Serideki diğer makaleler:
- Rölenin tarihi
- Elektronik bilgisayarların tarihi
- Transistörün tarihi
- İnternet geçmişi
1938'de İngiliz Gizli İstihbaratının başkanı, Londra'dan 24 mil uzakta 80 hektarlık bir araziyi sessizce satın aldı. Kuzeyde Londra'dan, batıda Oxford'dan doğuda Cambridge'e uzanan demiryollarının kavşağındaydı ve kimsenin göremeyeceği, çoğu kişinin kolayca ulaşabileceği bir organizasyon için ideal bir lokasyondu. önemli bilgi merkezleri ve İngiliz otoriteleri. Olarak bilinen mülk , İkinci Dünya Savaşı sırasında Britanya'nın şifre kırma merkezi haline geldi. Burası belki de dünyada kriptografiyle ilgisi olduğu bilinen tek yer.
tünel
1941 yazında, Alman ordusu ve donanması tarafından kullanılan ünlü Enigma şifreleme makinesini kırmak için Bletchley'de çalışmalar sürüyordu. İngiliz şifre kırıcılarla ilgili bir film izlediyseniz, Enigma'dan bahsettiler, ancak biz burada bunun hakkında konuşmayacağız - çünkü Sovyetler Birliği'nin işgalinden kısa bir süre sonra Bletchley, mesajların yeni bir şifreleme türüyle iletildiğini keşfetti.
Kripto analistleri çok geçmeden mesajları iletmek için kullanılan ve "Tunny" adını verdikleri makinenin genel yapısını anladılar.
Mesajlarının elle çözülmesi gereken Enigma'nın aksine Tunney doğrudan teletipe bağlandı. Teletip, operatör tarafından girilen her karakteri standart olarak bir nokta ve çarpı dizisine (Mors alfabesindeki noktalar ve çizgilere benzer) dönüştürdü. harf başına beş karakter ile. Şifrelenmemiş bir metindi. Tunney, kendi paralel nokta ve çarpı akışını oluşturmak için aynı anda on iki tekerleği kullandı: anahtar. Daha sonra anahtarı mesaja ekledi ve kablosuz olarak iletilen şifreli metni üretti. Toplama, noktaların sıfırlara ve çarpıların birlere karşılık geldiği ikili aritmetikte gerçekleştirildi:
0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 1 = 0
Alıcı tarafındaki aynı ayarlara sahip başka bir Tanny, aynı anahtarı üretti ve bunu, alıcının teletipi tarafından kağıda basılan orijinal mesajı üretmek için şifreli mesaja ekledi. Diyelim ki bir mesajımız var: "nokta artı nokta nokta artı." Sayısal olarak 01001 olacaktır. Rastgele bir anahtar ekleyelim: 11010. 1 + 0 = 1, 1 + 1 = 0, 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, böylece şifreli metni elde ederiz. 10011. Anahtarı tekrar ekleyerek orijinal mesajı geri yükleyebilirsiniz. Kontrol edelim: 1 + 1 = 0, 1 + 0 = 1, 0 + 0 = 0, 1 + 1 = 0, 0 + 1 = 1, 01001 elde ederiz.
Tunney'in ayrıştırılması işi, kullanımının ilk aylarında gönderenlerin mesaj göndermeden önce kullanılacak tekerlek ayarlarını aktarması sayesinde daha kolay hale geldi. Daha sonra Almanlar, önceden ayarlanmış tekerlek ayarlarına sahip kod kitapları yayınladı ve gönderenin yalnızca, alıcının kitapta doğru tekerlek ayarını bulmak için kullanabileceği bir kod göndermesi gerekiyordu. Kod kitaplarını her gün değiştirmeye başladılar, bu da Bletchley'nin her sabah kod tekerleklerini hacklemek zorunda kalması anlamına geliyordu.
