Хит Робинсон (машина для взлома кода)

редактировать

Рабочая копия машины Хита Робинсона в Национальный музей вычислительной техники. Справа - механизм транспортировки бумажной ленты, который получил название «кровать» из-за сходства с перевернутым металлическим каркасом кровати.

Хит Робинсон был машиной, которую использовали британские взломщики кодов на Правительственная школа кодирования и шифрования (GCCS) в Блетчли-Парк во время Второй мировой войны в Криптоанализ шифра Лоренца. Это обеспечило дешифрование сообщений в немецком шифре телетайпа , созданном встроенной шифровальной машиной Lorenz SZ40 / 42. И шифр, и машины были названы "Тунни" взломщиками кодов, которые назвали разные немецкие шифры телетайпа в честь рыбы. В основном это была электромеханическая машина, содержащая не более пары десятков клапанов (вакуумных ламп), и она была предшественницей электронного компьютера Colossus. Он был назван «Хит Робинсон» Ренсом, который управлял им, в честь карикатуриста Уильяма Хита Робинсона, который рисовал чрезвычайно сложные механические устройства для простых задач, подобных (и несколько предшествовавших) Руби Голдберг в США.

Функциональные характеристики машины были разработаны Максом Ньюманом. Главный технический проект был разработан Фрэнком Морреллом на исследовательской станции почтового отделения в Доллис-Хилл в северном Лондоне, а его коллега Томми Флауэрс проектировал «Комбинированный блок». Д-р К. Э. Винн-Уильямс из Исследовательского центра электросвязи в Малверне изготовил высокоскоростные электронные клапанные и релейные счетчики. Строительство началось в январе 1943 года, прототип машины был доставлен в Блетчли-Парк в июне и вскоре был впервые использован для чтения текущего зашифрованного трафика.

Поскольку Робинсон был немного медленным и ненадежным, его позже заменили на компьютер Colossus для многих целей, включая методы, использованные против 12-роторной шифровальной машины Lorenz SZ42 on-line с телетайпом (кодовое название Tunny, для tunafish).

Содержание
  • 1 Статистический метод Тутта
  • 2 Ленточный транспорт
  • 3 Чтение ленты
  • 4 Объединяющий элемент
  • 5 Подсчет
  • 6 Разработки Робинсона
  • 7 Ссылки и примечания
  • 8 Библиография
Статистический метод Тутта

Основой метода, реализованного машиной Хита Робинсона, был метод Билла Тютта «1 + 2». Это включало проверку первых двух из пяти импульсов символов сообщения на ленте зашифрованного текста и их комбинирование с первыми двумя импульсами части ключа, генерируемых χ {\ displaystyle \ chi}\ chi колеса машины Лоренца. Это включало чтение двух длинных петель бумажной ленты, одна из которых содержала зашифрованный текст, а другая - компонент ключа χ {\ displaystyle \ chi}\ chi . Сделав ключевую ленту на один символ длиннее, чем лента сообщений, каждая из 1271 начальной позиции последовательности χ {\ displaystyle \ chi}\ chi 1χ {\ displaystyle \ chi}\ chi 2была опробована против сообщения. Для каждой стартовой позиции был накоплен счетчик, и, если он превысил заранее определенный «установленный итог», распечатался. Наибольшее количество с наибольшей вероятностью получило значение с правильными значениями χ {\ displaystyle \ chi}\ chi χ {\ displaystyle \ chi}\ chi 2. С этими значениями можно попытаться настроить другие колеса χ {\ displaystyle \ chi}\ chi , чтобы сломать все пять колес χ {\ displaystyle \ chi}\ chi при запуске позиции для этого сообщения. Затем это позволило удалить эффект компонента χ {\ displaystyle \ chi}\ chi ключа, и полученное измененное сообщение подверглось атаке ручными методами в ленточном транспорте Testery.

«Кровать» представляла собой систему шкивов, вокруг которых синхронно вращались две непрерывные петли ленты. Первоначально это было с помощью пары звездочек на общей оси. Это было изменено на привод от фрикционных шкивов со звездочками, поддерживающими синхронность, когда было обнаружено, что это вызывает меньшее повреждение лент. Скорость до 2000 символов в секунду была достигнута для более коротких лент, но только 1000 для более длинных лент. Ленты проходили мимо массива фотоэлектрических ячеек, где считывались символы и другие сигналы. Возможная длина ленты на каркасе кровати составляла от 2000 до 11000 знаков.

