Artikel séjén dina séri:
- Sajarah relay
- Sajarah komputer éléktronik
- Sajarah transistor
- sajarah Internét
Dina 1938, kapala British Secret Intelligence quietly meuli estate 24-héktar 80 mil ti London. Tempatna di simpang kareta api ti London ka kalér, sareng ti Oxford di kulon ka Cambridge di wétan, sareng mangrupikeun lokasi anu idéal pikeun organisasi anu henteu katingali ku saha waé, tapi gampang dihontal ku kalolobaanana. puseur penting pangaweruh jeung otoritas Britania. Harta anu katelah , jadi puseur Britania pikeun codebreaking salila Perang Dunya II. Ieu meureun hiji-hijina tempat di dunya dipikawanoh pikeun kalibet dina kriptografi.
samak
Dina usum panas 1941, gawé ieu geus dijalankeun di Bletchley pikeun megatkeun mesin enkripsi Enigma kawentar dipaké ku tentara Jerman sarta angkatan laut. Upami anjeun ningali pilem ngeunaan pemecah kode Inggris, aranjeunna nyarioskeun ngeunaan Enigma, tapi urang moal ngobrol di dieu - sabab teu lami saatos invasi Uni Soviét, Bletchley mendakan pangiriman pesen kalayan jinis enkripsi énggal.
Cryptanalysts enggal terang sifat umum tina mesin anu dianggo pikeun ngirimkeun pesen, anu aranjeunna namina "Tunny."
Teu kawas Enigma, anu pesen kudu deciphered ku leungeun, Tunney disambungkeun langsung ka teletype nu. Teletype nu ngarobah unggal karakter diasupkeun ku operator kana aliran titik-titik jeung crosses (sarupa jeung titik-titik jeung dashes kode Morse) dina standar. kalawan lima karakter per aksara. Ieu téks unencrypted. Tunney dipaké dua belas roda dina hiji waktu pikeun nyieun aliran paralel sorangan titik-titik na crosses: konci. Anjeunna teras nambihan konci pesen, ngahasilkeun ciphertext anu dikirimkeun dina hawa. Panambahan dilaksanakeun dina aritmetika binér, dimana titik-titik pakait sareng nol sareng salib pakait sareng hiji:
0 + = 0 0
0 + = 1 1
1 + = 1 0
Tanny anu sanés di sisi panarima kalayan setélan anu sami ngahasilkeun konci anu sami sareng nambihanana kana pesen énkripsi pikeun ngahasilkeun anu asli, anu dicitak dina kertas ku teletype panarima. Anggap urang gaduh pesen: "titik tambah titik titik tambah." Dina angka eta bakal 01001. Hayu urang tambahkeun konci acak: 11010. 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 0, 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, sangkan meunang ciphertext. 10011. Ku nambahkeun konci deui, anjeun tiasa mulangkeun pesen aslina. Hayu urang pariksa: 1 + 1 = 0, 1 + 0 = 1, 0 + 0 = 0, 1 + 1 = 0, 0 + 1 = 1, urang meunang 01001.
Parsing karya Tunney digampangkeun ku kanyataan yén dina sasih awal pamakeanna, pangirim ngirimkeun setélan roda pikeun dianggo sateuacan ngirim pesen. Engké, Germans ngarilis buku kode kalawan setelan kabayang prasetél, sarta ngirim hijina kudu ngirim kode nu panarima bisa ngagunakeun pikeun manggihan setelan roda bener dina buku. Aranjeunna réngsé nepi ngarobah buku kode poean, nu hartina Bletchley kudu hack roda kode unggal isuk.
Narikna, cryptanalysts ngajawab fungsi Tunny dumasar kana lokasi stasiun ngirim jeung narima. Ieu nyambungkeun puseur saraf tina komando tinggi Jérman jeung tentara jeung komandan grup tentara di sagala rupa fronts militér Éropa, ti jajahan Perancis ka stépa Rusia. Éta mangrupikeun tugas anu pikabitaeun: hacking Tunney ngajanjikeun aksés langsung kana niat sareng kamampuan tingkat pangluhurna musuh.
Lajeng, ngaliwatan kombinasi kasalahan ku operator Jerman, licik jeung tekad dogged, matematikawan ngora. indit leuwih jauh ti conclusions basajan ngeunaan karya Tunney urang. Tanpa ningali mesin sorangan, anjeunna sagemblengna ditangtukeun struktur internal na. Anjeunna logis deduced posisi mungkin unggal gilinding (nu masing-masing miboga nomer prima sorangan), sarta kumaha persis posisi roda dihasilkeun konci. Bersenjata sareng inpormasi ieu, Bletchley ngawangun réplika Tunney anu tiasa dianggo pikeun ngémutan pesen-pas roda disaluyukeun leres.
