密码那些事儿|(二十)破解恩尼格玛机的图灵方法

靠着波兰人的老办法,加上操作上的漏洞,英国人勉强支撑着对恩尼格玛机的破译工作。但长此以往肯定不行,必须要找出一套行之有效的系统方法。

波兰人的成功经验使英国人认识到,破解像恩尼格玛机这样的机器密码,数学家是至关重要的力量。因此,布莱切利园从剑桥大学招来了四位优秀的数学家,他们分别是特温、杰弗里斯、威尔仕曼和图灵,他们都作出了相应的贡献:

特温运用波兰人的方法,于1940年1月为英国破译了第一份恩尼格玛密码;

杰弗里斯改进了波兰数学家齐加尔斯基发明的“穿孔纸”,能够破解配有5个转子(每次任选其中三个使用)的恩尼格玛机;

威尔仕曼发明了专门破解恩尼格玛机接线板连接方式的“对角板”,极大地提高了破解效率;

而对最终破解恩尼格玛机做出最大贡献的则无疑是阿兰·图灵,他被后世公认为20世纪杰出的数学家、现代计算机科学的奠基人。

来到布莱切利园后,图灵认为波兰的破解方法严重依赖于对每份密文前被重复加密的3个字母密钥的分析,这种做法有很大的局限性。事实上在德军改进了恩尼格玛机之后,波兰人的方法已经很难奏效了。

图灵开始重新思考,经过仔细分析恩尼格玛机的工作原理,他又发现了一个重大缺陷——恩尼格玛机对同一个字母连续加密的话,是不会加密成相同字母的,而且这个字母也不会被加密成它本身。利用这一缺陷,图灵在1939年底提出了一种基于crib的破解方法。

“crib"的原意是指考试作弊时的夹带,在这里则表示一段未加密的文字或字符串,图灵称其为“对照文”。

图灵的新破解方法如果用手工来操作,大致是这样一个过程:

假设已经确认一份加密电文中包含了一段crib内容,则将密文与crib上下并排对齐,然后逐个位置比较上下字母;如至少有一个位置的上下字母相同,则将crib右移一位,继续比较;直到发现两者在所有的对应位置上没有相同的字母,则密文中的这段字符串很可能就是对应crib内容的加密文字,于是就能得到这些位置上的一些原文与密文字母之间的对应关系。

经过计算,图灵还发现,一份加密电文中只要含有30个字母的crib,就可以被破解。

那么该如何寻找crib呢?图灵也从一些军事规律导致的漏洞入手。

比如,德军消息里类似——

无特殊情况(Keine besonderen Ereignisse)

希特勒万岁(Heil Hitler)……

这样的词语,会经常出现。

图灵还分析出了一个更好用的词——“天气”(wetter)。这个词每天早上6点到6:05必然出现,而且大都出现在信息的开头,此外这个词里出现了两个t挨着的情况。

根据图灵发现的规则,图灵就可以拿着wetter这个字段当作原文,对照着密文一位一位的挪动,排除掉那些不符合刚刚两个规律的方案。

又因为wetter很高概率出现在信息最开头,所以只要试几次,就能发现wetter对应的密文到底是哪几个字母。

还有些时候,为了获得所需要的crib,英军会刻意制造一些事件,以此来引发德军在电文中使用某些词。如故意在某一地区布雷,当地的德军就会立即向上级报告,请求派工兵来扫雷。这样,在来往电文中就一定会包含“地雷”这个词。

这种获取crib的方法在布莱切利园里被称为“种花”(Gardening),英国人对此屡试不爽。不过为了防止德军起疑,这招不能用得太频繁。

英国很重视来之不易的破解,所以尽量装成什么都不知道。比如说已经知道德国军舰的位置,准备去偷袭,却要先派出侦察机像模像样的巡航一番。好像德军舰艇的位置是通过侦察机捕捉到的,而不是破解密码得到的。

图灵方法的最大优点就是,它仅依赖于对密文本身的分析而不依赖于对其收发方式的分析。尽管德军后来又数次改进恩尼格玛机和改变收发电报的操作规则,但都没有影响图灵方法的有效性。

但是,如果真的用人工来实现图灵的方法,需要花费大量的时间。因此,图灵与威尔仕曼以及英国制表机公司的总工程师基恩合作,改进了雷杰夫斯基发明的“炸弹”机。改进后的“炸弹”机相当于36台恩尼格玛机组合在一起,到了1945年,英国配备的“炸弹”机的总数达到了211台,操作人员有近2000名。

在二战中,“炸弹”机破译了德军90%以上的电文,为赢得战争的胜利做出了重要的贡献。





更多文章:

密码那些事儿|(十九)在人性与规则中找寻漏洞

密码那些事儿|(十八)跨越英吉利海峡的恩尼格玛机

密码那些事儿|(十七)年轻数学家首次破解恩尼格玛机

密码那些事儿|(十六)二战中大放异彩的“超级情报”

密码那些事儿|(十五)坚持就是胜利——初代恩尼格玛机

密码那些事儿|(十四)古典密码的巅峰——恩尼格玛机

密码那些事儿|(十三)尴尬的维吉尼亚3.0

密码那些事儿|(十二)短命的维吉尼亚2.0

密码那些事儿|(十一)南北战争时的维吉尼亚密码较量

密码那些事儿|(十)“钥匙”打开维吉尼亚的锁

密码那些事儿|(九)维吉尼亚登场

密码那些事儿|(八)玛丽女王被密码改变的人生


本人是官方授权简书会员推广专员,点击会员专属通道成为简书会员,您将会获得简书钻奖励及诸多权益!

《简书钻奖励调整公告》

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 205,033评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 87,725评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 151,473评论 0 338
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,846评论 1 277
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,848评论 5 368
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,691评论 1 282
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,053评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,700评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 42,856评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,676评论 2 323
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,787评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,430评论 4 321
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,034评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,990评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,218评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,174评论 2 352
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,526评论 2 343

推荐阅读更多精彩内容