英格玛密码机（英格玛机是谁发明者）

本文目录

• 英格玛机是谁发明者
• 恩尼格玛密码机的发明历史
• 布莱切利公园的数学家们是如何确定谜机的关键设置的

英格玛机是谁发明者

恩尼格玛机由德国发明家亚瑟•谢尔比乌斯和理查德•里特于1918年制造。确切地说，是一种用于加密与解密文件的密码机。大体由三部分组成：键盘、转子和显示器。由于其性质，谢尔比乌斯将这种电气编码机械取名“恩尼格玛”（ENIGMA，意为哑谜），它来源于英国作曲家爱德华•艾尔加的《谜之变奏曲》。谢尔比乌斯在1918年为“恩尼格玛”密码机申请了专利，于1920年开发出产品

恩尼格玛密码机的发明历史

美国大片《U-571》，告诉人们“恩尼格玛”密码机是战争中，同盟国费尽心机想要获得的尖端秘密，是战胜德国海军潜艇的关键所在。历史也确实如此，对于潜艇作战，尤其是德国海军的“狼群”战术来说，无线电通讯是潜艇在海上活动，获取信息通报情况的最重要的手段，而“恩尼格玛”密码机则是关乎整个无线电通讯安全的设备，其重要性可想而知。自从无线电和摩尔斯电码问世后，军事通讯进入了一个崭新的时代，但是无线电通讯完全是一个开放的系统，在己方接受电文的同时，对方也可“一览无遗”，因此人类历史上伴随战争出现的密码，也就立即与无线电结合，出现了无线电密码。直到第一次世界大战结束，所有无线电密码都是使用手工编码。毫无疑问，手工编码效率极其低下，同时由于受到手工编码与解码效率的限制，使得许多复杂的保密性强的加密方法无法在实际中应用，而简单的加密方法又很容易被破译，因此在军事通讯领域，急需一种安全可靠，而又简便有效的方法。1918年德国发明家亚瑟·谢尔比乌斯（Arthur Scherbius）和理查德·里特（Richard Ritter）创办了一家新技术应用公司，曾经学习过电气应用的谢尔比乌斯，想利用现代化的电气技术，来取代手工编码加密方法，发明一种能够自动编码的机器。谢尔比乌斯给自己所发明的电气编码机械取名“恩尼格玛”（ENIGMA，意为哑谜），乍看是个放满了复杂而精致的元件的盒子，粗看和打字机有几分相似。可以将其简单分为三个部分：键盘、转子和显示器。操作步骤德军的各支部队使用一些不同的通讯线路，每条线路中的恩尼格玛密码机都有不同的设置。为了使一条信息能够正确地被加密及解密，发送信息与接收信息的恩尼格玛密码机的设置必须相同；转子必须一模一样，而且它们的排列顺序，起始位置和接线板的连线也必须相同。所有这些设置都需要在使用之前确定下来，并且会被记录在密码本中。恩尼格玛密码机的设置包含了以下几个方面：转子：转子的结构及顺序。起始位置：由操作员决定，发送每条消息时都不一样。字母环：字母环与转子线路的相对位置。接线板：接线板的连线。在末期版本中还包括了反射器的线路。恩尼格玛密码机被设计成即使在转子的线路设置被敌人知道时仍然会很安全，尽管在实际使用中德军尽了全力来防止线路设置被泄露出去。如果线路设置为未知，那么最多需要尝试10种情况才可能推算出恩尼格玛密码机的密码；当线路和其它一些设置已知时，也最多需要尝试10次。恩尼格玛密码机的使用者对它的保密性很有信心，因为敌人不可能使用穷举法来找出密码。指示器恩尼格玛密码机的大部分设置都会在一段时间（一般为一天）以后被更换。但是，转子的起始位置却是每发送一条信息就要更换的，因为如果一定数量的文件都按照相同的加密设置来加密的话，密码学家就会从中得到一些信息，并且有可能利用频率分析来破译这个密码。为了防止这种事情发生，转子的起始位置在每次发送信息之前都会被改变。这个方法被称作“指示器步骤”。最早期的指示器步骤成为了波兰密码学家破译恩尼格玛密码机密码的突破口。在这个步骤中，操作员会先按照密码本中的记录来设置机器，我们假设这时的转子位置为AOH，之后他会随意打三个字母，假设为EIN，接着为了保险起见，他会将这三个字母重新打一遍。这六个字母会被转换成其它六个字母，这里假设为XHTLOA。最后，操作员会将转子重新设置为EIN，即他一开始打的三个字母，之后输入密电原文。在接收方将信息解密时，他会使用相反的步骤。首先，他也会将转子按照密码本中的记录设置好，然后他就会打入密文中的头六个字母，即XHTLOA，如果发送方操作正确的话，显示板上就会显示EINEIN。这时接收方就会将转子设置为EIN，之后他就可将密电打入而得到原文了。这个步骤的保密性差主要有两个原因。首先，操作员将转子的设置打到了密电中，这就使第三方能够得知转子设置。第二，这个步骤中出现了重复输入，而这是一个严重的错误。这个弱点使波兰密码局早在1932年就破译了二战之前的德军恩尼格玛系统。但是从1940年开始，德国改变了这个步骤，它的安全性也就提高了。这个步骤只被用于德国陆军和空军。德国海军发送信息的步骤要复杂的多。在被恩尼格玛密码机发送之前，信息会先被Kurzsignalheft密码本进行加密。这个密码本将一个句子替换为了四个字母。它转化的句子包括了补给、位置、港湾名称、国家、武器、天气、敌人位置、日期和时间等内容。缩写与指导德国陆军的恩尼格玛密码机的键盘上只有26个字母，标点符号由字母组合来代替，X相当于空格。在各军种的恩尼格玛密码机中，X都相当于句号。有一些标点符号在不同军种的密码系统中被不同的字母组合代替。陆军的系统使用ZZ来表示逗号，FRAGE或FRAQ则表示问号。但是德国海军用来表示逗号及问号的则分别为Y和UD。Acht（意为“八”）和Richtung（意为“方向”）中的字母组合CH则由Q来代替。CENTA、MILLE和MYRIA分别表示两个、三个和四个零。德国陆军和空军将每条信息都翻译成5个字母的代码。使用四转子恩尼格玛密码机的德国海军则将信息翻译成4字母代码。经常用到的词语代码与原词语的差别越大越好。Minensuchboot（意为“扫雷艇”）这样的词语可以被表示为MINENSUCHBOOT、MINBOOT、MMMBOOT 或MMM354。比较长的信息会被分成几个部分来发送。

