希思·罗宾逊(Heath Robinson)(密码破机机器)

希思·鲁滨逊(Heath Robinson)是英国代码破解者在第二次世界大战期间在洛伦兹·密格( Lorenz Cipher)的密码分析期间在布莱奇利公园(Bletchley Park )的政府法规和密码学校(GC&CS)使用的机器。这实现了由Lorenz SZ40/42在线密码机产生的德国电信密码中的消息。密码和机器都被代码破解者称为“ Tunny”,他们将不同的德国电视文字命名为“鱼” 。它主要是一台电力机器,其中包含不超过几十个阀(真空管) ,并且是电子巨像计算机的前身。在漫画家威廉·希思·罗宾逊(William Heath Robinson)之后,它被操作的Wrens称为“ Heath Robinson ”。
机器的功能规范是由Max Newman生产的。主要的工程设计是弗兰克·莫雷尔(Frank Morrell)在伦敦北部Dollis Hill的邮局研究站的作品,他的同事Tommy Flowers设计了“合并单元”。马尔文电信研究机构的Ce Wynn-Williams博士生产了高速电子阀门和继电器柜台。建设始于1943年1月,原型机于6月运送到Bletchley Park,并首次用于帮助阅读当前的加密流量。
由于鲁滨逊有点慢且不可靠,后来由Colossus计算机代替了许多目的,包括针对十二个Rotor Lorenz SZ42在线电视连接密码机(用于Tunafish的Code tunny,用于Tunafish)的方法。
图特的统计方法
Heath Robinson机器实施的方法的基础是Bill Tutte的“ 1+2技术” 。这涉及检查消息磁带上消息字符的五个冲动中的前两个,并将其与钥匙的前两个冲动结合在一起洛伦兹机器的车轮。这涉及阅读两个长的纸带循环,一个包含密文,另一个
密钥的组成部分。通过使关键磁带一个角色比留言胶带更长
1
2序列被尝试反对该消息。每个开始位置都积累了一个计数,如果超过预定义的“集合”,则将被打印出来。最高的计数是最有可能的数量
1和
2 。有了这些价值,另一个值的设置
可以尝试打破所有五个车轮
此消息的车轮启动位置。然后,这允许
要删除的键的组件以及测试中手动方法攻击的结果修改后的消息。
胶带运输
“ Bedstead”是一个滑轮系统,围绕着两个连续的胶带循环,以同步驱动。最初,这是通过公共轴上的一对链轮车轮。当发现这会造成较小的磁带损坏时,这是通过摩擦皮带轮的驱动器驱动的。对于较短的磁带,每秒最多可达到2000个字符的速度,但对于更长的磁带来说,速度只有1000个。这些磁带被带到了一系列光电池,其中读取了字符和其他信号。床架上可能的胶带长度为2000至11,000个字符。
胶带阅读
将穿孔的磁带读取在“门”上读取光电,该磁带在尽可能靠近链轮的“门”上读取,以减少拉伸磁带的效果。磁带上的连续字符是通过十个光电器的电池,第11个链轮孔的第十一个和“停止”和“启动”信号的读数,这些信号是在第三,第四,第四和第五频道之间手工撞到的。
结合单元
这是由伦敦北部Dollis Hill的邮局研究站的Tommy Flowers设计的。它使用热阀(真空管)实现逻辑。这涉及布尔值“独家或“(XOR)”功能,在组合各种位流中。在以下“真实表”中, 1表示“ true”,而0表示“ false”。 (在Bletchley Park,这些分别称为X和• )。
输入 | 输出 | |
A | B | a⊕b |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
此功能的其他名称是:“不相等”(NEQ),“ Modulo 2添加”(无随身携带)和“ Modulo 2减法”(无'borrow')。请注意,Modulo 2的加法和减法是相同的。 TUNNY解密的一些描述是指加法和一些差异,即减法,但它们的意思是同一件事。
组合单元实现了Tutte统计方法的逻辑。这要求将包含密文的纸带胶带在包含由相关两个Chi Wheels生成的Lorenz密码机的组件的胶带上,该胶带在所有可能的起始位置上都产生了。然后,对产生的总数为0 s进行计数,高计数表明CHI密钥序列的起始位置更大的概率是正确的。
数数
永利 - 威廉姆斯(Wynn-Williams)与欧内斯特·卢瑟福爵士(Ernest Rutherford)在卡文迪许实验室的工作,在剑桥大学获得了博士学位。 1926年,他使用热阀(真空管)构建了一个放大器,用于在其核崩解实验中探测器引起的非常小的电流。卢瑟福(Rutherford)使他注意将其注意力集中在可靠的阀门放大器以及记录和计数这些粒子的方法上。该计数器使用了双稳定器件的充气胆管管。
永利 - 威廉姆斯为希思·罗宾逊(Heath Robinson)设计的柜台,随后使用巨像计算机使用甲状腺素来计数1、2、4、8的单位;高速继电器为16、32、48、64的计数单位;和速度较慢的接力连续至80、160、240、320、400、800、1200、1600、2000、4000、6000和8000。 ,如果超过它,则将显示与消息胶带相关的密钥胶带位置的计数。 WREN操作员最初必须在显示超过阈值的下一个计数之前写下这些数字 - 这是“富有成果的错误来源”,因此很快就引入了打印机。
鲁滨逊发展
原始的希思·罗宾逊(Heath Robinson)是一个原型,尽管有许多严重的缺点,但仍有效。除其中之一之外,缺乏“跨越”能力,在被称为“旧鲁滨逊”的发展中逐渐克服。但是,汤米·弗洛(Tommy Flowers)意识到他可以生产一台机器,以电子方式产生钥匙流,以便将消除两个磁带同步的主要问题。这是巨人计算机的起源。
尽管巨像取得了成功,但鲁滨逊的方法对于某些问题仍然很有价值。开发了改进的版本,在伦敦的百货商店后,暱称Peter Robinson和Robinson和Cleaver。这些想法的进一步发展是一台称为“超级鲁滨逊”或“超级rob”的机器。由Tommy Flowers设计,有四个床架可以运行四个磁带,并用于运行深度和“婴儿床”或已知的plaintext攻击。
参考和注释
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