12 roda konci tina mesin cipher Lorenz katelah Tanny
Heath Robinson
Nepi ka tungtun taun 1942, Tat terus narajang Tanni, geus ngembangkeun hiji strategi husus pikeun ieu. Éta dumasar kana konsép délta: jumlah modulo 2 tina hiji sinyal dina pesen (titik atanapi salib, 0 atanapi 1) sareng anu salajengna. Anjeunna sadar yén alatan gerakan intermittent tina roda Tunney, aya hubungan antara délta ciphertext jeung délta téks konci: maranéhna kudu ngarobah babarengan. Ku kituna lamun ngabandingkeun ciphertext jeung keytext dihasilkeun dina setélan roda béda, anjeun bisa ngitung délta pikeun tiap sarta cacah jumlah patandingan. A laju cocok ogé leuwih 50% kedah ditandaan calon poténsial pikeun konci pesen nyata. Ide éta alus dina téori, tapi teu mungkin pikeun nerapkeun dina praktekna, saprak éta diperlukeun sangkan 2400 pas keur unggal pesen pikeun pariksa sagala setélan mungkin.
Tat mawa masalah ka matematikawan sejen, Max Newman, anu mingpin jurusan di Bletchley nu dulur disebut "Newmania". Newman éta, dina glance kahiji, hiji pilihan saperti teu mirip mingpin organisasi kecerdasan Britania sénsitip, saprak bapana ti Jerman. Sanajan kitu, eta seemed saperti teu mirip anjeunna bakal nénjo pikeun Hitler saprak kulawargana urang Yahudi. Anjeunna prihatin pisan kana kamajuan dominasi Hitler di Éropa, anjeunna ngalihkeun kulawargana ka kasalametan New York teu lami saatos runtuhna Perancis dina 1940, sareng pikeun waktos anjeunna nyalira nganggap pindah ka Princeton.
Max Newman
Ieu jadi kajadian nu Newman boga gagasan ngeunaan gawé dina itungan diperlukeun ku metoda Tata - ku nyieun mesin. Bletchley parantos biasa ngagunakeun mesin pikeun kriptanalisis. Ieu kumaha Enigma retak. Tapi Newman katimu hiji alat éléktronik tangtu pikeun gawé dina cipher Tunney. Sateuacan perang, anjeunna ngajar di Cambridge (salah sahiji muridna nyaéta Alan Turing), sareng terang ngeunaan konter éléktronik anu diwangun ku Wynne-Williams pikeun ngitung partikel di Cavendish. Gagasanna nyaéta kieu: upami anjeun nyingkronkeun dua film anu ditutup dina loop, ngagulung dina kecepatan anu luhur, salah sahijina ngagaduhan konci, sareng anu sanésna pesen énkripsi, sareng ngarawat unggal unsur salaku prosésor anu ngitung délta, maka counter éléktronik tiasa. tambahkeun hasilna. Ku maca skor ahir dina tungtung unggal ngajalankeun, hiji bisa mutuskeun konci ieu poténsial atawa henteu.
Kajadian éta aya sakelompok insinyur anu gaduh pangalaman anu cocog. Di antarana éta Wynne-Williams dirina. Turing direkrut Wynne-Williams ti Malvern Radar Laboratorium pikeun mantuan nyieun hiji rotor anyar pikeun mesin Enigma, ngagunakeun éléktronika pikeun cacah péngkolan. Anjeunna ditulungan ku ieu sareng proyék Enigma anu sanés ku tilu insinyur ti Stasion Panaliti Pos di Dollys Hill: William Chandler, Sidney Broadhurst sareng Tommy Flowers (hayu kuring ngingetan yén Kantor Pos Inggris mangrupikeun organisasi téknologi tinggi, sareng tanggung jawab henteu. ngan pikeun surat kertas, tapi sareng pikeun telegrafi sareng teleponi). Duanana proyék gagal sarta lalaki ditinggalkeun dianggurkeun. Newman dikumpulkeun aranjeunna. Anjeunna nunjuk Kembang pikeun mingpin tim anu nyiptakeun "alat gabungan" anu bakal ngitung délta sareng ngirimkeun hasilna ka counter anu digarap ku Wynne-Williams.