布莱切利公园的数学家们是如何确定谜机的关键设置的

问:布莱切利公园的数学家们是如何确定谜机的关键设置的?

经过大量艰苦的工作，一些机器的帮助和巧妙的演绎。

让我们从谜机开始。有许多不同的变体，从民用版本的3个转盘，陆军版本(你从5个转盘中选择3个并有一个配线板)，到海军谜机(8个转盘中选择4个转盘)。

这是一个四旋翼海军M4谜机:

主要部分有:

键盘，它基本上是一组电子触点，用来闭合电路。

前面的配线板。你用一根电线连接两个字母，它交叉连接它们，从而交换它们。如果把T和A连接起来，按A实际上就是按T。

转子，可以设置为起始位置和环设置。

每按下一个键，旋翼就向前移动一步。

电信号进入每个转子，然后在另一个点出来，然后进入下一个转子，再从另一个点出来，以此类推。然后它进入一个反射器，反射器将信号发送回所有的转子。

最后是灯板，它能点亮一个字母。

信号是这样通过机器的:

这是一个典型的日常设置页面:

为了设置谜机，你在第一栏取了每个月的日期。在下一篇专栏文章中，您将阅读要挑选哪些转子并按什么顺序组装。下一个是ringstellung，机器的环设置，这是多少你抵消环在转子上。steckerverindungen是插板设置，或使用插头交叉连接的字母。kenngruppen是转子的日常启动设置。

这给了你总共28亿亿亿的设置，一个陆军三旋翼谜机。海军的版本更糟糕。

在战争早期，发送消息的协议是选择一个消息设置，三个随机字母，然后使用日常设置加密。为了额外的纠错，你要这样做两次。然后将转子设置为消息设置，并加密实际的消息。整个文本是通过无线电用莫尔斯电码传送的。

在另一端，操作员将他的机器设置为相同的每日设置，并输入收到的加密信息的前六个字母。因此，他获得消息设置。他将转子设置为消息设置，输入消息的其余部分，并获取明文。

这意味着任何侦听器都可以通过6个字母推断出消息设置，这是读取消息的其余部分所必需的。即使敌人有一台真正的英格玛密码机，他们也无法读取信息!它甚至是为了这个目的而设计的:它认为敌人迟早会得到机器本身。设计的目的是让机器不像密码本那么重要，而密码本很快就会过期。

显然不可能破解!

大概德国人是这么认为的。

波兰密码局有个叫玛丽安·瑞尤斯基的人，他有个绝妙的主意。假设您选择了消息设置FEZ。你按日常设定在谜机里输入两次就能得到PULTOX。

Rejewsky的精彩推论是，如果他听过PULTOX，那么他就知道P后面跟着两个键，然后是T，以某种方式代表了同一个字母。u也是一样，两个键- o，和l -两个键- x。利用这些数据和转子的内部连接，他想出了一种方法来推断日常设置是什么。

他还意识到，当转盘向前移动，为每个字母设置新设置，为每条信息设置不同的起始位置时，配线板的设置一整天都是静态的。这意味着在确定消息设置时，您可以在很大程度上忽略这些。而转子顺序、环的设置和启动位置则是一个更容易处理的问题，“只有”7.12亿种组合。

他们还发现，无线电操作员很懒，经常在一天中使用相同的信息设置。通常是像QWE(看看你的键盘)或他们女朋友的首字母或类似的东西。这种马虎让破解密码变得容易多了。通过使用这种技术和一个“bomba”机器去迭代设置，波兰的Cypher Buro能够在战争前一年读取陆军谜机。

战争爆发了，波兰被入侵，雷哲乌斯基和波兰密码局的杰出作品被偷运到法国，然后又被运到英国。大约在那个时候，德国人发现发送两次信息设置是一个弱点，所以他们停止了这样做。

这时，布莱切利公园已经成立，他们继续破解谜机。

艾伦·图灵意识到另一件关键的事情:由于旋翼和反射器的内部连接，一封信永远不能自己加密。一个A可以被加密到任何其他的lett

密码机