Остали чланци из серије:
- Историја штафете
- Историја електронских рачунара
- Историја транзистора
- Интернет историја
Године 1938, шеф британске тајне обавештајне службе у тишини је купио имање од 24 хектара 80 миља од Лондона. Налазила се на раскрсници железничких пруга од Лондона на северу и од Оксфорда на западу до Кембриџа на истоку, и била је идеална локација за организацију коју нико не би видео, али је била надомак већини важних центара знања.и британских власти. Имовина позната као , постао британски центар за разбијање шифри током Другог светског рата. Ово је можда једино место на свету познато по свом ангажовању у криптографији.
Tunney
У лето 1941. у Блечлију су већ били у току радови на разбијању чувене машине за шифровање Енигма коју су користиле немачка војска и морнарица. Ако сте гледали филм о британским разбијачима шифри, говорили су о Енигми, али ми овде нећемо говорити о томе - јер је Блечли убрзо након инвазије на Совјетски Савез открио пренос порука са новом врстом шифровања.
Криптоаналитичари су убрзо схватили општу природу машине која се користи за пренос порука, а коју су назвали „Тунни“.
За разлику од Енигме, чије су поруке морале да се дешифрују ручно, Туни се повезао директно са телетајпом. Телетип је конвертовао сваки знак који је оператер унео у низ тачака и крстова (слично тачкама и цртицама Морзеове азбуке) у стандардном са пет знакова по слову. Био је то нешифрован текст. Туни је користила дванаест точкова истовремено да створи сопствени паралелни ток тачака и крстова: кључ. Затим је додала кључ поруци, производећи шифровани текст који се преноси у ваздуху. Сабирање је обављено у бинарној аритметици, где су тачке одговарале нулама, а крстови јединицама:
+ = КСНУМКС КСНУМКС КСНУМКС
+ = КСНУМКС КСНУМКС КСНУМКС
+ = КСНУМКС КСНУМКС КСНУМКС
Друга Танни на страни примаоца са истим подешавањима произвела је исти кључ и додала га шифрованој поруци како би произвела оригиналну, коју је примаочев телетип одштампао на папиру. Рецимо да имамо поруку: "тачка плус тачка плус". У бројевима ће бити 01001. Додајмо случајни кључ: 11010. 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 0, 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, тако да добијамо шифровани текст 10011. Поновним додавањем кључа можете вратити оригиналну поруку. Проверимо: 1 + 1 = 0, 1 + 0 = 1, 0 + 0 = 0, 1 + 1 = 0, 0 + 1 = 1, добијамо 01001.
Парсинг Туннеи-јев рад је олакшан чињеницом да су у првим месецима његове употребе пошиљаоци пренели подешавања точкића која су се користила пре слања поруке. Касније су Немци објавили књиге кодова са унапред подешеним подешавањима точкића, а пошиљалац је морао само да пошаље код који је прималац могао да користи да пронађе исправну поставку точкића у књизи. На крају су свакодневно мењали шифре, што је значило да је Блечли морао да хакује точкове кодова сваког јутра.
Занимљиво је да су криптоаналитичари решили Тунни функцију на основу локације станице за слање и пријем. Она је повезивала нервне центре немачке врховне команде са војском и командантима армијских група на разним европским војним фронтовима, од окупиране Француске до руских степа. Био је то примамљив задатак: хаковање Туннеи-а је обећавало директан приступ непријатељским намерама и могућностима највишег нивоа.
Затим, комбинацијом грешака немачких оператера, лукавства и упорне одлучности, млади математичар отишао много даље од једноставних закључака о Тунијевом делу. Не видећи саму машину, потпуно је одредио њену унутрашњу структуру. Он је логично закључио могуће позиције сваког точка (од којих је сваки имао свој прост број) и како тачно позиција точкова генерише кључ. Наоружан овим информацијама, Блечли је направио реплике Тунија које су могле да се користе за дешифровање порука - чим се точкови правилно подесе.
12 кључних точкова Лоренцове машине за шифровање познате као Тани
Хеатх Робинсон
До краја 1942. Тат је наставио да напада Танија, развио посебну стратегију за то. Заснован је на концепту делта: модуло 2 збир једног сигнала у поруци (тачка или крст, 0 или 1) са следећим. Схватио је да због испрекиданог кретања Танијевих точкова постоји веза између делте шифрованог текста и делте кључног текста: они су морали да се мењају заједно. Дакле, ако упоредите шифровани текст са кључним текстом генерисаним на различитим подешавањима точкића, можете израчунати делту за сваки и избројати број подударања. Стопа подударања која је знатно већа од 50% требало би да означи потенцијалног кандидата за прави кључ поруке. Идеја је била добра у теорији, али је било немогуће спровести у пракси, јер је било потребно направити 2400 пролаза за сваку поруку да би се проверила сва могућа подешавања.