Показание ленты

Перфорированные ленты считывались фотоэлектрическим способом у «ворот», который располагался как можно ближе к звездочке. для уменьшения эффекта натянутых лент. Последовательные символы на ленте считывались батареей из десяти фотоэлементов, одиннадцатый для отверстий звездочки и два дополнительных для сигналов «стоп» и «пуск», которые вводились вручную между третьим и четвертым, четвертым и пятым каналами.

Комбинированный блок

Он был разработан Томми Флауэрс из Исследовательской станции почтового отделения в Доллис-Хилл в Северном Лондоне. Он использовал термоэлектронные клапаны (вакуумные лампы) для реализации логики. Это включало функцию Boolean «исключающее ИЛИ» (XOR) в объединении различных битовых потоков. В следующей «таблице истинности », 1 представляет «истину», а 0 представляет «ложь». (В Bletchley Park они были известны как x и • соответственно.)

INPUTOUTPUT
ABA ⊕ B
000
011
101
110

Другие названия этой функции: «не равно» (NEQ), «сложение по модулю 2» (без переноса) и «вычитание по модулю 2» (без «заимствования»). Обратите внимание, что сложение и вычитание по модулю 2 идентичны. Некоторые описания расшифровки Tunny относятся к сложению, а некоторые - к разности, то есть к вычитанию, но означают одно и то же.

Блок комбинирования реализовал логику статистического метода Тютте. Для этого требовалось, чтобы бумажная лента, содержащая зашифрованный текст, была опробована против ленты, содержащей компонент шифровальной машины Лоренца, генерируемый соответствующими двумя колесами ци во всех возможных начальных положениях. Затем был произведен подсчет общего количества сгенерированных 0 s, причем высокий счет указывает на большую вероятность того, что начальная позиция последовательности ключей chi является правильной.

Подсчет

Винн-Уильямс получил докторскую степень в Кембриджском университете за работу в Кавендишской лаборатории с сэром Эрнестом Резерфордом. В 1926 году он сконструировал усилитель с использованием термоэмиссионных клапанов (вакуумные лампы) для очень малых электрических токов, возникающих от детекторов в их экспериментах по ядерному распаду. Резерфорд убедил его сосредоточить свое внимание на создании надежного лампового усилителя и методах регистрации и подсчета этих частиц. В счетчике использовались заполненные газом трубки Thyratron, которые являются бистабильными устройствами.

Счетчики, которые Винн-Уильямс разработала для Хита Робинсона, а затем и для компьютеров Колосса, использовали тиратроны для подсчета единиц 1, 2, 4, 8; высокоскоростные реле для подсчета единиц 16, 32, 48, 64; и более медленные реле для подсчета 80, 160, 240, 320, 400, 800, 1200, 1600, 2000, 4000, 6000 и 8000. Подсчет, полученный для каждого прохода ленты сообщений, сравнивался с предварительно установленным значением, а если оно превышало, отображалось вместе со счетчиком, который указывал положение ключевой ленты по отношению к ленте сообщений. Операторам Рена сначала приходилось записывать эти числа до того, как будет отображаться следующий счет, превышающий пороговое значение, что было «плодотворным источником ошибок», поэтому вскоре был представлен принтер.

Разработки Робинсона

Первоначальный Хит Робинсон был прототипом и был эффективным, несмотря на ряд серьезных недостатков. Все, кроме одного, недостаток "охватывающей" способности, были постепенно преодолены в процессе разработки того, что стало известно как "Старый Робинсон ". Однако Томми Флауэрс понял, что он может создать машину, которая генерирует ключевой поток в электронном виде, так что основная проблема сохранения синхронизации двух лент друг с другом будет устранена. Так возник компьютер Colossus.

Несмотря на успех Колосса, подход Робинсона все еще был полезен для решения некоторых проблем. Были разработаны улучшенные версии, получившие прозвище Питер Робинсон и Робинсон и Кливер в честь универмагов в Лондоне. Дальнейшим развитием идеи стала машина под названием Супер Робинсон или Супер Роб. Разработанный Томми Флауэрс, этот имел четыре каркаса для размещения четырех лент и использовался для прогонов глубин и "шпаргалок" или атак с известным открытым текстом.

Ссылки и примечания
Библиография
Последняя правка сделана 2021-05-23 04:39:56
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте