图灵解密:计算机之父与德军的战斗
前因:齐默尔曼电报事件;后果:诺曼底登陆。

作者:敬敬 / 编辑:陆伯让

前因齐默尔曼电报事件

一战期间,德国与墨西哥结盟进攻美国的绝密电报文的泄漏,这封电报就是英国破译的,战后,英国还是保持着对德国通讯的监听。

1943年3月,图灵成功破解德军难度最高的密码系统,最快几分钟,最慢一小时就可以完全译码。破译出来的情报协助英军打击德军的U-潜艇,并带来了诺曼底登陆的胜利。

而在这一年之前,英军在二战中打得颇为辛苦。

在亚洲战场和海洋上,日本摧毁了英军的海军和空军优势,骑着自行车打败英军,让英军输得一塌糊涂。

北非战场上,德国和意大利的联合进军,凭借机械迅速推进,威胁苏伊士运河补给线。在德军的迅猛攻击中,英军龟缩在阿拉曼地区,最后英国压上了众多资源才反败为胜。

而苏联那边已经取得了斯大林格勒战役的胜利,影响力进一步扩大。

为了尽快取得胜利,也为了自己增加战后筹码,英国加大了破解德军情报的力度,一战时他们就利用过情报打败德军。

但是今时不同往日,德国在二战中使用的恩尼格码密码机,被称为是“不可被破解的密码机”。

恩尼格密码机

这是一种有三个小齿轮,小盒子一样的机器,由发送方和接收方都有一部。它通过复杂的加密运算自动产生密钥和密文,而且加密机制会频繁更新,加密方案总共有一亿亿多种。

于是英国军情六处召集了一批天才和专家,专门破译德军情报密码,其中就有剑桥大学的数学天才阿兰·图灵。

但英国正式宣战前,24岁的图灵还在剑桥大学读书,1937年,他首次提出一种辅助数学研究的机器,后来被人称为“图灵机”。

第二年,他进一步将这些计算机理论严格化,在数学逻辑理论上有很多成就。图灵机的算法,还有很多基础逻辑被认为是现代计算机科学的基础,因此图灵被称为计算机科学之父。

正因为他在数学和计算机领域的突破性成就,英国军情六处注意到了这位天才。

阿兰·图灵,他主要在逻辑理论上对计算机有重要贡献,冯·诺依曼则在计算机技术和数值分析的开拓性工作,所以通常说图灵是计算机科学之父,冯·诺依曼是现代计算机之父。

图灵来到情报中心后,震惊的发现当时大概有10000个人,都在废寝忘食破译密码,而方法就是一个字:猜,偶尔运气好才对几个词。

人怎么能和机器比呢?

靠人力行不通,图灵认为要用机器打败机器。而且,眼下正是验证图灵机运算理论的好机会!

在此之前,法国人和波兰人也曾试图解密但都没有成功,于是他们把研究成果和情报统统交给了盟友英国。

图灵认真研究了情报资料,发现德军用的是“换字母”这种基本的加密方法,于是他利用密码机的一些弱点,锁死了“换字母”的功能。不能换字母后,密码机加密的可能性就降低为10万种了。

10万的数字虽然还是很大,但跟一亿亿的运算比起来容易了很多。

为了运算这10万种可能性,图灵运用他在运算方面的理论,带领200多位同事制造了一台大型机器,起了个名字叫作“炸弹”。

庞大的炸弹机

这个机器有上百个齿轮,模拟人们进行数学运算,运算比人快很多,每秒可以读2000个字符,炸弹机越多,计算量就越大。

有了炸弹机,解密还差一步,突破口是一些不起眼的天气预报。

德军司令部有个习惯,是每天早上都会发布天气预报。图灵发现了这个容易被常人忽视的细节,他通过德文“天气”这个词汇来猜测对应的密文字母,然后再调整机器齿轮的摆放没日没夜地运转,看看哪些齿轮的机器是正确的就继续运转下去。

有意思的是,德军一些操作人员也“帮了大忙”。按规定,密钥是三个字母的随机组合,但是操作人员偷懒,一般会选择键盘上连续的三个字母发出去,这给图灵他们破译密码降低了难度。

图灵破解密码机让二战提早了起码两年结束,至少拯救了 2000 万人的生命。

不幸的是,他因为同性恋身份遭到审判,加上当时有英国外交部密码员叛逃苏联,在二战后的特殊冷战环境里,特勤局开始系统调查这些掌握英国机密的人员,图灵自然也在审查之列。

30年,苏联对外侦察局最大成就:招募了五名来自剑桥的英国间谍,简称“剑桥五杰”。

战后,英国判处他“严重猥亵罪”并接受“化学阉割”,图灵最后服毒自杀,年仅四十一岁。

后果:诺曼底登陆

1944年6月6日,盟军凭借破译的情报,抓紧时机登陆诺曼底,进入法国成功开辟了欧洲大陆的第二战场。

结论:图灵在二战中为和平解密,在计算机领域也做出了许多理论贡献,现在人类计算机界的最高奖,就被命名为“图灵奖”。

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