恩尼格玛密码机gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba恩尼格玛密码机gydF4y2Ba是一个著名的gydF4y2Ba加密gydF4y2Ba德国人使用的机器gydF4y2Ba第二次世界大战gydF4y2Ba传送编码信息。英格玛密码机提供了数十亿种编码信息的方法，这使得其他国家在战争期间破译德国密码变得异常困难——有一段时间，这些密码似乎是无法破译的。gydF4y2Ba艾伦图灵gydF4y2Ba和其他研究人员开发的谜代码的执行，并获得了访问德国的码本也有一些不足，这使他们能够设计出一种叫做机gydF4y2Ba一种冰冻甜点机gydF4y2Ba它帮助破解了最具挑战性的谜机版本。一些历史学家认为破解谜机是二战期间盟军最重要的一次胜利。盟军利用从德国破译的情报，阻止了多次进攻。然而，为了避免纳粹怀疑他们了解德国的通讯，盟军不得不允许进行一些攻击，尽管他们知道可以阻止这些攻击。gydF4y2Ba

军用Enigma机器，型号为“Enigma 1”，在20世纪30年代末和战争期间使用gydF4y2Ba^{［1］gydF4y2Ba}

加密gydF4y2Ba

英格玛密码机使用一种gydF4y2Ba替换加密gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

替换加密是编码信息的一种简单的方法，但这些代码是相当容易打破。取代的加密方案的一个简单的例子是一个gydF4y2Ba凯撒密码gydF4y2Ba．凯撒密码将字母表中的每个字母变换若干个位置。一个凯撒密码gydF4y2Ba $1gydF4y2Ba$ 将编码A作为B，的M为N和Z为A，依此类推。gydF4y2Ba

下面是一个凯撒密码的与移位的图像gydF4y2Ba $3.gydF4y2Ba$ ．gydF4y2Ba

^{［2］gydF4y2Ba}

使用凯撒密码为5的移位，编码消息“数学是有趣”。提示：这可能是有用的，构建出编码表。gydF4y2Ba

解决方案:gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba bgydF4y2Ba cgydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba fgydF4y2Ba ggydF4y2Ba hgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba jgydF4y2Ba kgydF4y2Ba lgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ngydF4y2Ba ogydF4y2Ba pgydF4y2Ba 问gydF4y2Ba rgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba tgydF4y2Ba ugydF4y2Ba vgydF4y2Ba wgydF4y2Ba xgydF4y2Ba ygydF4y2Ba zgydF4y2Ba

fgydF4y2Ba ggydF4y2Ba hgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba jgydF4y2Ba kgydF4y2Ba lgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ngydF4y2Ba ogydF4y2Ba pgydF4y2Ba 问gydF4y2Ba rgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba tgydF4y2Ba ugydF4y2Ba vgydF4y2Ba wgydF4y2Ba xgydF4y2Ba ygydF4y2Ba zgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba bgydF4y2Ba cgydF4y2Ba dgydF4y2Ba egydF4y2Ba

“Math is fun”可以通过这个方案加密为“rfym nx kzs”。gydF4y2Ba

但英格玛密码机比简单的凯撒密码强大得多。gydF4y2Ba

想象一下，每当一个字母映射到另一个字母时，整个编码方案都会改变。每个按钮按下后，转子移动和压制相同的按钮，使电流沿着不同的路径，以不同的显示字母。gydF4y2Ba

因此，对于第一次按下一个键，将生成一种编码(如上面示例中的表)，当按下第二个键时，将生成另一种编码，以此类推。这大大增加了可能的编码配置的数量。英格玛密码机每按下一个键，旋翼就会转动，密码就会改变。这意味着消息“AA”可以被编码为类似于“TU”的东西，即使相同的键被按了两次。gydF4y2Ba