İlginçtir ki, kriptanalistler Tunny fonksiyonunu gönderen ve alan istasyonların konumuna göre çözdüler. Alman yüksek komutanlığının sinir merkezlerini, işgal altındaki Fransa'dan Rus bozkırlarına kadar Avrupa'nın çeşitli askeri cephelerindeki ordu ve ordu grup komutanlarıyla birbirine bağladı. Bu cazip bir görevdi: Tunney'i hacklemek, düşmanın en üst düzey niyet ve yeteneklerine doğrudan erişim vaat ediyordu.
Daha sonra, Alman operatörlerin yaptığı hataların, kurnazlık ve inatçı kararlılığın bir araya gelmesiyle genç matematikçi Tunney'in çalışmasına ilişkin basit çıkarımlardan çok daha ileri gitti. Makinenin kendisini görmeden iç yapısını tamamen belirledi. Mantıksal olarak her bir tekerleğin olası konumlarını (her birinin kendi asal numarası vardı) ve tekerleklerin konumunun tam olarak nasıl anahtarı oluşturduğunu çıkardı. Bu bilgiyle donanmış olan Bletchley, tekerlekler uygun şekilde ayarlandığında mesajları deşifre etmek için kullanılabilecek Tunney'in kopyalarını yaptı.
Tanny olarak bilinen Lorenz şifreleme makinesinin 12 anahtar tekerleği
Heath Robinson
1942 yılı sonuna gelindiğinde Tat, bunun için özel bir strateji geliştirerek Tanni'ye saldırmaya devam etti. Delta kavramına dayanıyordu: bir mesajdaki bir sinyalin (nokta veya çapraz, 2 veya 0) bir sonrakiyle modülo 1 toplamı. Tunney çarklarının aralıklı hareketi nedeniyle şifreli metin deltası ile anahtar metin deltası arasında bir ilişki olduğunu fark etti: birlikte değişmeleri gerekiyordu. Dolayısıyla, şifreli metni farklı tekerlek ayarlarında oluşturulan anahtar metinle karşılaştırırsanız, her biri için deltayı hesaplayabilir ve eşleşme sayısını sayabilirsiniz. %50'yi aşan bir eşleşme oranı, gerçek mesaj anahtarı için potansiyel bir adayı işaret etmelidir. Fikir teoride iyiydi ancak pratikte uygulanması imkansızdı çünkü olası tüm ayarları kontrol etmek için her mesaj için 2400 geçiş yapılması gerekiyordu.
Tat, problemi herkesin "Newmania" dediği Bletchley'deki bölümün başında bulunan başka bir matematikçi Max Newman'a götürdü. Newman, ilk bakışta hassas İngiliz istihbarat teşkilatını yönetmek için beklenmedik bir seçimdi, çünkü babası Almanya'dandı. Ancak ailesi Yahudi olduğu için Hitler adına casusluk yapması pek mümkün görünmüyordu. Hitler'in Avrupa'daki egemenliğinin ilerleyişi konusunda o kadar endişeliydi ki, 1940'ta Fransa'nın çöküşünden kısa bir süre sonra ailesini güvenli New York'a taşıdı ve kendisi de bir süreliğine Princeton'a taşınmayı düşündü.
Max Newman
Öyle oldu ki Newman'ın aklına Tata yönteminin gerektirdiği hesaplamalar üzerinde bir makine yaratarak çalışma fikri geldi. Bletchley zaten makineleri kriptanaliz için kullanmaya alışmıştı. Enigma bu şekilde kırıldı. Ancak Newman, Tunney şifresi üzerinde çalışacak bir elektronik cihaz tasarladı. Savaştan önce Cambridge'de ders veriyordu (öğrencilerinden biri Alan Turing'di) ve Wynne-Williams'ın Cavendish'te parçacıkları saymak için yaptığı elektronik sayaçları biliyordu. Fikir şuydu: Bir döngüde kapalı, yüksek hızda kayan, biri anahtarlı, diğeri şifreli mesaja sahip iki filmi senkronize ederseniz ve her öğeye deltaları sayan bir işlemci gibi davranırsanız, o zaman bir elektronik sayaç şunu yapabilir: sonuçları toplayın. Her koşunun sonundaki final puanı okunarak bu anahtarın potansiyel bir anahtar olup olmadığına karar verilebilir.
