《军事天地》揭密“恩尼格码”.doc

军事天地揭密“恩尼格码”周六下午央视一套节目播出央视国际 (2003-09-20 12:27:58) 翻开第二次世界大战“情报战”的史册，“恩尼格码”无疑是最重要的“关键词”之一，军事天地将全面披露有关它的秘密。“恩尼格码”（ENIGMA）本来是德国人受中最厉害的秘密武器，后来却成了盟军用以对付法西斯德国的最有用的工具。采用了当时最先进技术的“恩尼格码”密电码机。曾一度保障了法西斯德国作战指挥信息保密、迅速、有效地传递。英、法、波兰等一线交战国处心积虑要侦破德国的这一核心秘密。一个“偶然的机会”，使波兰的“特工”率先得手获得了“恩尼格码”密码机的原型机。至此围绕这一体机不大的机器，法西斯德国和英、法、波兰等国家的情报机构展开了斗智斗勇、惊心动魄的情报战。到1940年时，英国为破译德国的“恩尼格码”机发出的作战指挥信息，专门组建了代号为“超级恩尼格码”的分队。这支分队集中了大量的顶尖级人才，其中包括著名的数学天才图灵。最多时这支分队达20000人，并在英国首相丘吉尔的直接领导下进行工作。由于这支分队不懈地努力，截获了大量德国情报，直接影响了二战中“大西洋之战”、“大不列颠之战”和“诺曼底登陆”作战的进程和结果。因此围绕着“恩尼格码”机破译与反破译，泄密与反泄密、渗透与反渗透的情报战，成为了最经典、最引人入胜的“情报战”、“间谍战”。电脑之父：亚伦图灵(AlanMathisonTuring)震撼的地球二战珍闻录：破译英格码央视国际 2005年08月12日 12:14要说在第二次世界大战中最大的军事秘密，除了原子弹外，就是纳粹德国的核心密码英格码了。 “英格码” （ENIGMA）指的是一种转轮式密码机，原理也不复杂。但要破解基本上是不可能的。 但仅仅过了四年，这大秘密就被波兰人破译了。德方奸细把密码机的工作说明卖给了法国人，待转到波兰情报局的天才数学家雷耶夫斯基手里时，波兰不仅正面临着德寇入侵的威胁，而且情报局正苦于没有密设定指令。这一来波兰不仅破译了英格码机，而且还复制了两台分送了法国与英国。而那位英雄数学家迅速逃出了陷落前的华沙。 英国则在一次意外中获得了德国的密码机转轮，也破译了英格码。 丘吉尔首相深知英格码情报的珍贵，为了保守秘密，他甚至不得不在已得到德国空袭考文垂的情报时，而不能疏散人民，眼睁睁地看着这个城市付出了巨大牺牲。 密码战帮了盟军的大忙，在破译工作中他们互通有无，而德方恰恰做不到这一点。 英国的战时密码中心有上千名奇奇怪怪的天才人物，更有数千名工作人员在此，他们始终严格地恪守工作秘密，1990年此事解密后也依旧如此。 (编辑：曹劲来源：CCTV.com)解密大西洋之战(上)URL：/user29/echo_hhh/index.html?filelist=1#md1939年9月1日，德国入侵波兰。两天以后，英国对德宣战。差不多与此同时，大西洋之战展开了。这是一场无论哪一方都没有准备好的争斗。德国舰队里只有27艘远洋潜水艇。盟国则连对付这样一个小小威胁的反潜艇战舰也没有。双方要取胜，都只能依赖于对对方发动突然袭击。1940年法国在希特勒的闪电战打击下灭亡后，无论是海上力量还是陆上力量，德国人都占了上风。英国依靠从北美运送过来的人员、装备和物资，维持着他们的战争行动。德国对英国的兵工厂进行了连续的狂轰滥炸。英国已经没有独立支持战争的能力。补给物资必须通过大西洋上交通线运送，而且只能通过舰艇来运送。在战争爆发时规模很有限的护航运输队迅速得到了扩充，盟国还竭尽全力派来了尽可能多的护卫舰。德国海军上将卡尔邓尼兹指挥的潜艇部队，一个重要的任务就是消灭这支护航运输队，打断盟国的海上交通线，从而将英国这个敌人扼杀掉。德国所有的潜艇都得到命令，对开往英国的所有运输船只进行攻击。但实际上，大西洋之战始终贯穿的还是情报战。在辽阔的海域里，双方的密电码通讯十分频繁。破译与反破译的争斗之成败，决定了敌人是不是能够及时被发现。德国在第一次世界大战中失败后，协约国各国都热切地盼望像那样血腥的大规模战争永远也别再发生。他们希望这是最后一次战争。为了确保和平，协约国迫使德国签订了条款对德国来说近乎苛刻的凡尔赛条约。这个条约严格地限制德国的武器生产。德国人则通过与波兰人合资建立控股公司，通过与苏联签订条约等办法，尽力规避这些限制。朱尔根罗维尔博士国际情报研究协会的主席在凡尔赛条约中，明确规定德国不得制造飞机和潜艇。德国在第一次世界大战时具有制造潜艇的丰富经验。他们利用这些经验，为芬兰、瑞典、荷兰、土耳其以及苏联制造了一些潜艇。通过为外国制造潜艇，德国进一步发展了战舰和潜艇的制造技术，同时还拥有了后来进行闪电战和无线电战的许多重要元器件协约国各国都感到，他们被第一次世界大战拖垮了。他们的力量已经无法整合在一起，无法应付一场新的战争。于是，只好得过且过，任由德国在发展。第一次世界大战后，英国削减了他们的海军军费。于是，只能制造少量的大型舰艇。从整体上看，在第二次世界大战初期，他们的海军力量还不如第一次世界大战时强大。