谜机是如何工作的gydF4y2Ba

英格玛谜机由几个部分组成，包括键盘、灯板、转子和内部电子线路。一些机器，如军用机器，有额外的功能，如配线板。gydF4y2Ba

伦敦帝国战争博物馆的英格玛机器。gydF4y2Ba^{［3］gydF4y2Ba}

编码的消息将是在某一天字母解读时将将转化为一个可理解的句子特定的争夺。gydF4y2Ba

当键盘上的一个键被按下，一个或多个转子移动，形成一个新的转子配置，将一个字母编码为另一个。电流流过机器，点亮灯板上的一个显示灯，显示输出字母。所以如果按下“K”键，Enigma机器将这个字母编码为“P”，“P”就会在灯板上亮起来。gydF4y2Ba

每个月，谜运营商接受其指定的机器将使用的设置，每天码本。每天早晨，代码会改变。gydF4y2Ba

例如，某一天，代码本可能会列出以下day-key中描述的设置:gydF4y2Ba

$1.gydF4y2Ba$ 插接板设置:A/L - P/R - T/D - B/W - K/F - O/YgydF4y2Ba

配线板类似于老式的电话交换板，它有10根电线，每根电线有两个可以插入插槽的端点。每个插头线可以连接两个字母为一对(通过将电线的一端插入一个字母的插槽，另一端插入另一个字母)。这两个字母会互换，所以如果“a”和“Z”相连，“a”就变成了“Z”，“Z”就变成了“a”这为军队提供了额外的争夺。gydF4y2Ba

为了实现这一天，关键首先你必须将它们在插板，交换P和R连接它们的插板连接到交换字母A和L，然后用上面列出的其他字母对相同。本质上，电缆的一端将被插入到“A”槽，另一端将被插入到为L插槽。之前的任何进一步的加扰发生由转子，这增加了加扰，其中由连接线连接的字母被编码为相互的第一层。例如，如果我是对邮件进行编码gydF4y2Ba苹果gydF4y2Ba在只连接“A”到“L”之后，这将被编码为gydF4y2BaLPPAEgydF4y2Ba．gydF4y2Ba

插接板位于英格玛密码机的前部，按键下方。gydF4y2Ba^{［４］gydF4y2Ba}

$2.gydF4y2Ba$ 转子(或扰频器)布置:2 - 3 - 1gydF4y2Ba

英格玛机器有几个不同的转子，每个转子提供不同的编码方案。为了对信息进行编码，Enigma机器一次有三个转盘，三个槽中各有一个。不同的转子组合会产生不同的编码方案。注意:大多数军用英格玛机有三个旋翼槽，尽管有些有更多。gydF4y2Ba

要完成上述配置，请将2号转子置于谜机的1号槽中，将3号转子置于2号槽中，将1号转子置于3号槽中。gydF4y2Ba

$3.gydF4y2Ba$ 转子方向：d - K -PgydF4y2Ba

每个转子上，有沿轮辋的字母表，使操作者可以在一个特定的方向设置。对于这个例子，操作员会变成在插槽1中的转子，使得d被显示，旋转，使得K符号显示第二时隙，并旋转第三槽以使P被显示。gydF4y2Ba

^{［5］gydF4y2Ba}

在位置字母表环内谜车轮的谜扰gydF4y2Ba^{［6］gydF4y2Ba}

恩尼格玛密码加密gydF4y2Ba

如上所述，英格玛使用了一种替换密码。gydF4y2Ba

每个转子将显示一个数字或字母(上面的转子有字母)，当转子转动时，一组新的数字/字母出现。使用最初的三组数字/字母(意思是发送者开始输入信息时机器上的数字/字母)，信息接收者可以通过将他们的(相同的)Enigma机器设置为发送者的Enigma机器的初始设置来解码信息。每个转子gydF4y2Ba $26gydF4y2Ba$ 数字/字母。一台英格玛密码机一次有三个转盘，德国人可以互换转盘，从一组5个转盘中选择，从而产生数千种可能的配置。例如，转子的一个配置可能是:转子#5在槽1，转子#2在槽2，转子#1在槽3。gydF4y2Ba

按照这些规格，英格玛机可能有多少配置?gydF4y2Ba

在第一个位置，有gydF4y2Ba $5gydF4y2Ba$ 可选的转子，在第二有gydF4y2Ba $4gydF4y2Ba$ 可选择的转子，在第三个槽有gydF4y2Ba $3.gydF4y2Ba$ 可以选择的转子。所以有gydF4y2Ba $5 × 4 × 3 = 60gydF4y2Ba$ 方法来配置五个旋翼。gydF4y2Ba