Öyle oldu ki, uygun deneyime sahip bir grup mühendis ortaya çıktı. Bunların arasında Wynne-Williams'ın kendisi de vardı. Turing, dönüşleri saymak için elektronikleri kullanan Enigma makinesi için yeni bir rotor oluşturmaya yardımcı olması için Malvern Radar Laboratuvarı'ndan Wynne-Williams'ı işe aldı. Bu ve başka bir Enigma projesinde kendisine Dollis Hill'deki Posta Araştırma İstasyonu'ndan üç mühendis yardım etti: William Chandler, Sidney Broadhurst ve Tommy Flowers (Britanya Posta Ofisi'nin yüksek teknolojiye sahip bir kuruluş olduğunu ve hiçbir sorumluluk taşımadığını size hatırlatmama izin verin). yalnızca kağıt posta için değil, telgraf ve telefon için). Her iki proje de başarısız oldu ve adamlar boşta kaldı. Newman bunları topladı. Flowers'ı, deltaları sayacak ve sonucu Wynne-Williams'ın üzerinde çalıştığı bir sayaca iletecek bir "birleştirme cihazı" oluşturan bir ekibe liderlik etmesi için atadı.
Newman, mühendisleri makinelerin yapımıyla ve Kraliyet Donanması Kadın Departmanı'nı da mesaj işleme makinelerini çalıştırmakla meşgul etti. Hükümet yalnızca üst düzey liderlik pozisyonlarına sahip erkeklere güveniyordu ve kadınlar, hem mesaj yazımı hem de kod çözme kurulumlarını yöneterek Bletchley'in operasyon görevlileri kadar başarılıydı. Büro işinden işlerini otomatikleştiren makinelerin bakımına geçmeyi çok organik bir şekilde başardılar. Arabalarına anlamsızca isim verdiler "", İngiliz eşdeğeri [her ikisi de çok basit işlevleri yerine getiren son derece karmaşık, hantal ve karmaşık cihazları tasvir eden karikatürist illüstratörlerdi / yaklaşık. çeviri.]
"Old Robinson" arabası, selefi "Heath Robinson" arabasına çok benziyor
Nitekim Heath Robinson, teoride oldukça güvenilir olmasına rağmen pratikte ciddi sorunlar yaşadı. Önemli olan iki filmin (şifreli metin ve anahtar metin) mükemmel senkronizasyonuna duyulan ihtiyaçtı. Filmlerden herhangi birinin gerilmesi veya kayması tüm pasajı kullanılamaz hale getirdi. Hata riskini en aza indirmek için, kayışlar daha hızlı çalışabilse de makine saniyede 2000'den fazla karakter işlemedi. Heath Robinson projesinin çalışmasını isteksizce kabul eden Flowers, daha iyi bir yol olduğuna inanıyordu: neredeyse tamamen elektronik bileşenlerden yapılmış bir makine.
Devasa
Thomas Flowers, 1930'dan itibaren İngiliz Postanesi'nin araştırma bölümünde mühendis olarak çalıştı ve burada başlangıçta yeni otomatik telefon santrallerindeki yanlış ve başarısız bağlantıları araştırmak için çalıştı. Bu onu telefon sisteminin geliştirilmiş bir versiyonunun nasıl oluşturulabileceğini düşünmeye yöneltti ve 1935'te röleler gibi elektromekanik sistem bileşenlerinin elektronik bileşenlerle değiştirilmesini savunmaya başladı. Bu hedef onun gelecekteki kariyerinin tamamını belirledi.