法国被德国灭亡后，英国海军的一个主要合作伙伴法国舰队成了自己的敌人。为了帮助英国，美国提供了50艘驱逐舰。作为交换，英国允许美国在百慕大、纽芬兰和英属西印度群岛建立军事基地。美国提供的驱逐舰加入到了运送战争物资的护舰运输队中，他们从北美的利物浦出发，横跨大西洋，到达大不列颠的格拉斯哥。护航运输队的存在是穿越北大西洋，向英国运送他们迫切需要的人员和物资的关键所在。护航运输的意思是，在一个由40艘或多一些的商船组成的舰队的周围，派遣战舰和飞机为他们护航。罗杰萨蒂四、五十艘舰艇在海面上航行，当然比一艘舰艇更容易在很远的地方就被敌人发现。德国人对他们进行攻击的机会也因此大大增加了。因此，不能让这四、五十艘舰艇像野鸭子一样漂浮在海面上，成为德国人随意猎取的对象，而要让他们集中在一起航行，而且要派遣护航队。这些多的舰艇一齐出海，是第二次世界大战中最为壮观的景象之一。这些舰艇鱼贯而出，一字排开，足足有20英里长。他们组成6个小纵队，每个纵队之间大约间隔四分之三英里。每个护航运输队一般有6艘护卫舰，两艘在运输队的前方，两侧各一艘，还在两艘在后方作为掩护。从海岸上看去，护航运输队的舰艇一眼望不到头。因为航行中的运输队舰艇伸展开去，最远的舰艇已经在100英里之外。当护航运输队离开新斯拉舍半岛时，皇家加拿大空军的6艘水上飞机将在他们上方盘旋数周，直到他们离陆地的距离400英里远后才离开。等运输队快到达英国时，英国的水上飞机和陆基轰炸机也要在他们上方巡逻，并欢迎他们的到来。只要有飞机在上方，运输队就会是安全的。第二次世界大战时，潜艇在水下的航行速度十分慢。如果他们浮出水面，一看见飞机就必须潜入水下。要不然，被飞机发现后会遭遇麻烦。只要潜艇潜入水下，运输队的航行就安全了。护卫舰的行动非常有效，为运输队提供了很好的保护。他们从来不按直线行驶，而是在各自的护卫区域内巡弋，依靠声纳和雷达搜寻敌人。但是，雷达很难发现潜艇在水面上时非常低的横断面，声纳的最大测距也不过2000米。因此，这也不算什么完善的解决办法。由于法国的陷落和德国潜艇在北大西洋活动的加强，英国决定扩充和完善岸基高频率方向观测站，这次行动代号为“高频无线电测向仪”。观测站在冰岛、加拿大、百慕大和加勒比海很快建立起来。此时，盟国发现，当德国的一艘战舰被纳入观测站视线后，他们能够从三到四个方向对它进行探测，从而获得一个比较准确的定位。利用飞机护航也不理想。大西洋两岸的轰炸机和护航机都只能飞行到离海岸400英里的地方，然后必须返航。这么短的飞行距离使得广阔的海洋成了巨大的“黑洞”。在这个飞机够不着的“黑洞”里进行的较量，就是护航运输队和德国潜艇之间的较量。邓尼兹的潜艇部队使用的一个主要战术是把潜艇迅速集中起来，形成被盟国称为“狼群”的潜艇舰队。在夜间，邓尼兹将尽可能多的潜艇调集到某一海域的水面上，然后迅速行动。如果某一个潜艇发现了盟国的护航运输队，他们就把这个他们称为“影子”的运输队的方位用无线电发送给邓尼兹的司令部。1940年秋天开始，邓尼兹命令他的潜艇部队担负巡逻任务，沿巡逻线行进，以便在大约30英里的距离内各艘潜艇能够互相看见对方。邓尼兹设计了一种坐标方格，用于标识和通知潜艇发现的护航运输队的所处方位。一个发回司令部的无线电密码，被解码后可能是这样写的：“我们发现一个运输队，他们在第四象限，坐标数是C12。”通信设备的速度和幅度是大西洋之战中的一个关键问题。在两次大战之间的年月，德国人构建了一个发达完善的无线电通信网络。几乎所有的军事命令都是通过这个网络来下达的。因为无线电信号是在空气中传输的，所以，它们容易被截获。秘密的信息必须用密电码传递，使敌人截获后无法破译。为了指挥他的潜艇部队，邓尼兹比任何其他海军指挥官更多更熟练地运用了无线电技术目的是更好地集中分析所能获得的一切信息（这是战争中的一个重要原则），同时使每一艘潜艇都得到一个关于作战区域的整体情况，并知道基于这样的整体情况应该如何作出反应。德国完全依赖于无线电通信，这是决定他们在大西洋之战中成败的一个关键因素。邓尼兹意识到，潜艇要发挥出良好的作战效能，就必须协调一致地行动。I在位于一个叫贝尔瑙的小村庄的司令部里，邓尼兹亲自控制着所有与潜艇部队的无线电通信联系。从潜艇发回来的报告包括关于潜艇所处方位、盟国护航运输队的方位，以及护航运输队的速度和航行方向等各种信息。给邓尼兹发回来的这些信息都是用密电码写成的，邓尼兹发给潜艇部队的所有命令也都经过加密处理。另一方面，盟国也采取了非常有效的措施，用于截获这些信息并破译它们。秘密信息的处理需要特别精细的译码程序，德国人用他们臻于完美的译码技术来完成这样的处理。第二幕Tz!大西洋之战进行到1940年夏天时，盟国很明显地处于劣势。英国对于密码战没有做好准备。虽然他们知道破译德国密电码的重要性，却不知道如何让自己一方的密电码不被敌人破译。戴维卡恩F,KX密码破译是情报工作的一个极为有效的形式。因为它使你能够确切地知道敌人自己是怎么说的。这就像在一场足球赛中，你把自己的脑袋探到对方的阵营里，偷听到了他们是如何进行战术磋商的。