有gydF4y2Ba $26gydF4y2Ba$ 每个转子的起始位置，所以有gydF4y2Ba $26 × 26 × 26 = 17576gydF4y2Ba$ 选择为转子数字/字母的初始配置。gydF4y2Ba

上面的功能描述了商用Enigma机器的组件，但军用级别的机器还有额外的功能，比如插接板，它允许更多配置的可能性。gydF4y2Ba

因为有gydF4y2Ba $26gydF4y2Ba$ 在字母表中，有字母gydF4y2Ba $26日!gydF4y2Ba$ 排列字母的方法，但配线板只能使gydF4y2Ba $10gydF4y2Ba$ 对，所以有gydF4y2Ba $20.gydF4y2Ba$ 与配对有关的字母gydF4y2Ba $6gydF4y2Ba$ 剩下的必须分开。此外,有gydF4y2Ba $10gydF4y2Ba$ 成对的字母，它们的顺序无关紧要，所以也除以gydF4y2Ba $10！gydF4y2Ba$ ，并且这对字母的顺序无关紧要，所以也要除以gydF4y2Ba $2 ^ 10gydF4y2Ba$ ．由插接板产生的组合结果数如下:gydF4y2Ba $\压裂{26！} {6！\ 10倍！\倍2 ^ {10}} = 150,738,274,937,250。gydF4y2Ba$

所有的组成部分加在一起的收益:gydF4y2Ba $60 \倍17576 \倍150,738,274,937,250 = 158,962,555,217,826,360,000gydF4y2Ba$ 设置军用英格玛机的方法总数。gydF4y2Ba^{［7］gydF4y2Ba}

破解英格玛密码gydF4y2Ba

Enigma密码的一个主要缺陷是，一封信永远无法被编码成它本身。换句话说，一个" M "永远不会被编码成" M "这是恩尼格玛密码中的一个巨大缺陷，因为它给了密码破解者一条信息，他们可以用它来解密信息。如果密码破译员能够猜出可能出现在信息中的单词或短语，他们就可以利用这些信息来破译密码。因为德国人总是在信息的开头发送天气预报，并且通常在信息的结尾包含“希特勒万岁”的短语，所以解密人员知道要寻找短语。gydF4y2Ba^{［8］gydF4y2Ba}解码器可以在给定的短语相比较在代码中的字母，如果在代码中的一个字母匹配了这句话的一封信，他们知道的那部分代码没有包含短语。然后，解码器可以开始与消除方法的过程中破解密码。gydF4y2Ba

查找单词“RAIN”的下面的编码字符串的编码可能的竞争者。（符号％用于表示未知字母）。gydF4y2Ba

编码信息gydF4y2Ba EgydF4y2Ba RgydF4y2Ba WgydF4y2Ba NgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba KgydF4y2Ba OgydF4y2Ba lgydF4y2Ba KgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba

短语gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba NgydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba

RAIN不能被编码为ERWN，因为RAIN中的N和ERWN中的N匹配。因为N不能被编码成它自己，所以这不是编码。gydF4y2Ba

让我们将消息右移一个槽，看看结果是否为有效的编码。gydF4y2Ba

编码信息gydF4y2Ba EgydF4y2Ba RgydF4y2Ba WgydF4y2Ba NgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba KgydF4y2Ba OgydF4y2Ba lgydF4y2Ba KgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba

短语gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba NgydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba

RAIN不能编码为RWNI，因为RAIN中的R与RWNI中的R匹配。让我们再次发生改变。gydF4y2Ba

编码信息gydF4y2Ba EgydF4y2Ba RgydF4y2Ba WgydF4y2Ba NgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba KgydF4y2Ba OgydF4y2Ba lgydF4y2Ba KgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba

短语gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba NgydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba

RAIN不能被编码为WNIK，因为RAIN中的I与WNIK中的I匹配。gydF4y2Ba

编码信息gydF4y2Ba EgydF4y2Ba RgydF4y2Ba WgydF4y2Ba NgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba KgydF4y2Ba OgydF4y2Ba lgydF4y2Ba KgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba

短语gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba NgydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba ％gydF4y2Ba

RAIN可以被编码为NIKO，因为这两个短语没有匹配的字母。所以NIKO可能是RAIN的编码。gydF4y2Ba

如果我们重复这个过程，我们会发现NIKO、IKOL、KOLK、OLKM、LKMM、KMMM和MMMM都是RAIN的可能编码，因为RAIN和编码之间没有字母匹配。MMMM可以编码RAIN，尽管这意味着M可以编码R、A、I和N，因为记住，每按一次键，Enigma机器中的字母映射都会改变。gydF4y2Ba

它不能保证RAIN在此字符串在所有编码，虽然，但它给了解码器的一个良好起点解密的消息。gydF4y2Ba

艾伦·图灵和戈登·韦尔奇曼设计了一台名为“炸弹机”的机器，它利用电路在20分钟内破解了谜机的编码信息。炸弹机将试图确定用于发送给定密码信息的英格玛机的转子和配线板的设置。gydF4y2Ba

标准的英国炸弹机本质上是36台英格玛机连接在一起，这样，炸弹机就可以同时模拟几个英格玛机。大多数谜机都有三个旋翼，为了在炸弹机中体现这一点，炸弹机中的每个谜机模拟器都有三个鼓，每个鼓对应一个旋翼。gydF4y2Ba

一种冰冻甜点机鼓gydF4y2Ba^{［9］gydF4y2Ba}

炸弹机的鼓的颜色编码与他们所模拟的转子相对应。虽然三转子英格玛机一次只使用三个转子，但有更多的选择。滚筒的排列是这样的:三个滚筒中的顶部一个模拟Enigma扰频器的左侧转子，中间一个模拟中间转子，底部一个模拟右侧转子。鼓会转过来尝试一种新的配置。对于顶部鼓，中间鼓增加一个位置，同样对于中间鼓和底部鼓，得到总共26 × 26 × 26 = 17,576个位置的3转子Enigma扰频器。gydF4y2Ba^{［10］gydF4y2Ba}

然后，对于给定的转子配置(在鼓的每一个转动)，炸弹机将猜测一个配线板设置，说“a连接到z”，然后它运行并确定所有其他字母必须设置在配线板上。如果出现了任何矛盾，比如说，它推断“A与W相连”，那么它一定是A在插线板上没有与Z相连，这就产生了矛盾。因为机器刚刚计算出的其他字母映射是基于错误的假设(即a与Z相连的假设)，所以所有这些组合都是无效的，而Bombe机器知道以后不要浪费时间检查任何这些组合。说机器猜测一个连接到Z,然后推导出的机器,如果连接到Z,然后B必须连接到e .如果以后确定不是连接到Z,它知道B不是连接到大肠这样一个矛盾出现后,一种冰冻甜点机不会又想这是连接到Z,它知道不要去猜测B和E之间的联系，等等。炸弹机移动转子位置，并选择一个新的猜测，并重复这个过程，直到一个满意的设置安排出现。由于电路可以非常快速地进行计算，炸弹机可以在大约20分钟内完成所有的转子组合。gydF4y2Ba

在鼓的每个位置，配置将被测试，以查看是否配置导致逻辑上的矛盾，排除了设置。如果测试没有导致矛盾时，机器将停止和解码器要指出的配置作为候选方案。然后，在计算机重新启动和多个配置进行测试。这些测试将缩小可能的配置列表和候选解决方案将进一步测试，以排除那些行不通的。有正确的被发现之前，通常许多不成功的候选方案。gydF4y2Ba^{［10］gydF4y2Ba}

另请参阅gydF4y2Ba

凯撒密码gydF4y2Ba

一种冰冻甜点机gydF4y2Ba

Vigenere密码gydF4y2Ba

参考文献gydF4y2Ba

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有关……gydF4y2Ba

内容gydF4y2Ba

图片来源:移民转子组瓦普卡普。gydF4y2Ba