Tommy Flowers, 1940 civarı
Mühendislerin çoğu, elektronik bileşenleri büyük ölçekte kullanıldığında kaprisli ve güvenilmez olmakla eleştirdi; ancak Flowers, sürekli olarak ve tasarımlarının çok altındaki güçlerde kullanıldığında, vakum tüplerinin aslında şaşırtıcı derecede uzun ömür sergilediğini gösterdi. 1000 hatlı bir anahtardaki tüm çevir sesi terminallerini tüplerle değiştirerek fikirlerini kanıtladı; toplamda 3-4 bin kişi vardı. Bu kurulum 1939'da gerçek çalışmaya başladı. Aynı dönemde telefon numaralarını saklayan röle kayıtlarını elektronik rölelerle değiştirmeyi denedi.
Flowers, yapımı için işe alındığı Heath Robinson'un ciddi kusurlu olduğuna ve daha fazla tüp ve daha az mekanik parça kullanarak sorunu çok daha iyi çözebileceğine inanıyordu. Şubat 1943'te makine için alternatif bir tasarımı Newman'a getirdi. Flowers akıllıca bir şekilde tuş bandından kurtuldu ve senkronizasyon sorununu ortadan kaldırdı. Makinesinin anahtar metni anında oluşturması gerekiyordu. Tunney'i elektronik olarak simüle edecek, tüm çark ayarlarını gözden geçirecek ve her birini şifreli metinle karşılaştırarak olası eşleşmeleri kaydedecekti. Bu yaklaşımın yaklaşık 1500 vakum tüpünün kullanılmasını gerektireceğini tahmin etti.
Newman ve Bletchley yönetiminin geri kalanı bu teklife şüpheyle yaklaştı. Flowers'ın çağdaşlarının çoğu gibi onlar da elektroniğin bu kadar büyük bir ölçekte çalıştırılıp çalıştırılamayacağından şüphe ediyorlardı. Üstelik çalıştırılabilse bile böyle bir makinenin savaşta kullanışlı olacak şekilde zamanında yapılabileceğinden şüphe ediyorlardı.
Flowers'ın Dollis Hill'deki patronu, ona bu elektronik canavarı yaratmak için bir ekip kurma izni verdi - Flowers, fikrinin Bletchley'de ne kadar beğenildiğini ona anlatırken pek de samimi olmayabilir (Andrew Hodges'a göre Flowers, patronu Gordon Radley, projenin Bletchley için kritik bir iş olduğunu söyledi ve Radley, Churchill'den Bletchley'in çalışmasının mutlak bir öncelik olduğunu zaten duymuştu). Flowers'a ek olarak Sidney Broadhurst ve William Chandler da sistemin geliştirilmesinde büyük rol oynadılar ve tüm girişimde neredeyse 50 kişi istihdam edildi; bu, Dollis Hill'in kaynaklarının yarısıydı. Ekip, telefonda kullanılan emsallerden ilham aldı: sayaçlar, şube mantığı, yönlendirme ve sinyal çevirisi ekipmanı ve ekipman durumunun periyodik ölçümleri için ekipman. Broadhurst bu tür elektromekanik devrelerin ustasıydı ve Flowers ile Chandler, kavramların röleler dünyasından valfler dünyasına nasıl aktarılacağını anlayan elektronik uzmanlarıydı. 1944'ün başlarında ekip Bletchley'e çalışan bir model sunmuştu. Dev makineye "Colossus" adı verildi ve saniyede 5000 karakteri güvenilir bir şekilde işleyerek Heath Robinson'u gölgede bırakabileceğini kısa sürede kanıtladı.
Newman ve Bletchley'deki yönetimin geri kalanı, Flowers'ı geri çevirerek bir hata yaptıklarını hemen anladılar. Şubat 1944'te, 12 Haziran'da - Fransa'nın işgalinin planlandığı tarih - faaliyete geçmesi beklenen 1 Colossi daha sipariş ettiler, ancak elbette bu Flowers tarafından bilinmiyordu. Flowers açıkça bunun imkansız olduğunu söyledi, ancak ekibi kahramanca çabalarla 31 Mayıs'a kadar ikinci bir arabayı teslim etmeyi başardı ve yeni ekip üyesi Alan Coombs bu araçta birçok iyileştirme yaptı.