e*K盟国的许多密电码信息被德国人轻易地破译。德国人经常能差不多与盟军的司令部同时知道护航运输队的所处方位！韦斯利沃克英国人的主要问题在于，他们仍然使用在第一次世界大战时用的密码信息处理系统。他们使用的密码本被广泛散发到舰队成员，商船水手以及盟国的有关人员手中。德国人想办法找到了这个密码本，阅读后进行重新组合。利用这个密码本破译截获的信息，德国人能清晰地知道护航运输队的整体方位、航行路线、编队构成以及主要攻击目标等等。在战争初期，德国人密码破译小组对英国海军的密电码信息几乎是手到擒来，破译率很高。为了对他们自己的信息进行加密处理和译码，德国武装部队购买了一套电子信息译码系统，名称是“恩尼格码机”。恩尼格码是二十世纪初首先在荷兰被发明出来的，它能如此彻底地对无线电信息进行译码，以至于德国人相信它是绝对可靠的。密电码用打字机一样的字母键输入恩尼格码机。每次按下某一个字母键后，会在密电码显示出一个不同的字母。比如说，敲击字母键“B”后，会显示为“H”，再敲击“B”后，又会显示为“X”，与此类推。这台机器的核心部件是一个有线密码轮。将这个有线密码轮连续转动26次，每一次敲击“B” 键都会有不同的字母显示。密码轮每转一圈都会有26乘26再乘26种选择。也就是说，在17000多种不同的排列组合之后，才可能出现相同的字母。恩尼格码机有三个转子同时转动，字母的排列组合产生了十分复杂、数量巨大的密码，使破译的难度大大增加。为了破译，必须掌握某一个转子是从什么位置开始转动的，又是在什么位置停止的。尽管十分困难，波兰人和法国人合作，还是在破译恩尼格码方面取得了一些进展。但是，邓尼兹故意把他的潜艇部队的恩尼格码变得更加复杂。他对第一次世界大战中的一个战例一直铭记在心。当时德国的一艘轻型巡洋舰“马格德堡”号，在波罗的海海域游弋。戴维卡恩B俄国人在附近海域发现了这艘巡洋舰，对它进行突袭，在德国人手中找到了一个密电码手册。俄国人迅速把这本手册送到了当时的海军大臣温斯顿丘吉尔手上。在整个第一次世界大战期间，英国人利用那本手册，破译了不少德军海军的密电码，对协约国的胜利起到了重要作用。丘吉尔在他战后出版的著作世界危机中泄露了这一秘密。作者：佚名来源：扯淡网点击数：818戴维卡恩德国人看到了丘吉尔的回忆录后意识到，如果要进行另一场战争，必须创造出一种能真正保密的、敌人无法破译的密码处理系统，使任何人都毋须使用能够被缴获的文字信息。邓尼兹也看了丘吉尔的历史书，他发誓，他用的恩尼格码绝不会被盟国破译。为此，他想尽了办法。戴维卡恩德军实施潜艇战略，一个关键问题就是使用恩尼格码保证来往的信息不被盟军破译。实际上，对于所有德国海军实施的战略来说，这一点都是至关重要的。布莱奇利公园是英国破译密电码行动中心。在那里，像世界第一台计算机发明人艾伦图灵那样的许多杰出人物勤奋地工作着，表现了他们高超的科技才能。译码专家成功地破译了德国空军和陆军的密电码，但是德国海军的密电码作了更好的加密处理，对盟军来说仍然是无法破解的迷。哈里欣斯利密码专家，布莱奇利公园德国海军使用的恩尼格码比空军的更加复杂。他们的通信纪律也是最严格的。他们的密电码十分特殊，我们这些科技人员，包括我们的领军人物图灵，都感到无从下手。尽管我们拥有了破译德国空军密电码的精密机器，但却不知如何才能进入德国海军的密电码系统。罗杰萨蒂1940年以及1941年初的那段时间里，邓尼兹的潜艇部队取得了很大的成功。这些潜艇指挥官之所以有这样一段“幸福时光”，一个重要原因就在于德国人在情报方面占了上风。他们经常破译盟国护航运输队的无线电信息，这样就能及时地调集潜艇，对它们进行攻击。邓尼兹和他的潜艇部队战果辉煌。在战争初期的18个月间，那些小型U艇对横跨大西洋的盟国护航运输队造成了严重的损失。平均每个月盟国的运输队都要损失20万多吨物资，1939年9月约16万吨，1940年9月约35万吨。英国人每年至少需要1700万吨装备和补给才能维持战争，也就是每个月大约需要150万吨。大西洋交通线上的损失使英国的生存面临严峻挑战。德国人可以轻易地探知护航运输队的方位，而盟国对于德国潜艇的行踪却几乎是两眼一抹黑。戴维卡恩邓尼兹在后方的德国本土（后期是在法国境内），命令他的潜艇部队集中起来对某一个特定海域的护航运输队进行攻击。在这样的时候，盟国为运输队护航的护卫舰根本不足以应付，因为德国的潜艇多得像“狼群”一样。邓尼兹的司令部会在某一时间向每一艘潜艇发出到达某一海域的指令，并命令他们悄悄地接近目标。接着，邓尼兹会命令他们等待至黄昏。夜幕降临后，他才下达进攻的命令。这时，10-多艘潜艇马上会围拢过来，对盟国的护航运输队集中火力攻击。罗杰萨蒂德国潜艇往一连串正航行着的商船中发射鱼雷，巨大的爆炸给运输队造成极大的混乱。看到舰船四处冒烟，一艘一艘地被击沉，人们就像被梦魇缠绕一样。战斗继续进行，运输队的舰船也在继续前进。但是，速度慢了下来，有时只有6至8节。由于混乱，舰船与舰船之间经常发生碰撞。经常会有人在火中发出求救声，几分钟之后人就死了。护航运输队在德国潜艇的攻击下，就像遭遇“狼群”捕食的动物一样无可奈何。