Тат је изнео проблем другом математичару, Максу Њуману, који је водио одељење у Блечлију које су сви звали „Њуманија“. Њуман је, на први поглед, био мало вероватан избор да води осетљиву британску обавештајну организацију, пошто му је отац био из Немачке. Међутим, изгледало је мало вероватно да би он шпијунирао за Хитлера пошто је његова породица била јеврејска. Био је толико забринут због напретка Хитлерове доминације у Европи да је убрзо након распада Француске 1940. преселио своју породицу у безбедни Њујорк, а једно време је и сам размишљао да се пресели у Принстон.
Мак Невман
Десило се да је Њумен имао идеју о раду на прорачунима које захтева Тата метода - стварањем машине. Блечли је већ навикао да користи машине за криптоанализу. Овако је Енигма крекована. Али Њумен је смислио одређени електронски уређај за рад на Тунијевој шифри. Пре рата, предавао је на Кембриџу (један од његових ученика је био Алан Тјуринг), и знао је за електронске бројаче које је Винне-Виллиамс направио за бројање честица у Кевендишу. Идеја је била следећа: ако синхронизујете два филма затворена у петљу, померајући се великом брзином, од којих један има кључ, а други шифровану поруку, и третирате сваки елемент као процесор који броји делте, онда би електронски бројач могао саберите резултате. Читањем коначног резултата на крају сваке вожње, могло се одлучити да ли је овај кључ потенцијалан или не.
Десило се да је група инжењера са одговарајућим искуством управо постојала. Међу њима је био и сам Вин-Вилијамс. Тјуринг је регрутовао Винне-Вилијамс из Малвернове радарске лабораторије да помогне у стварању новог ротора за машину Енигма, користећи електронику за бројање окрета. У овом и још једном пројекту Енигме помагала су му три инжењера из Поштанске истраживачке станице у Доллис Хиллу: Вилијам Чендлер, Сидни Бродхерст и Томи Флауерс (да подсетим да је Британска пошта била високотехнолошка организација и да није била одговорна само за папирну пошту, али и за телеграфију и телефонију). Оба пројекта су пропала и мушкарци су остали беспослени. Њуман их је сакупио. Он је именовао Флоурса да води тим који је направио „комбиновани уређај“ који би бројао делте и преносио резултат на бројач на којем је Винне-Виллиамс радила.
Њумен је окупирао инжењере изградњом машина, а Женско одељење Краљевске морнарице управљањем својим машинама за обраду порука. Влада је веровала само мушкарцима на високим руководећим позицијама, а жене су се добро снашле као Блечлијеви оперативни службеници, руководећи се и транскрипцијом и декодирањем порука. Они су врло органски успели да пређу са чиновничког посла на бригу о машинама које су аутоматизовали њихов рад. Свој аутомобил су неозбиљно назвали "“, британски еквивалент [обојица су били илустратори карикатуриста који су приказивали изузетно сложене, гломазне и замршене уређаје који су обављали врло једноставне функције / прибл. трансл.].
Аутомобил "Олд Робинсон", веома сличан свом претходнику, аутомобилу "Хеатх Робинсон"
Заиста, Хеатх Робинсон, иако прилично поуздан у теорији, патио је од озбиљних проблема у пракси. Главна ствар је била потреба за савршеном синхронизацијом два филма - шифрованог и кључног текста. Свако растезање или клизање било ког филма учинило је цео пролаз неупотребљивим. Да би се смањио ризик од грешака, машина није обрађивала више од 2000 знакова у секунди, иако би каишеви могли да раде брже. Флоуерс, који се невољко сложио са радом на пројекту Хит Робинсон, веровао је да постоји бољи начин: машина направљена скоро у потпуности од електронских компоненти.
Цолоссус
Томас Фловерс је од 1930. радио као инжењер у истраживачком одељењу Британске поште, где је у почетку радио на истраживању погрешних и неуспешних веза у новим аутоматским телефонским централама. То га је навело на размишљање о томе како да створи побољшану верзију телефонског система, и до 1935. почео је да се залаже за замену компоненти електромеханичког система као што су релеји са електронским. Овај циљ је одредио његову читаву будућу каријеру.