Mark II olarak bilinen revize edilmiş tasarım, ilk makinenin başarısını sürdürdü. Film besleme sistemine ek olarak 2400 lamba, 12 döner anahtar, 800 röle ve bir elektrikli daktilodan oluşuyordu.
Colossus Mark II
Çeşitli görevleri yerine getirebilecek kadar özelleştirilebilir ve esnekti. Kurulumdan sonra kadın ekiplerinin her biri belirli sorunları çözmek için “Colossus”larını yapılandırdı. Tunney tekerleklerini simüle eden elektronik halkaları ayarlamak için telefon operatörünün paneline benzer bir bağlantı paneli gerekiyordu. Bir dizi anahtar, operatörlerin iki veri akışını işleyen herhangi bir sayıda işlevsel cihazı yapılandırmasına olanak tanıdı: harici bir film ve halkalar tarafından oluşturulan dahili bir sinyal. Colossus, bir dizi farklı mantık öğesini birleştirerek verilere dayalı rastgele Boole işlevlerini, yani 0 veya 1 üretecek işlevleri hesaplayabiliyordu. Her birim, Colossus sayacını artırıyordu. Ayrı bir kontrol cihazı, sayacın durumuna göre dallara ayırma kararları veriyordu; örneğin, sayaç değeri 1000'i aştığında durdurup bir çıktı yazdırıyordu.
“Colossus”u yapılandırmak için anahtar paneli
Colossus'un modern anlamda genel amaçlı programlanabilir bir bilgisayar olduğunu varsayalım. Biri banttaki, diğeri zil sayaçları tarafından oluşturulan iki veri akışını mantıksal olarak birleştirebilir ve karşılaştığı XNUMX'lerin sayısını sayabilir, hepsi bu. Colossus'un "programlamasının" çoğu, operatörlerin analistler tarafından hazırlanan bir karar ağacını yürütmesiyle kağıt üzerinde gerçekleşti: örneğin, "sistem çıktısı X'ten düşükse, B konfigürasyonunu kurun ve Y yapın, aksi takdirde Z yapın."
Colossus için yüksek seviye blok diyagramı
Yine de "Colossus" kendisine verilen görevi çözme konusunda oldukça yetenekliydi. Atanasoff-Berry bilgisayarının aksine Colossus son derece hızlıydı; saniyede 25000 karakteri işleyebiliyordu ve bunların her biri birkaç Boolean işlemi gerektirebiliyordu. Mark II, filmin beş farklı bölümünü aynı anda okuyup işleyerek Mark I'e göre hızı beş kat artırdı. Tüm sistemi, fotoselleri (uçaksavar uçaklarından alınmış) kullanarak yavaş elektromekanik giriş-çıkış cihazlarıyla bağlamayı reddetti. ) gelen bantları okumak için ve daktilo çıktısını arabelleğe almak için bir kayıt. 1990'larda Colossus'u restore eden ekibin lideri, işinde 1995 Pentium tabanlı bir bilgisayardan hâlâ kolayca daha iyi performans gösterebileceğini gösterdi.
Bu güçlü kelime işlem makinesi, Tunney kodunu kırma projesinin merkezi haline geldi. Savaşın bitiminden önce on Mark II daha üretildi; bunların panelleri, Birmingham'daki posta fabrikasında ne yaptıklarına dair hiçbir fikri olmayan işçiler tarafından ayda bir oranında seri üretime geçirildi ve ardından Bletchley'de toplandı. . Tedarik Bakanlığı'ndan sinirlenen bir yetkili, bin adet özel valf için başka bir talep aldıktan sonra, posta işçilerinin "onları Almanlara mı vurduğunu" sordu. Bu endüstriyel yöntemle, bireysel bir projenin elle bir araya getirilmesi yerine, bir sonraki bilgisayar 1950'lere kadar üretilemeyecekti. Flowers'ın vanaları koruma talimatı uyarınca, her Colossus savaşın sonuna kadar gece gündüz çalıştı. Karanlıkta sessizce parlayarak durdular, yağışlı İngiliz kışını ısıttılar ve artık onlara ihtiyaç duyulmadığı gün gelene kadar sabırla talimatları beklediler.