Newman nempatan para insinyur sareng ngawangun mesin sareng Departemen Wanita Angkatan Laut Royal kalayan ngoperasikeun mesin ngolah pesen na. Pamaréntah ngan ukur ngandelkeun lalaki anu ngagaduhan jabatan kapamimpinan tingkat luhur, sareng awéwé ogé ngalaksanakeun perwira operasi Bletchley, nanganan transkripsi pesen sareng setélan decoding. Aranjeunna sacara organik tiasa ngalih tina padamelan klerikal pikeun ngurus mesin anu ngajadikeun otomatis karyana. Maranéhna ngarana mobilna"", sarimbag Inggris [duanana éta ilustrator kartunis anu ngagambarkeun alat anu rumit pisan, gede pisan sareng rumit anu ngalaksanakeun fungsi anu saderhana pisan / kira-kira. tarjamah].
Mobil "Old Robinson", sarupa pisan jeung miheulaan na, mobil "Heath Robinson".
Mémang, Heath Robinson, sanajan cukup dipercaya dina teori, ngalaman masalah serius dina praktekna. Hal utama éta kabutuhan pikeun sinkronisasi sampurna dua film - téks cipher jeung téks konci. Sagala manjang atanapi slipping tina salah sahiji film rendered sakabéh petikan teu bisa dipaké. Pikeun ngaminimalkeun résiko kasalahan, mesin ngolah henteu langkung ti 2000 karakter per detik, sanaos sabuk tiasa dianggo langkung gancang. Kembang, anu horéam sapuk jeung karya proyék Heath Robinson, yakin yén aya cara hadé: mesin diwangun ampir sagemblengna tina komponén éléktronik.
Colossus
Thomas Flowers digawé salaku insinyur di departemen panalungtikan Kantor Pos Britania ti 1930, dimana anjeunna mimitina digarap panalungtikan kana sambungan salah jeung gagal dina séntral telepon otomatis anyar. Ieu ngakibatkeun anjeunna mikir ngeunaan kumaha carana nyieun pérsi ningkat tina sistem telepon, sarta ku 1935 anjeunna mimiti nyokong ngaganti komponén sistem electromechanical kayaning relays kalawan éléktronika. Tujuanana ieu nangtukeun sakabéh karir hareup na.
Tommy Flowers, kira-kira 1940
Seuseueurna insinyur ngritik komponén éléktronik pikeun kabeungharan sareng teu tiasa dipercaya nalika dianggo dina skala ageung, tapi Kembang nunjukkeun yén nalika dianggo terus-terusan sareng dina kakuatan anu sahandapeun desainna, tabung vakum saleresna nunjukkeun umur hirup anu luar biasa. Anjeunna ngabuktikeun idena ku ngagentos sadaya terminal nada dial dina saklar 1000-jalur sareng tabung; total aya 3-4 rebu di antarana. Pamasangan ieu diluncurkeun kana karya nyata dina 1939. Salila période sarua, manéhna experimented kalawan ngaganti registers relay nu nyimpen nomer telepon jeung relays éléktronik.
Kembang percaya yén Heath Robinson anjeunna hired pikeun ngawangun éta serius flawed, sarta yén anjeunna bisa ngajawab masalah leuwih hadé ku ngagunakeun leuwih tabung jeung bagian mékanis pangsaeutikna. Dina Pébruari 1943, anjeunna mawa desain alternatif pikeun mesin ka Newman. Kembang cleverly meunang leupas tina pita konci, ngaleungitkeun masalah sinkronisasi. mesin na kapaksa ngahasilkeun téks konci on laleur nu. Anjeunna bakal simulate Tunney sacara éléktronik, ngalangkungan sadaya setélan roda sareng ngabandingkeun masing-masing sareng ciphertext, ngarékam patandingan anu dipikaresep. Anjeunna diperkirakeun yén pendekatan ieu bakal merlukeun pamakéan ngeunaan 1500 tabung vakum.
Newman jeung sesa manajemén Bletchley urang éta skeptis proposal ieu. Sapertos kalolobaan kontemporer Kembang, aranjeunna cangcaya naha éléktronika tiasa dianggo pikeun skala sapertos kitu. Leuwih ti éta, sanajan eta bisa dijieun digawekeun, aranjeunna doubted yén mesin misalna hiji bisa diwangun dina jangka waktu nu mangpaat dina perang.