Томи Флоуерс, око 1940
Већина инжењера је критиковала електронске компоненте због тога што су хировите и непоуздане када се користе у великим размерама, али Флоуерс је показао да када се користе континуирано и при снази знатно испод њиховог дизајна, вакуумске цеви заправо показују запањујуће дуг животни век. Доказао је своје идеје тако што је све терминале за бирање тона на прекидачу од 1000 линија заменио цевима; укупно их је било 3-4 хиљаде. Ова инсталација је пуштена у прави рад 1939. године. Током истог периода, експериментисао је са заменом регистара релеја који су чували телефонске бројеве електронским релејима.
Флоуерс је веровао да је Хит Робинсон за којег је ангажован да направи озбиљан недостатак и да би могао много боље да реши проблем коришћењем више цеви и мање механичких делова. У фебруару 1943. донео је Њуману алтернативни дизајн машине. Фловерс се паметно отарасио траке са кључевима, елиминишући проблем са синхронизацијом. Његова машина је морала да генерише кључни текст у ходу. Она би електронски симулирала Тунија, пролазећи кроз сва подешавања точка и упоређујући сваку са шифрованим текстом, бележећи вероватна подударања. Он је проценио да би овај приступ захтевао коришћење око 1500 вакуумских цеви.
Њуман и остатак Блечлијевог менаџмента били су скептични према овом предлогу. Као и већина Флурсових савременика, сумњали су да ли се електроника може натерати да ради у таквим размерама. Штавише, чак и када би се могла натерати да ради, сумњали су да би таква машина могла бити направљена на време да буде корисна у рату.
Флоуерсов шеф у Доллис Хилу му је дао зелено светло да окупи тим за стварање овог електронског чудовишта - Фловерс можда није био сасвим искрен описујући му колико се његова идеја допала у Блечлију (Према Ендру Хоџису, Флоуерс је рекао његовог шефа, Гордона Радлија, да је пројекат критичан посао за Блечлија, а Радли је већ чуо од Черчила да је Блечлијев рад апсолутни приоритет). Поред Флоуерса, велику улогу у развоју система имали су Сидни Бродхерст и Вилијам Чендлер, а читаво предузеће запошљавало је скоро 50 људи, половину ресурса Доллис Хила. Тим је био инспирисан преседанима који се користе у телефонији: бројилима, логиком гранања, опремом за рутирање и превођење сигнала и опремом за периодична мерења статуса опреме. Броадхурст је био мајстор таквих електромеханичких кола, а Флоуерс и Чендлер су били стручњаци за електронику који су разумели како да пренесу концепте из света релеја у свет вентила. До почетка 1944. тим је Блечлију представио радни модел. Џиновска машина названа је „Колос“ и брзо је доказала да може да надмаши Хита Робинсона поузданом обрадом од 5000 знакова у секунди.
Њуман и остатак менаџмента у Блечлију брзо су схватили да су погрешили што су одбили Флоуерс. У фебруару 1944. наручили су још 12 колоса, који је требало да буду у функцији до 1. јуна – датума када је планирана инвазија на Француску, иако је, наравно, Флурсу то било непознато. Флоуерс је директно рекао да је то немогуће, али уз херојске напоре његов тим је успео да испоручи други аутомобил до 31. маја, на који је нови члан тима Алан Кумбс направио многа побољшања.
Ревидирани дизајн, познат као Марк ИИ, наставио је успех првог аутомобила. Поред система за снабдевање филмом, састојао се од 2400 лампи, 12 обртних прекидача, 800 релеја и електричне писаће машине.
Колос Марко ИИ
Био је прилагодљив и довољно флексибилан да се носи са разним задацима. Након инсталације, сваки од женских тимова је конфигурисао свој „Колос“ да реши одређене проблеме. Патцх панел, сличан панелу телефонског оператера, био је потребан за постављање електронских прстенова који су симулирали Туннеи точкове. Скуп прекидача је омогућио оператерима да конфигуришу било који број функционалних уређаја који обрађују два тока података: спољни филм и унутрашњи сигнал који генеришу прстенови. Комбиновањем скупа различитих логичких елемената, Колос је могао да израчуна произвољне Булове функције на основу података, односно функције које би произвеле 0 или 1. Свака јединица је повећавала бројач Колоса. Одвојени контролни апарат доноси одлуке о гранању на основу стања бројача - на пример, заустави и одштампа излаз ако вредност бројача премаши 1000.
Прекидач панел за конфигурисање „Цолоссус“-а
Претпоставимо да је Цолоссус био програмибилни рачунар опште намене у модерном смислу. Он би логично могао да комбинује два тока података — један на траци, а други генерисан бројачима прстенова — и преброји број 1 на које је наишао, и то је то. Велики део „програмирања“ Цолоссус-а је урађен на папиру, при чему су оператери извршавали стабло одлучивања које су припремили аналитичари: рецимо, „ако је излаз система мањи од Кс, подесите конфигурацију Б и урадите И, у супротном урадите З“.