第三幕德军占领法国后，很快就整编了法国海军舰队，把他们的潜艇派往大西洋海滨的比斯开湾基地接受训练。朱尔根罗维尔德国人潜艇一般只在某一作战海域呆上一天至一天半时间，对防卫力量很弱的盟国护航运输队发动袭击，把所携带的鱼雷都发射完，然后就返回基地。装填新的鱼雷后，再去执行新的任务。这样频繁地调动，使邓尼兹能够有更多数量的潜艇保持更长时间地呆在海上，从而使德国潜艇的整体实力增加了。罗杰萨蒂在法国陷落后，丘吉尔的策略一直就是，利用一切能够使用的手段，尽可能地把美国拖入战争。其中一个手段就是竭力鼓励两国海军之间的合作。因此，自从法国沦陷，美国和英国海军之间的通话一直在秘密地保持着。1940年2月，英国驱逐舰“索马里”号对德国的一艘拖网渔船“克雷布斯”号进行了突袭，成功地缴获了在那一个月里的德国海军的恩尼格码记录。当这些信息被传递到布莱奇利公园，并送到图灵手中时，引发了数量非常可观的破译方案。当然，图灵希望这样的恩尼格码记录越多越好。哈里欣斯利想出了一个好办法，以便得到更多的恩尼格码记录。哈里欣斯利德国人在北冰洋上一直保持着两艘拖网渔船在值班，一艘位于格陵兰海附近，一艘位于挪威冰岛附近，用于天气预报。他们也有恩尼格码，这简直令人难以置信。欣斯利发现它们一值班就是七个多星期，这样就会有一个多月的恩尼格码记录。当前的记录可能就在驾驶员的桌子里。他可能在桌子旁边放上一桶水，一旦拖网渔船入港，他就会把那些记录往水桶里一扔，记录就随着墨水消失了。但下个月又会重新开始做记录。英国人计划对其中的一艘拖网渔船进行突袭，把那些记录搞到手，然后就撤退。他们把这次行动称为“切割”。1941年5月7日，他们瞄准了在冰岛和挪威之间的海域里航行的“慕尼黑”号。哈里欣斯利我当时处在这次行动的中心位置。我不断地告诉他们应该做什么，搜索哪些地方。你看，就这样，海军出色地完成了这次任务。这次突袭很成功。过了一段时间，他们又对另一艘天气预报船“劳恩伯格”号进行了突袭。托尼塞尔这些小船，只是普通的拖网渔船，它们只是在海上巡逻而已。突然，英国的一艘巡洋舰在两艘大型驱逐舰在支援下猛扑过来。它们的速度达到了每小时40海里，之所以这样迅速，是为了在拖网渔船上的船员销毁他们的密电码记录前就赶到，把整个船控制起来。在对“慕尼黑”号的突袭之后两天，在冰岛的另一侧发生了一场小型海战。德国的U110在战斗中被逼出了海面。乔贝克克雷斯韦尔是当时盟军一方舰艇的指挥官。戴维卡恩他开始的想法是，己方舰艇向德国U艇猛烈开火，很快把它击沉。当贝克克雷斯韦尔的舰艇向那艘猛冲过去的时候，他的头脑中又闪现了另一个念头。他想到了“马格德堡”号巡洋舰上的密码本被俄军缴获的故事。于是，他马上命令道：“停止前进！”那艘舰艇立刻停止了前进。他接着下令派出自己的人登上敌人的潜艇。德国潜艇的幸存者被迅速救出来，带到了别的舰艇上。接着，戴维巴姆中尉从潜艇的驾驶指挥塔爬了进去。当他在U110艇内时，他发现那里面很安静。他顾不得那些咝咝作响的轻微声音，以及发动机慢速转动时松开传动装置时发出的声音，很快把恩尼格码机找到了。他还找到了一些密电码资料。U110艇的所有资料被迅速送到了布莱奇利公园。它们是有关德国海军恩尼格码秘密的终端材料。由于从“慕尼黑”号、“劳恩伯格”号以及U110这几艘舰艇上缴获的资料都相当管用，布莱奇利公园里的专家们终于破解了德国海军的恩尼格码秘密。盟国等这一天等了很久。从此以后，他们就可以知道德国潜艇的方位，特别重要的是，知道它们往哪里去，怎么才能避开它们。这样，盟国的护航运输队就可以重新确定航行路线，使德国的潜艇发现不了他们。盟国在大西洋之战中从而占据了上风。罗杰萨蒂靠着破译恩尼格码得来的信息，英国人可以轻易地避开德国潜艇“狼群”的攻击，使护航运输队的安全问题得到了更好的保障。沃纳赫希曼我们朝着一支护航运输队开去，但等我们到达预定位置时，它们已经不在那里了。也就是说，很显然，有人已经知道了我们要来。更糟的是，在半夜里，我们遭到了敌机的轰炸。就是在白天，你也不大可能发现我们，但是他们却知道我们在那里。于是，我们怀疑，敌人已经有办法了解到我们的行踪。邓尼兹的战利品从1941年5月的32万5千吨下降到了7月的9万吨。尽管有这样的骤然下降，但德国海军对恩尼格码的信心并没有动摇。他们根本无法想象，密电码会被敌人破译。邓尼兹专门组织了一个调查小组，对英国人发现他的潜艇部队行踪的一切可能用的办法进行试演。他们认为最大的可能是法国间谍或英国间谍在U艇停泊的法国港口了解到了他们的行踪。沃纳赫希曼在那时，我们有绝对的把握，谁也无法破译恩尼格码。即使他们截获了密电码，也一定拿它没办法。只有等到了战后，我们才知道，当时我们采取这种态度犯了多大的错误。2005-2-26ENIGMA的历史1918年，德国发明家亚瑟谢尔比乌斯ArthurScherbius)和他的朋友理查德里特(RichardRitter)创办了谢尔比乌斯和里特公司。这是一家专营把新技术转化为应用方面的企业，很象现在的高新技术公司，利润不小，可是风险也很大。谢尔比乌斯负责研究和开发方面，紧追当时的新潮流。