Sessizlik Peçesi
Bletchley'de ortaya çıkan ilgi çekici dramın doğal coşkusu, örgütün askeri başarılarının aşırı derecede abartılmasına yol açtı. Filmde olduğu gibi bunu ima etmek son derece saçma." [Taklit Oyunu] Alan Turing olmasaydı İngiliz medeniyetinin varlığı sona erecekti. Görünüşe göre "Colossus"un Avrupa'daki savaşın gidişatı üzerinde hiçbir etkisi olmadı. En çok duyurulan başarısı, 1944 Normandiya çıkarma aldatmacasının işe yaradığını kanıtlamaktı. Tanny aracılığıyla alınan mesajlar, Müttefiklerin Hitler'i ve onun komutasını, gerçek darbenin daha doğuda, Pas de Calais'de gerçekleşeceğine başarıyla ikna ettiklerini ileri sürüyordu. Cesaret verici bilgiler, ancak müttefik komutanlığın kanındaki kortizol düzeyinin azaltılmasının savaşın kazanılmasına yardımcı olması pek olası değil.
Öte yandan Colossus'un sunduğu teknolojik ilerlemeler yadsınamazdı. Ancak dünya bunu yakında öğrenemeyecek. Churchill, oyunun sonunda mevcut olan tüm "Colossi"lerin sökülmesini ve tasarımlarının sırrının onlarla birlikte çöp sahasına gönderilmesini emretti. İki araç bir şekilde bu idam cezasından kurtuldu ve 1960'lara kadar İngiliz istihbarat servisinde kaldı. Ancak o zaman bile İngiliz hükümeti Bletchley'deki çalışmalara ilişkin sessizlik perdesini kaldırmadı. Varlığı ancak 1970'lerde kamuoyunun bilgisine sunuldu.
Bletchley Park'ta yürütülen çalışmalara ilişkin herhangi bir tartışmanın kalıcı olarak yasaklanması kararı, İngiliz hükümetinin aşırı tedbiri olarak adlandırılabilir. Ancak Flowers için bu kişisel bir trajediydi. Colossus'un mucidi olmanın tüm itibarı ve prestijinden mahrum kalan İngiliz telefon sistemindeki röleleri elektroniklerle değiştirmeye yönelik sürekli girişimleri sürekli olarak engellendiğinden memnuniyetsizlik ve hayal kırıklığı yaşadı. Eğer başarısını "Colossus" örneğiyle gösterebilirse, hayalini gerçekleştirmek için gerekli nüfuza sahip olacaktı. Ancak başarıları öğrenildiğinde Flowers çoktan emekli olmuştu ve hiçbir şeyi etkileyemiyordu.
Dünyanın dört bir yanına dağılmış birçok elektronik bilgi işlem meraklısı, Colossus'u çevreleyen gizlilik ve bu yaklaşımın uygulanabilirliğine dair kanıt eksikliği nedeniyle benzer sorunlardan muzdaripti. Elektromekanik bilgi işlem bir süre daha kral olarak kalabilir. Ancak elektronik bilişimin ön plana çıkmasını sağlayacak başka bir proje daha vardı. Her ne kadar gizli askeri gelişmelerin de sonucu olsa da savaş sonrasında gizlenmemiş, tam tersine ENIAC adı altında büyük bir özgüvenle dünyaya duyurulmuştur.
Ne okunmalı:
• Jack Copeland, ed. Colossus: Bletchley Park'ın Şifre Kıran Bilgisayarlarının Sırları (2006)
• Thomas H. Flowers, “Colossus'un Tasarımı,” Bilgisayar Tarihi Yıllıkları, Temmuz 1983
• Andrew Hodges, Alan Turing: Gizem (1983)
Kaynak: habr.com