 tregoi se ai ende mund të tejkalonte lehtësisht një kompjuter të bazuar në Pentium të vitit 1995 në punën e tij.
Kjo makinë e fuqishme e përpunimit të tekstit u bë qendra e projektit për të thyer kodin Tunney. Dhjetë Mark II të tjera u ndërtuan para përfundimit të luftës, panelet për të cilat shpërndaheshin me një normë prej një në muaj nga punëtorët në fabrikën postare në Birmingham, të cilët nuk e kishin idenë se çfarë po bënin, dhe më pas u montuan në Bletchley. . Një zyrtar i irrituar nga Ministria e Furnizimit, pasi mori një kërkesë tjetër për një mijë valvola speciale, pyeti nëse punonjësit e postës “po i gjuanin mbi gjermanët”. Në këtë mënyrë industriale, në vend që të montoni me dorë një projekt individual, kompjuteri tjetër nuk do të prodhohej deri në vitet 1950. Sipas udhëzimeve të Flowers për të mbrojtur valvulat, çdo Kolos vepronte ditë e natë deri në fund të luftës. Ata qëndruan të qetë duke ndezur në errësirë, duke ngrohur dimrin e lagësht britanik dhe duke pritur me durim udhëzimet derisa të vinte dita kur ata nuk ishin më të nevojshëm.
Velloja e heshtjes
Entuziazmi i natyrshëm për dramën intriguese që shpaloset në Bletchley çoi në ekzagjerim të madh të arritjeve ushtarake të organizatës. Është tmerrësisht absurde të lë të kuptohet, siç bën filmi."[The Imitation Game] se qytetërimi britanik do të pushonte së ekzistuari nëse jo për Alan Turing. "Colossus", me sa duket, nuk pati asnjë ndikim në rrjedhën e luftës në Evropë. Arritja e tij më e publikuar ishte vërtetimi se mashtrimi i zbarkimit të Normandisë i vitit 1944 kishte funksionuar. Mesazhet e marra nga Tanny sugjeruan se aleatët e kishin bindur me sukses Hitlerin dhe komandën e tij se goditja e vërtetë do të vinte më në lindje, në Pas de Calais. Informacion inkurajues, por nuk ka gjasa që ulja e niveleve të kortizolit në gjakun e komandës aleate të ndihmoi në fitoren e luftës.
Nga ana tjetër, përparimet teknologjike që paraqiti Colossus ishin të pamohueshme. Por bota nuk do ta dijë këtë së shpejti. Churchill urdhëroi që të gjithë "Kolosët" që ekzistonin në kohën e fundit të lojës të çmontoheshin dhe sekreti i dizajnit të tyre të dërgohej së bashku me ta në landfill. Dy automjete i mbijetuan disi këtij dënimi me vdekje dhe qëndruan në shërbimin e inteligjencës britanike deri në vitet 1960. Por edhe atëherë qeveria britanike nuk e hoqi velin e heshtjes në lidhje me punën në Bletchley. Vetëm në vitet 1970 ekzistenca e saj u bë e njohur publike.
Vendimi për të ndaluar përgjithmonë çdo diskutim të punës që po kryhet në Bletchley Park mund të quhet një kujdes i tepërt i qeverisë britanike. Por për Flowers ishte një tragjedi personale. I zhveshur nga gjithë merita dhe prestigji i të qenit shpikësi i Kolosit, ai pësoi pakënaqësi dhe zhgënjim pasi përpjekjet e tij të vazhdueshme për të zëvendësuar reletë me elektronikë në sistemin telefonik britanik u bllokuan vazhdimisht. Nëse do të mund të tregonte arritjet e tij përmes shembullit të "Kolosit", ai do të kishte ndikimin e nevojshëm për të realizuar ëndrrën e tij. Por në kohën kur arritjet e tij u bënë të njohura, Flowers kishte kohë që kishte dalë në pension dhe nuk ishte në gjendje të ndikonte asgjë.
Disa entuziastë të informatikës elektronike të shpërndarë nëpër botë vuajtën nga probleme të ngjashme që lidhen me fshehtësinë që rrethon Colossus dhe mungesën e provave për qëndrueshmërinë e kësaj qasjeje. Llogaritja elektromekanike mund të mbetet mbret edhe për ca kohë. Por kishte një projekt tjetër që do t'i hapte rrugën informatikës elektronike për të zënë qendër. Ndonëse ishte edhe rezultat i zhvillimeve të fshehta ushtarake, nuk u fsheh pas luftës, por përkundrazi, iu zbulua botës me aplombin më të madh, me emrin ENIAC.
Çfarë duhet lexuar:
• Jack Copeland, ed. Colossus: The Secrets of the Bletchley Park's Codebreaking Computers (2006)
• Thomas H. Flowers, “The Design of Colossus”, Annals of the History of Computing, korrik 1983
• Andrew Hodges, Alan Turing: The Enigma (1983)
Burimi: www.habr.com