他曾在汉诺威和慕尼黑研究过电气应用，他的一个想法就是要用二十世纪的电气技术来取代那种过时的铅笔加纸的加密方法。谢尔比乌斯发明的加密电子机械名叫ENIGMA，在以后的年代里，它将被证明是有史以来最为可靠的加密系统之一，而对这种可靠性的盲目乐观，又使它的使用者遭到了灭顶之灾。这是后话，暂且不提。ENIGMA看起来是一个装满了复杂而精致的元件的盒子。不过要是我们把它打开来，就可以看到它可以被分解成相当简单的几部分。下面的图是它的最基本部分的示意图，我们可以看见它的三个部分：键盘、转子和显示器。在上面ENIGMA的照片上，我们看见水平面板的下面部分就是键盘，一共有26个键，键盘排列接近我们现在使用的计算机键盘。为了使消息尽量地短和更难以破译，空格和标点符号都被省略。在示意图中我们只画了六个键。实物照片中，键盘上方就是显示器，它由标示了同样字母的26个小灯组成，当键盘上的某个键被按下时，和此字母被加密后的密文相对应的小灯就在显示器上亮起来。同样地，在示意图上我们只画了六个小灯。在显示器的上方是三个转子，它们的主要部分隐藏在面板之下，在示意图中我们暂时只画了一个转子。键盘、转子和显示器由电线相连，转子本身也集成了6条线路（在实物中是26条），把键盘的信号对应到显示器不同的小灯上去。在示意图中我们可以看到，如果按下a键，那么灯B就会亮，这意味着a被加密成了B。同样地我们看到，b被加密成了A，c被加密成了D，d被加密成了F，e被加密成了E，f被加密成了C。于是如果我们在键盘上依次键入cafe（咖啡），显示器上就会依次显示DBCE。这是最简单的加密方法之一，把每一个字母都按一一对应的方法替换为另一个字母，这样的加密方式叫做“简单替换密码”。2005-2-26转盘密码机ENIGMA2005-2-26密码的历程1586年10月15日，一个星期三的早上，苏格兰的玛丽女王被指控蓄谋谋杀她的表姐，英国女王伊丽莎白一世，夺取英国王位。伊丽莎白的的心腹大臣沃辛汉爵士已经逮捕并处决了其他嫌疑犯，现在他需要证明玛丽是阴谋的主谋，同样罪该处死。沃辛汉截获了玛丽和其他谋反者之间的信件。但是谨慎的玛丽为了防止这些信件落入敌人手中，成为不利自己的证据已经采取了防范措施。这些信都是用“替代密码”书写的。所谓“替代密码”就是用数字或者其他符号一一对应地代替26个英文字母。玛丽的性命取决于密码是否能被破译。 “替代密码”然而，9世纪时，阿拉伯的数学天才阿尔金迪发现了一种破译“替代密码”的简便方法。他发现每一种字母语言中都有一个利用频率最高的字母。以英语为例，这个字母就是e，任意英语文本中，e出现率都在13%左右，而使用率最低的字母z出现的频率则不到1%。每个字母的替代密码的使用频率与原始字母是一样的。因此通过分析每个密码出现的频率就能推断出它所代表的原始字母。沃辛汉的专家利用这个技术破译了玛丽的信件内容，这些信成为了她谋反的证据，她于1587年被处死。隐写术玛丽在使用密码之外还利用了隐写术。她的信件被藏在一个啤酒桶的塞子内，顺利地通过了监狱看守的检查。隐写术是一门古老的科学。公元前5世纪的古罗马历史学家希罗多德最先提到它的存在。希罗多德记载了希腊和波斯之间的战争，在其中他讲到，希腊贵族西斯泰阿斯企图煽动米利都国王阿里斯塔戈拉斯反抗波斯国王的统治。为了安全地传递他的信息，他剃光了信使的头发，把书信写在了他的头皮上，然后等待信使的头发重新长出来掩盖书信。但是这种方法显然不适合送急件。在希罗多德之后的2000多年时间里，更多的隐写术相继出现。古代中国人把密件写在精美的丝绸上，再把丝绸塞进一个有蜡密封的小球内，让信使吞下蜡丸。在15世纪，意大利科学家波尔塔记载过一种把信件隐藏在熟鸡蛋内的方法用1盎司的明矾和1品脱的醋混合而成的特殊墨水把文字写在蛋壳上，墨水穿透多孔的外壳，不在表面留下任何痕迹，却留在凝固的蛋白上，剥开蛋壳后就能看到信息。隐写术还包括用隐形墨水书写。早在公元前1世纪的时候，罗马博物学家普林尼就讲到过，一种叫thithymallus的植物的汁液可以被用作密写墨水。这种汁液干了之后变得透明，用微火加热后，透明的汁液又变成棕色。许多有机物制作的液体都有类似的隐形特点，因为它们富含碳元素，很容易被焦化。事实上，许多现代间谍在专用密写药水用光后，情急之下也会用他们自己的尿液替代隐形墨水，利用的是相同的原理。古埃及象形文古埃及象古埃及人使用象形文字有超过3000年的历史，直到象形文被信仰基督教的征服者禁止。然后在1400多年的时间里，埃及象形文成了一种神秘的没有人能够读懂的文字，然而它又是揭开古代埃及文明关键钥匙。所有的欧洲学者一度都认为，埃及象形文是一种纯粹的用形状表达意思的文字，因为他们不相信一个如此古老的文明能够发明高级的拼音文字代表口头语言声音的文字。但是，这些自以为是的学究们都错了。两个少年天才，法国人商博良和英国人托玛斯扬最先意识到，埃及象形文可能是一种拼音文字，一场激烈竞赛在两人之间展开。谁先破解埃及象形文的密秘，谁就能成为第一个理解古埃及文字的人，进而了解这个古代文明的历史、宗教和文化。