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恩尼格码(二战秘闻:看似天书的德国恩尼格码 战前就已被波兰数学家破译了)

2024.06.02 来源: 浏览:

二战秘闻:看似天书的德国恩尼格码 战前就已被波兰数学家破译了

问大多数人是谁破译了恩尼格码密码,他们很可能会说,是传说中艾伦·图灵(计算机科学之父)领导的驻扎在布莱切利公园的研究人员和知识分子破译的。然而,如果不是波兰数学家团队的努力,图灵和他的团队将面临更艰巨的任务。这是一个被忽视了几十年的数学家团队的故事,他们在风暴云聚集在欧洲上空时,争分秒秒地破解恩尼格码密码机。

波兰是一个年轻的国家,在第一次世界大战后才获得独立。波兰军方领导人知道,要想保持独立,就必须比潜在的敌人领先一步。确保它成功的一种方法是拦截并解码加密的信息。为此目的,波兰陆军中尉Józef Serafin Stanslicki受命于1919年5月设立了一个新的密码科。这个科是后来成为波兰密码局的前身。

在1919-1921年的波兰-苏联战争中,这一节很快证明了它的价值。它在拦截俄罗斯人相当陈旧的加密信号方面变得非常熟练,这些信号没有他们在第一次世界大战中使用的系统先进。因此,波兰人能够比他们的敌人领先一步,并最终在决定性的华沙战役后从冲突中取得胜利。胜利之后,波兰人清楚地认识到,成功地拦截敌人的通信是确保未来任何冲突成功的关键。

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1924年,德国海军开始放送一种新型加密信息,这让波兰人感到困惑。俄罗斯的信息很粗糙,容易破译,而这些新信息似乎难以破译。后来发现,德国海军转而使用德国发明的恩尼格玛密码机进行加密和发送信息。

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恩尼格码是一个完全不同的局面。第一次世界大战结束时,德国工程师亚瑟·谢尔比乌斯设计了恩尼格玛密码机。恩尼格玛是一种商业密码机,后来被德国军队的各个部门用于军事用途。

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恩尼格码密码机就像一台超大号的打字机,它的目的是将信息加密,把它们打乱成一串看似无法辨认的随机字母。当人们在恩尼格码的键盘上输入信息时,机器内部的三个转子将信息的每个字母变成不同的字母,然后这些字母就会在键盘上方的显示屏上显示出来。然后把每个字母都写下来,一旦整个信息被打乱,就通过莫尔斯电码发送给另一台机器的操作员。然后,这个操作员将混淆的信息输入到他的机器中,他的恩尼格码机中的一个反射器将反转转子过程,点亮第一个机器中输入的原始字母。每个军用版本的恩尼格玛谜机前面都有一个配线板,在被转盘改变之前,它会改变输入机器的每个字母,从而使问题变得更加复杂。当英国、法国和波兰人开始接收恩尼格码密码时,语言学家们开始着手破译这些信息。这些努力被证明是徒劳的,但尤其是英国人不顾一切地继续着。另一方面,波兰人意识到他们需要改变策略。

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1931年,密码科与波兰无线电情报办公室合并,成立密码局(Cypher),由Gwido Langer少校和他的副手Captain Maksymilian Ciężki上尉领导。Ciężki一直认为破解加密信息的关键不是语言学,而是数学。他曾在波兹南大学教授密码学的秘密课程。参加这门课程的三名学生通过用数学方法而不是用语言来破解密码显示出了巨大的潜力。1932年,Ciężki雇佣这些学生加入了该局。他们是马里安·雷耶夫斯基、杰尔兹·罗佐基和亨里克·佐加尔斯,他们的贡献在未来几年被证明是无价的。但尽管他们才华横溢,他们还是需要朋友的帮助。

在法国,军事情报官员古斯塔夫·伯特朗(Gustave Bertrand)领导着相当于Cypher局的机构。法国的情报单位与波兰的情报单位非常不同,它更依赖于获得德国情报机密的秘密手段。伯特兰招募了鲁道夫·斯托曼,一个能说会道的德国人,善于打牌,他慢慢地和汉斯·蒂洛·施密特交朋友。施密特同意为法国人工作,交出了从他哥哥那里获得的秘密文件,他哥哥是德国军队的一名高级军官。其中一份文件是恩尼格码机器的说明书,以及1932年9月和10月的德国恩尼格码设置。伯特兰此时已经在法国、英国和波兰之间建立了一个情报共享网络,他把手册和设置传递给了英国和波兰人。

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有了这些新信息,雷杰夫斯基能够计算出恩尼格码的转子和反射器之间的精确联系。这意味着他可以委托制造恩尼格码密码机的复制品,以及被他命名为“炸弹机”的电子机器,这些机器可以迅速加快解密过程。这些机器让雷耶夫斯基的团队最终解密了德国军方的信息,但他们的成功很快被敌人升级的所阻碍。

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1936年,德国人加强了恩尼格码机器的安全措施。转子的设置每季度改变一次,但现在改为每月一次,最后改为每天一次,从10月开始。同月,连接在德国军用谜机前端的插接板上安装了额外的引线,增加了输入键盘时改变字母的方式。1937年发生了进一步的挫折,雷杰夫斯利用反射器使解密更容易,而反射器被更改为具有不同的互连。雷耶夫斯基再次成功地计算出了旋翼和新的反射器之间的变化,到1938年,他的团队解密了75%恩尼格码信息。

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1938年12月,德国军方的恩尼格码又加入了两个转子,再次增加了它们的复杂性。幸运的是,对于雷杰夫斯基和密码委员会来说,德国人没有对机器的设置做进一步的改变,这意味着波兰人可以绕过增加的安全措施,弄清楚转子和反射器之间的内部线路,继续进行解密工作。多亏了Cypher局的努力,在1939年9月1日入侵波兰之前,波兰人知道了95%的德国人的作战命令。

随着暴风雨的阴云迅速聚集,密码局显然需要在他们的国家被入侵和他们的工作被发现之前做出决定。密码局的工作成果、谜机复制品和炸弹应该转交给英国和法国。

1939年7月26日,他们在华沙郊外的卡巴蒂树林里安排了一次会面。在那里,密码局局长Gwido Langer, Maksymilian Ciężki和雷杰夫斯基及其团队将破译恩尼格码密码机的所有工作交给了法国密码局局长Gustave Bertrand和英国密码局局长Alastair Denniston。Denniston和英国首席密码分析师迪莉·诺克斯(Dilly Knox)发现波兰的密码破译技术如此先进时,都惊呆了。到目前为止,英国一直依靠语言学家试图破解谜机信息。波兰人已经证明,破解密码的关键不在语言,而在数学。

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当二战世界大战爆发,波兰沦陷时,雷杰夫斯基和波兰密码局不仅为艾伦·图灵和他的团队破译了恩尼格码密码。还要在布莱切利公园建造巨像机器,以打破取代恩尼格玛的更为复杂的德国洛伦茨密码,该密码用于希特勒与其他德国高级将领的通信。有人认为,这使第二次世界大战缩短了两年之久。

战后,雷杰夫斯基和Cypher局的成就几乎被遗忘了。在外界看来是图灵破解了谜机,缩短了战争。事实上,到2014年关于图灵的电影《模仿游戏》(the Imitation Game)上映时,波兰密码学家的努力已经减少到只有一行了。

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幸运的是,在波兰政府的努力下,马里安·雷耶夫斯基、杰尔兹·罗佐基和亨里克·佐加尔斯的名字终于得到了他们应得的认可。今天,布莱切利公园(英国密码破译活动的中心)外矗立着一块纪念他们对战争贡献的牌匾,提醒所有人,如果没有波兰Cypher的密码破译人员的努力,第二次世界大战可能会拖得更久。(幂谈天下/张幂)

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