Bos kembang di Dollis Hill masihan anjeunna payuneun pikeun ngumpul tim pikeun nyiptakeun monster éléktronik ieu - Kembang panginten henteu leres-leres ikhlas dina ngajelaskeun ka anjeunna sabaraha idena resep di Bletchley (Numutkeun Andrew Hodges, Kembang nyarios. boss na, Gordon Radley, yén proyék éta karya kritis pikeun Bletchley, sarta Radley sempet ngadéngé ti Churchill yén karya Bletchley mangrupa prioritas mutlak). Salian Kembang, Sidney Broadhurst jeung William Chandler maénkeun peran badag dina ngembangkeun sistem, sarta sakabeh usaha padamelan ampir 50 urang, satengah sumberdaya Dollis Hill urang. Tim ieu diideuan ku precedents dipaké dina teleponi: méter, logika cabang, alat-alat pikeun routing sarta tarjamahan sinyal, sarta alat-alat pikeun ukuran périodik tina status parabot. Broadhurst mangrupikeun master sirkuit éléktromékanis sapertos kitu, sareng Kembang sareng Chandler mangrupikeun ahli éléktronika anu ngartos kumaha cara mindahkeun konsép tina dunya relay ka dunya klep. Dina awal 1944 tim geus dibere model gawe ka Bletchley. Mesin raksasa ieu dijuluki "Colossus," sareng gancang ngabuktikeun yén éta tiasa langkung saé Heath Robinson ku cara ngolah 5000 karakter per detik.
Newman jeung sesa manajemén di Bletchley gancang sadar yén maranéhna geus nyieun kasalahan dina ngarobah handap Kembang. Dina Pébruari 1944, aranjeunna maréntahkeun 12 deui Colossi, nu sakuduna dituju janten operasional ku 1 Juni - tanggal invasi Perancis ieu rencanana, sanajan, tangtosna, ieu kanyahoan ku Kembang. Kembang nyarios langsung yén ieu teu mungkin, tapi kalayan usaha heroik, timnya tiasa nganteurkeun mobil kadua dina 31 Mei, dimana anggota tim énggal Alan Coombs parantos seueur perbaikan.
Desain dirévisi, katelah Mark II, nuluykeun kasuksésan mobil munggaran. Salian sistem suplai pilem, éta diwangun ku 2400 lampu, 12 switch rotary, 800 relays sarta mesin tik listrik.
Colossus Mark II
Ieu customizable sarta cukup fléksibel pikeun nanganan rupa-rupa pancén. Saatos instalasi, unggal tim awéwé ngonpigurasi "Colossus" maranéhna pikeun ngajawab masalah nu tangtu. A panel patch, sarupa jeung panel operator telepon urang, diperlukeun pikeun nyetél cingcin éléktronik nu simulated roda Tunney. Sakumpulan saklar ngamungkinkeun operator pikeun ngonpigurasikeun sababaraha alat fungsional anu ngolah dua aliran data: pilem éksternal sareng sinyal internal anu dihasilkeun ku cincin. Ku ngagabungkeun sakumpulan elemen logika béda, Colossus bisa ngitung fungsi Boolean sawenang dumasar kana data, nyaeta, fungsi nu bakal ngahasilkeun 0 atawa 1. Unggal unit ngaronjat counter Colossus. A aparat kontrol misah nyieun kaputusan branching dumasar kana kaayaan counter - contona, eureun jeung nyitak kaluaran lamun nilai counter ngaleuwihan 1000.
Pindah panel pikeun ngonpigurasikeun "Colossus"
Hayu urang nganggap yén Colossus mangrupikeun komputer anu tiasa diprogram sacara umum dina rasa modern. Éta logis tiasa ngagabungkeun dua aliran data-hiji dina kasét, sareng anu dibangkitkeun ku counter ring-sareng ngitung jumlah XNUMX anu dipanggihan, sareng éta. Loba Colossus urang "programming" lumangsung dina kertas, kalawan operator executing tangkal kaputusan disiapkeun ku analis: ngomong, "lamun kaluaran sistem kirang ti X, nyetél konfigurasi B jeung ngalakukeun Y, disebutkeun ngalakukeun Z."
Diagram blok tingkat luhur pikeun Colossus
Tapi, "Colossus" éta rada sanggup ngarengsekeun tugas ditugaskeun ka eta. Beda jeung komputer Atanasoff-Berry, Colossus kacida gancangna - bisa ngolah 25000 karakter per detik, nu masing-masing butuh sababaraha operasi Boolean. The Mark II ngaronjat speed fivefold leuwih Tandaan I ku sakaligus maca jeung ngolah lima bagian béda tina pilem. Éta nampik pikeun nyambungkeun sakabéh sistem sareng alat input-output éléktromékanis slow, ngagunakeun photocells (dicokot tina anti pesawat. ) pikeun maca kasét asup jeung register pikeun buffering kaluaran mesin tik. Pamingpin tim anu ngabalikeun Colossus dina taun 1990-an nunjukkeun yén anjeunna masih tiasa gampang ngaunggulan komputer basis Pentium 1995 dina padamelan na.