1789年，当拿破仑波拿巴带领军队远征埃及，希望从土耳其人手中夺过对埃及西部的控制权。这次军事行动的主要目的是为了干扰英国在远东、印度和地中海东部的贸易，但是远征队中除了3.8万名士兵之外还有150名学者。其中包括后来成功解释了海市蜃楼现象的伽斯帕德蒙日和发明了石墨笔的尼古拉斯孔戴。虽然拿破仑的远征在军事上失败了，却是一次成功的学术考察，此行最重要的发现就是罗塞塔石碑。石碑上面用3种文字刻着同一段碑文，首先是古埃及象形文，然后是象形文的变种，最后是希腊文。学者们希望罗塞塔石碑成为破解古埃及象形文的字典。法国人被英军打败之后，罗塞塔石碑最终被送进了大英博物馆，直到今天一直保存在那里。法国学者则带着大批的素描和抄本回到国内。参加埃及远征队的还有一位叫约瑟夫傅立叶的人，他是著名的物理学家和数学家。傅立叶回到法国，用他对古埃及文明的热情感染了一个男孩。这个名叫商良的男孩宣布，他要破解远征队带回法国的埃及文物上的神秘的文字。几十年后，破解了古埃及象形文密码的商博良终于能读懂卢浮宫中的埃及文物上的文字，并按照它们的历史顺序重新排列了所有的埃及展品。其他卢浮宫的工作者在旁边看得既羡慕又妒忌。因为古埃及的象形文的形态非常美丽，埃及人常常用文字装饰他们的器皿，而罗马的雕塑和器皿上却几乎不带任何文字。因此古罗马以及其他一些古代文明留下的文物常常需要几十年才能整理出一个头绪。古埃及象形文与科普特语(埃及基督教徒的语言非常相似，而科普特语通过科普特人的圣餐仪式得以保存下来。商博良发现了这一秘密后，破解象形文的速度突飞猛进。古埃及象形是一种复杂的文字，它使用了多种表达意义的方式。其中包括用图形表达意思，比如用太阳的图画代表太阳；剩余部分则是用语音表达意思，但是又未必是以字母为单位的。因此从严格意义上说它并不是纯粹的象形文。古埃及象形文中既有类似今天的拼音文字的独立的字母，也有用一个符号代表多个字母组合的情况。像今天许多中东地区的抄本和碑文一样，古埃及的象形文喜欢省略元音字母。读者必须自己根据上下文补充元音。为避免用错元音产生误解，他们发明了限定后缀，限制某个词的性质，比如，代表一个人的名字，或者一种食物。古埃及象形文还采用一种拼音和图形混合的表意法。比如要表达英语中的khaki(卡其色一词，既可以用拼音表达为khaki，也可以用一小块卡其布料的图形表达，但是如果用混合表意法就应该用下面的形式书写：这两个符号从图形上与卡其色没有任何关系，但是如果你把两个符号的发音连起来，就得到了khaki的发音。由于采用了多种表意方法，因此古埃及的象形文破解起来尤其困难。但是，从整体上说，古埃及象形文与现代的拼音文字非常相似。正如商博良所说，“语音是古埃及象形文的灵魂。”Vigenere密码在阿拉伯人发现破解简单“替代密码”的方法之后，人们开始寻找一种更安全的加密法。在19世纪的中页，电报出现之后，新加密法更成为一种必要。毕竟，在当时，电报就相当于今天的互联网。当时保护个人“在线”隐私的是Vigenere密码，得名于它的发明者，17世纪的译解密码BlaisedeVigenere。很快这个密码就得到了“无懈可击”的称号。政府、外交官、将军和商人们都使用它。除了一个人之外，几乎人人都以为它是没有弱点的。这个人就是维多利亚女王时代的英国博学者查尔斯巴贝奇。巴贝奇不相信绝对完美，他开始致力于寻找Vigenere密码的漏洞。19世纪最让人着迷的破译密码大师非巴贝奇莫属，这位性格古怪的天才更著名的成就是发明第一台通用机械计算机。巴贝奇1791年出生，他是一个兴趣广泛的科学家，随兴所致研究了许多五花八门的问题。他的发明从里程计到“母牛捕捉器”(一种装在蒸汽火车头前面把牲畜赶出铁轨的装置无奇不有。巴贝奇还第一个意识到树的年轮的宽度反映了当年的气候状况，因此提出通过研究古树可以推测过去的气候状况。巴贝奇的研究不仅仅限于科学和工程学领域。英国国内的邮资一度是根据旅途长短决定的，但是巴贝奇指出，用于计算每封信邮资的人工费用超过了邮资本身价值，在他的建议下，英国国内邮件开始采用统一价格。巴贝奇的科学生涯的转折点现于1821年，他和天文学家约翰赫歇尔在检查一些天文、工程和导航计算使用的数学用表时发现了大量的错误。两个人被这些低级的人为错误震惊。在一个用于寻找海上经纬度的导航图表中，错误超过1000个。事实上，这些计算错误正是许多海难和工程事故的罪魁祸首。这些数学用表是人工计算的，错误也是人为的。巴贝奇因此哀叹说：“我真希望把计算交给蒸汽机！”他从此开始发明一种不会出错的计算机器。他最后设计出了两个型号的精密计算机器，接着他又设计了分析机，这是最原始的可编程机械计算机，是现代计算机的鼻祖。不幸的是，由于缺乏资金，这些机器最终都没能从图纸变成现实。比较不为人所知的是巴贝奇对密码的兴趣。从童年时代，他就被密码的奥秘所吸引，成年后，他回忆这一童年的兴趣怎样给他带来麻烦：“大孩子们编的密码落到了我的手里变得不堪一击，结果密码的主人常用拳脚报复我，其实错全在他们自己，全怪他们太愚笨。”