Блок дијаграм високог нивоа за Цолоссус
Ипак, „Колос“ је био сасвим способан да реши задатак који му је додељен. За разлику од Атанасофф-Берри рачунара, Цолоссус је био изузетно брз – могао је да обради 25000 знакова у секунди, од којих је сваки могао захтевати неколико Булових операција. Марк ИИ је повећао брзину пет пута у односу на Марк И истовремено читајући и обрађујући пет различитих делова филма. Одбио је да повеже цео систем са спорим електромеханичким улазно-излазним уређајима, користећи фотоћелије (преузете са противавионских ) за читање улазних трака и регистар за баферовање излаза писаће машине. Вођа тима који је обновио Колос 1990-их показао је да и даље може лако да надмаши рачунар заснован на Пентијуму из 1995. у свом послу.
Ова моћна машина за обраду текста постала је центар пројекта разбијања Туннеи кода. Још десет Марк ИИ направљено је пре краја рата, за које су панеле производили по један месечно радници поштанске фабрике у Бирмингему, који нису имали појма шта праве, а затим их склапали у Блечлију. . Један изнервирани службеник Министарства снабдевања, пошто је добио још један захтев за хиљаду специјалних вентила, упитао је да ли поштански радници „пуцају на Немце“. На овај индустријски начин, уместо ручном монтажом појединачног пројекта, следећи рачунар ће бити произведен тек 1950-их. Под Флорсовим упутствима за заштиту вентила, сваки Колос је радио дан и ноћ до краја рата. Стајали су тихо светлећи у мраку, грејући влажну британску зиму и стрпљиво чекајући упутства док не дође дан када више нису били потребни.
Вео тишине
Природни ентузијазам за интригантну драму која се одвија у Блечлију довела је до великог преувеличавања војних достигнућа организације. Страшно је апсурдно наговестити, као што то чини филм.„ [Игра имитације] да би британска цивилизација престала да постоји да није Алана Тјуринга. „Колос“, очигледно, није имао никаквог утицаја на ток рата у Европи. Његово најпознатије достигнуће било је доказивање да је обмана слетања у Нормандију 1944. успела. Поруке примљене преко Танија сугеришу да су савезници успешно убедили Хитлера и његову команду да ће прави ударац доћи даље на исток, код Пас де Калеа. Охрабрујућа информација, али је мало вероватно да је смањење нивоа кортизола у крви савезничке команде помогло у победи у рату.
С друге стране, технолошки напредак који је Колос представио био је неспоран. Али свет то неће ускоро сазнати. Черчил је наредио да се демонтирају сви "Колоси" који су постојали у тренутку завршетка игре, а тајна њиховог дизајна треба да се пошаље заједно са њима на депонију. Два возила су некако преживела ову смртну казну и остала у британској обавештајној служби до 1960-их. Али ни тада британска влада није повукла вео ћутања у вези са радом у Блечлију. Тек 1970-их година прошлог века јавност је сазнала за његово постојање.
Одлука да се трајно забрани свака дискусија о радовима који се изводе у Блечли парку могла би се назвати превеликим опрезом британске владе. Али за Фловерс је то била лична трагедија. Лишен свих заслуга и престижа да је проналазач Колоса, трпио је незадовољство и фрустрацију јер су његови стални покушаји да замени релеје електроником у британском телефонском систему били непрекидно блокирани. Када би могао да демонстрира своје достигнуће на примеру „Колоса“, имао би утицај неопходан да оствари свој сан. Али у време када су његова достигнућа постала позната, Флоуерс се одавно повукао и није могао ни на шта да утиче.
Неколико ентузијаста електронских рачунара раштрканих широм света патило је од сличних проблема везаних за тајновитост око Колоса и недостатак доказа за одрживост овог приступа. Електромеханичко рачунарство могло би да остане краљ још неко време. Али постојао је још један пројекат који би отворио пут да електронско рачунарство заузме централно место. Иако је био и резултат тајних војних збивања, после рата није био сакривен, већ је напротив, са највећим апломбом откривен свету, под именом ЕНИАЦ.
Шта читати:
• Јацк Цопеланд, ур. Колос: Тајне компјутера за разбијање шифри Блечли Парка (2006)
• Тхомас Х. Фловерс, “Тхе Десигн оф Цолоссус”, Анналс оф тхе Хистори оф Цомпутинг, јул 1983.
• Ендру Хоџис, Алан Тјуринг: Енигма (1983)
Извор: ввв.хабр.цом