Mesin ngolah kecap anu kuat ieu janten pusat proyék pikeun ngarobih kode Tunney. Sapuluh deui Mark IIs diwangun saméméh ahir perang, nu panels anu churned kaluar dina laju hiji per bulan ku pagawe di pabrik pos di Birmingham, anu teu boga pamanggih naon maranéhna nyieun, lajeng dirakit di Bletchley. . Hiji pejabat jengkel ti Kementerian Pasokan, nampi pamundut sanés pikeun sarébu klep khusus, naroskeun naha pagawé pos "némbak aranjeunna ka Jérman." Ku cara industri ieu, tinimbang ku leungeun-assembling hiji proyék individu, komputer salajengna moal dihasilkeun nepi ka 1950s. Dina parentah Kembang pikeun nangtayungan valves, unggal Colossus dioperasikeun beurang jeung peuting nepi ka ahir perang. Aranjeunna nangtung quietly glowing dina gelap, warming up usum Britania baseuh jeung sabar ngantosan parentah dugi dinten sumping nalika aranjeunna henteu deui diperlukeun.
Jilbab tiiseun
Antusiasme alami pikeun drama anu pikaresepeun anu lumangsung di Bletchley nyababkeun kaleuleuwihan parah tina prestasi militér organisasi. Ieu pisan absurd mun hint, sakumaha film teu."[Kaulinan Imitasi] yén peradaban Inggris bakal lirén upami henteu Alan Turing. "Colossus", katingalina, teu aya pangaruhna kana jalanna perang di Éropa. Prestasina anu paling dipublikasikeun nyaéta ngabuktikeun yén tipu daya badarat Normandia 1944 parantos jalan. Pesen anu ditampi ku Tanny ngusulkeun yén Sekutu parantos suksés ngayakinkeun Hitler sareng paréntahna yén pukulan nyata bakal langkung jauh ka wétan, di Pas de Calais. Inpormasi anu nyorong, tapi henteu mungkin yén ngirangan tingkat kortisol dina getih paréntah sekutu ngabantosan meunang perang.
Di sisi séjén, kamajuan téhnologis nu Colossus dibere éta undeniable. Tapi dunya moal nyaho ieu geura-giru. Churchill maréntahkeun yén sakabéh "Colossi" aya dina waktu tungtung game dibongkar, sarta rusiah desain maranéhanana kudu dikirim babarengan jeung aranjeunna ka TPA. Dua kandaraan kumaha bae salamet hukuman pati ieu, sarta tetep dina layanan kecerdasan Britania nepi ka 1960s. Tapi sanaos éta pamaréntah Inggris henteu ngangkat jilbab tiiseun ngeunaan padamelan di Bletchley. Ngan dina taun 1970-an ayana jadi pangaweruh umum.
Kaputusan pikeun ngalarang permanén diskusi ngeunaan padamelan anu dilaksanakeun di Bletchley Park tiasa disebat langkung ati-ati ti pamaréntah Inggris. Tapi pikeun Kembang éta tragedi pribadi. Dilucuti tina sagala kiridit na pamor salaku panemu Colossus, anjeunna ngalaman dissatisfaction sarta frustasi salaku usaha konstan pikeun ngaganti relays kalawan éléktronika dina sistem telepon Britania anu terus diblokir. Upami anjeunna tiasa nunjukkeun prestasina ngalangkungan conto "Colossus", anjeunna bakal ngagaduhan pangaruh anu diperyogikeun pikeun ngawujudkeun impianna. Tapi nalika prestasina dikenal, Kembang parantos lami pensiunan sareng teu tiasa mangaruhan nanaon.
Sababaraha peminat komputasi éléktronik anu sumebar di sakumna dunya ngalaman masalah anu sami anu aya hubunganana sareng rasiah sabudeureun Colossus sareng kurangna bukti pikeun mampuh pendekatan ieu. Komputasi éléktromékanis tiasa tetep raja pikeun sababaraha waktos ka hareup. Tapi aya proyék séjén anu bakal muka jalan pikeun komputasi éléktronik jadi puseur panggung. Sanajan éta ogé hasil tina kamajuan militér rusiah, éta teu disumputkeun sanggeus perang, tapi sabalikna, ieu wangsit ka dunya kalawan aplomb greatest, dina ngaran ENIAC.
Naon maca:
• Jack Copeland, ed. Colossus: Rahasia Komputer Codebreaking Bletchley Park (2006)
• Thomas H. Kembang, "The Design of Colossus," Annals of the History of Computing, Juli 1983
• Andrew Hodges, Alan Turing: The Enigma (1983)
sumber: www.habr.com