他显然没有被拳脚吓倒，在自传里他写道：“破译密码，在我看来是最美妙的艺术。”虽然今天巴贝奇以发明家闻名，在他生活时代，他也是受人尊敬的密码专家。许多陌生人经常找他解决各种问题。他帮助过一位传记作家破译了英国天文学家约翰弗拉姆斯提德的速写。他还帮助一个历史学家破译了英国国王查尔斯一世的王后亨丽埃塔玛丽亚的密码信件。1854年，他还为法庭提供了一个案件的重要证据。然而，他在破译密码方面最大的成就在于攻克了Vigenre密码。他这一成果从未发表，直到上世纪70年代，一位科学史学家在分析巴贝奇的笔记时，才发现了他的伟大成就。Vigenre密码以恺撒密码的多种版本为基础。恺撒密码通过把字母表中的每个字母同时向前或向后移动一定位置编码。比如，每个字母可向前移动一个位置，这样一来，a变成b，b变成c，c变成d，如此类推。这样，defendeastside(西线防御就变成了efgfoefbtutjef。通过分析字母在加密信息中出现的频率，再与正常情况下字母出现的频率对比，恺撒密码很容易被破解。比如，e是英语中出现频率最高的字母，因此无论哪个字母替代了字母e，它在加密信息中出现的频率也是最高的。Vigenre密码却不能用频率分析法破译。这是因为，Vigenre密码同时使用多种位移法，比如，将defendeastside中的单数字母向前移动1个字母位置，而双数字母向前移动2个字母位置，这样就变成了“egggoffctvtkeg“。现在字母e有两种代码：f和g。频率分析法的威力无法发挥，更糟糕的是，加密文件中的字母g可代表原始文本中的f和e。密码表又叫“Vigenre方块”。方块的每一横排列出了从a到z，26个字母的代码，一条信息可采用方块中任意几排编码。这几排的使用顺序可用一个关键词决定：关键词john代表方块的第9、14、7、13排，以john为关键词的信息循环使用位于9、14、7、13的相应字母代码。恺撒密码是一种单码代替密码，因为文本中的每个字母只有一种加密法。而Vigenre被称为多码代替密码，因为文本中的每个字母都可能有多种加密法。恩尼格码1917年初，第一次世界大战陷入僵局。盟军希望美国参战打破僵局，但是美国总统威尔森坚持拒绝派兵，他相信只有通过谈判才能结束战争，而他保持中立将更方便扮演协调者的角色。1917年1月16日，英国情报局截获了德国外交大臣齐默曼发给德国驻华盛顿大使的电报。这份电报包括德军海上大型袭击行动的方案，以及一个如何让美国保持中立的方案。但是英国人一开始并不清楚电报的内容，因为它经过了例行的加密。这份电报被送到了英国海军的破译密码办公室，被交到奈吉尔德加里的手中。如果他能够破译这份电报的内容，他将能使盟军看清德国的未来行动，否则德国皇帝的计划将得逞。战争的进程掌握在德加里的手中。齐默曼的密码最终被德加里破译，这个事件暴露了第一次世界大战期间使用的密码存在一个致命的错误。当时的密码并不采用字母替代法，而是用1到10000中的一个数字对应一个单词。所有单词和对应数字都排列在一本字典大小的电报密码本中。这种密码的优点是无法用频率分析法破译，但电报密码本的编写、印刷和分发都非常麻烦。因此一本密码本一用就是几个月甚至几年，也不作改动。这就给敌方的密码破译者留下收集线索，重构密码本的时间，甚至干脆去偷一本。第一次世界大战后，密码专家开始寻找一种更安全更灵活的加密方法。德国发明家阿瑟谢尔比乌斯发明了著名的恩尼格玛(“谜”的意思加密机。这种机器外表上看近似打字机，操作员把原始信息逐字输入，得到的却是加密后的信息，比如输入hello，得到的却是jjkpm。操作者再把jjkpm发送给信息接收者，接收者再把jjkpm输入自己的恩尼格玛，出来的就是原始信息hello。加密和解密的细节都由一个“钥匙”决定，“钥匙”告诉操作者怎样设置机器。采用不同的“钥匙”，输入同样的信息hello将得到完全不同的结果。“钥匙”可以经常地更换，而且存在数百亿种“钥匙”，这使破译密码几乎成为不可能。当然，现在我们已经知道，英国的电码译员成功破译了恩尼格玛的秘密，这一技术突破为盟军赢得战争的胜利起到了关键的作用。英国人成功破译密码主要利用了两个诀窍，一是操作员在使用机器时的错误，二是密码机本身设计上的缺点比如一个字母在加密后绝对不可能是其本身。恩尼格玛的发明者谢尔比乌斯没有意识到自己的发明的缺陷就死去了。1925年，他开始批量生产恩尼格玛机，第二年，军队开始使用这种加密机，最终几乎所有政府和国有机构都开始广泛使用它。德国军队最终购买了3万台恩尼格玛加密机。1929年，谢尔比乌斯在骑马时失控撞到了墙上，内出血而死。公共“密匙”在2000多年的时间里，密码专家们面临同一个无法解决的问题，信息发送者必须根据特定的“密匙”加密，收件人也需要知道“密匙”才能解密。问题在于，发件人如何才能安全地把“密匙”交给收件人？这就是“密匙传递”的难题。惟一的解决办法似乎是让送件和收件人亲自会面，交换“密匙”，或者更普遍的做法是雇佣一个负责送“密匙”的快递员。上世纪60年代，银行、公司、政府和军队普遍使用“密匙”快递。虽然这是一种缓慢、昂贵又有风险的方法，密码专家却一直没有更好的解决办法。然而到了上世纪70年代，美国麻省理工学院的3名教授开始研究一种避免使用“密匙”的加密法。他们的突破被称为“公共钥匙”密码术，后来发展为今天被普遍用来保护互联网安全的RSA密码。RSA分别代表3个发明者里维斯特、夏米尔和阿德勒曼的姓氏缩写。RSA成为信息时代的锁和钥匙。1977年8月，科普作家马丁加德纳在科学美国人的“数学游戏”专栏中以一种需要百万年才能破译的新密码为题最先向公众介绍了RSA。加德纳没有足够的版面介绍RSA的技术细节，他让感兴趣的读者写信给麻省理工学院，索取RSA的技术说明。里维斯特、夏米尔和阿德勒曼吃惊地收到了3000多封索取说明的信件。但是，他们并没有立即答复，因为他们担心技术细节的公开可能影响他们获得专利。当专利问题解决后，他们举行了一个庆祝会，一边吃着比萨饼、喝着啤酒，一边忙着把为科学美国人的读者准备的技术细节说明装进信封。今天把RSA技术商业化的公司RSA数据安全公司已经是一家资本数十亿美元的企业。电子商务的安全和个人电子邮件的隐私都依靠RSA技术。可以说它在很大程度上促进了互联网的繁荣。要理解“公共钥匙”密码术和RSA密码可以通过对称概念。传统的加密法都是对称的，因为送件人分别有一把“密匙”，分别用各自的“密匙”加密解密。以恩尼格玛加密机为例，钥匙就是机器的设置，只要收件人掌握了同样的“钥匙”(机器的设置方式，他或她就能破译密码。加密者和解密者之间的关系是对称的：写密和解密的钥匙也是相同的。这就又回到了钥匙传递的老难题上。公共钥匙密码术通过使用不对称的密码解决了钥匙传递问题。这就是说加密的钥匙和解密的钥匙是不同的，而且不能从加密钥匙破译解密钥匙。在实际应用中，比如说，我可以创造一对不对称的加密和解密钥匙。我把解密钥匙保存起来，把加密钥匙公开，也许通过互联网。任何掌握了加密钥匙的人都可以用它给我写密信。但是只有我解密钥匙的主人才能破译密码。纳瓦霍密语在太平洋战争期间，美军将领逐渐认识到密码机的一个巨大缺陷。虽然电子密码机的保密度相对较高，它的速度却慢得像蜗牛。情报必须逐字逐句地输入，加密后的信息也必须逐个字母地记录下来，然后交给无线电报务员发出。收到的加密电报必须先交给密码专家，由他或她选择正确的密码钥匙，再逐个字母地把加密情报文本输入密码机解密。在许多危险紧急的环境下，比如太平洋的岛屿上，密码机更加不适用。一位叫菲利普约翰斯顿的工程师首先想到了利用美国印第安人的语言做密码。约翰斯顿的父亲是一位牧师，他在亚利桑那州的一个纳瓦霍印第安人的保留地长大，是这个印第安部落之外少数几个能够流利地讲纳瓦霍语的人。他非常清楚，对于部落之外的人而言，纳瓦霍语言是多么的神秘难懂。他于是想到了纳瓦霍或者其他美印第安人的语言可以作为一种安全的密码在战争中使用。如果太平洋上的每个军营都能配备一对土著印第安无线电报务员，就能保证安全快捷的通信。约翰斯顿的建议得到海军陆战队采纳，但是他们还无法决定到底使用哪个印第安部落的语言。最关键的选择标准取决于数量：海军陆战队需要一个能够提供大量人手的部落，这些人必须能说流利的英语，必须识字。由于缺乏政府投资，多数印第安人保留地的教育水平都很低。因此选择的目标只剩下几个最大的部落：纳瓦霍族、苏族、齐佩瓦族和比马-巴巴哥族。纳瓦霍是最大的部落，但是他们的教育状况也是最糟糕的，比马-巴巴哥的受教育程度最高，但人口最少。因此似乎也没有什么选择的余地，最终的决定取决于一个关键的因素：针对约翰斯顿的建议所做的可行性报告显示，在过去20年中，纳瓦霍是惟一没有被德国人“感染”的印第安部落。这些德国人以艺术和考古专业学生的名义在这些部落逗留，他们无疑对这些部落的语言有了相当程度的了解。因此纳瓦霍成了惟一的选择。值得指出的是，在纳瓦霍部落之外，全美国可能只有28个人研究过这种语言，可以成为理想的密码。适合于快速安全的战地通信。当美国参战的时候，纳瓦霍人的生活状况非常艰苦，他们被当作次等人对待。然而部落长老会爽快地答应支持国家的战争，并发表了一份声明，其中说：“讲到对祖国的热爱，没有人比得上这个国家的第一批居民。”纳瓦霍人如此迫切地希望为国家而战，许多人谎报了自己的年龄，为了达到55公斤的最低体重标准，他们疯狂地吃香蕉和喝水。同样地，寻找合适的纳瓦霍密码通信员(他们又被称为：codetalker，“密语者”的进展也非常顺利。珍珠港袭击4个月后，29名纳瓦霍族人，其中最小的年仅15岁，就开始了为期8周的通信课程。在训练开始之前，海军陆战队必须克服一个关键的问题。第一次世界大战期间，在法国北部，美军第141步兵团的D连上尉霍纳曾任命8个乔克托族人担任无线电报务员。虽然乔克托语被证明是一种非常安全的密码，但是它有一个致命的缺陷。这种土著语言中不包括现代军事词汇。因此特殊的技术词汇只能被翻译成模糊的乔克托语，这样就可能被收报员错误翻译。对于纳瓦霍语也存在同样的问题。为此，专家们计划给那些原本无法翻译的英语单词，新造一个对应的纳瓦霍词。在纳瓦霍报务员的建议下，一些描绘自然和生物的纳