Кіріспе

Британдық-канадтық кодты бұзушы және математик.

Екінші дүниежүзілік соғыс

Екінші дүниежүзілік соғыс басталғаннан кейін Тюттенің тәлімгері Патрик Дафф оны Блетчли Парктегі (BP) Үкіметтік код және шифрлау мектебінде соғыс жұмысына ұсынды. Ол тексеруден өтіп, Блетчли Паркке барар алдында Лондонда оқу курсына жіберілді, онда ол Ғылыми-зерттеу бөліміне қосылды. Бастапқыда ол Италия әскери-теңіз флоты қолданған Хагелин шифрімен жұмыс істеді. Бұл коммерциялық түрде қол жетімді шифрлау машинасы болды, сондықтан шифрлау механизмі белгілі болды, ал хабарламаларды шифрлау тек машинаның қалай орнатылғанын анықтауды қажет етті. 1941 жылдың жазында Тютте "Балық" деп аталған жобаға ауыстырылды. Ақпарат бойынша, немістер сымсыз телепринтерлік тарату жүйелерін "Sägefisch" (тісті балық) деп атаған. Бұл британдықтарды неміс телепринтерлік шифрлау жүйесі үшін Fish кодын пайдалануға итермеледі. Туни (туна балығы) деген ат алғашқы Морзе емес байланыс үшін қолданылды, кейіннен ол Лоренц SZ машиналары мен олар шифрлаған ақпарат үшін қолданылды. Телеграф 5 биттік Халықаралық телеграф әліпбиін қолданды. 2 (ITA2). Шифрлау механизмі туралы ештеңе белгісіз болды, тек хабарламалардың алдында 12 әріптен тұратын индикатор болды, бұл 12 дөңгелекті роторлық шифрлау машинасы бар екенін көрсетеді. Сондықтан, алғашқы қадам машинаның логикалық құрылымын анықтау және оның қалай жұмыс істейтінін білу болды. Тютте осы мақсатқа жетуде маңызды рөл атқарды, және 1945 жылы Еуропадағы одақтастардың жеңісіне дейін ғана Блетчли Парк Туни Лоренц шифрлау машинасын алды. Тюттенің жаңалықтары ақырында Берлиндегі неміс жоғарғы бас қолбасшылығы (OKW) мен оккупацияланған Еуропадағы олардың әскерлері арасындағы шифрланған хабарламаларды көптеп шифрлауға әкелді және Германияның жеңілісіне, мүмкін, шешуші үлес қосты. Оқу курсында Тюттеге Касиски сараптау әдісі үйретілді, ол кілттің жиі қайталанатындай күдіктенген таңбалар санынан кейін жаңа қатар бастап, квадрат қағазға кілтті жазуды қамтиды. Егер бұл сан дұрыс болса, матрицаның бағандарында кездейсоқтыққа қарағанда таңбалар тізбектерінің көбірек қайталануы байқалады. Тютте Туни индикаторлары 11 позиция үшін 25 әріпті (J-ді қоспағанда), ал қалғандары үшін 23 әріпті қолданғанын білді. Сондықтан ол кілттің алғашқы импульсі үшін Касиски әдісін сынап көрді, 25 × 23 = 575 қайталануын пайдаланды. Ол осы кезеңмен бағандардың көп қайталануын байқамады, бірақ ол оны диагональ бойынша байқады. Сондықтан ол 574 санымен қайталап көріп, бағандарда қайталанып жатқанын анықтады. Бұл санның негізгі көбейткіштері 2, 7 және 41 екенін білген соң, ол 41 кезеңімен қайталап көріп, "қайталануларға толы нүктелер мен кресттерден тұратын тіктөртбұрыш" тапты. Алайда, кілттің алғашқы импульсі 41 кілт импульсі бар бір доңғалақтың шығарғанынан күрделірек екені анық болды. Тютте бұл компонентті кілт (chi1) деп атады. Ол осымен XOR операциясы арқылы өзгеретін, әр жаңа таңбамен өзгермейтін тағы бір компонент бар екенін және бұл оның (psi1) деп атаған доңғалақтың көбейтіндісі екенін болжады. Бұл бес импульстің әрқайсысына қатысты. Сонымен, бір таңба үшін бүкіл K кілті екі компоненттен тұрады: Блетчли Парктегі таңба импульстері x-пен, ал кеңістік импульстері •-пен белгіленді. Мысалы, "H" әрпі ••x•x ретінде кодталды. Тюттенің chi және psi компоненттерін табуына нүктелердің нүктелерден кейін келуі ықтимал, ал кресттердің кресттерден кейін келуі ықтимал болғандықтан мүмкіндік болды. Бұл неміс кілттің орнатуындағы әлсіздік болды, олар кейіннен оны жоюға тырысты. Тютте бұл жетістікке жеткеннен кейін, Ғылыми-зерттеу бөлімінің қалған бөлігі басқа импульстарды зерттеуге қосылды және бес chi доңғалағының әр жаңа таңбамен алға жылғаны және бес psi доңғалағының екі mu немесе "мотор" доңғалағының бақылауымен бірге қозғалғаны анықталды. Туни машинасының жұмысын осылай диагностикалау - криптоаналитикалық ең үлкен жетістіктердің бірі болды, және Тютте Канада орденінің офицері ретінде тағайындалған кезде оны "Екінші дүниежүзілік соғыстың ең үлкен интеллектуалды жетістіктерінің бірі" деп сипаттады.

Тюттедің статистикалық әдісі

Тунни хабарламасын шифрлауды түсіну үшін машинаның логикалық жұмыс істеуін ғана емес, сонымен қатар әрбір ротордың бастапқы орналасуын білу қажет болды. Шифрлау процесінің мақсатына жеткенде біркелкілікке қайшы келетін таңбалардың жиілік үлестірімін алу үшін шифрланған мәтінді немесе кілтті өңдейтін әдіс іздестірілді. 1942 жылдың шілдесінде зерттеу бөліміне уақытша жіберілген Алан Тьюринг шифрланған мәтін мен кілт ағынындағы тікелей келе жатқан таңбалардың мәндерін XOR операциясы арқылы қосу, біркелкі таралудан кез келген ауытқуды күшейтетінін анықтады. Нәтижедегі ағын (грек әрпі "дельта" Δ арқылы белгіленеді) айырма деп аталды, себебі XOR операциясы 2-ге модуль бойынша алумен тең. Бұл Tunny-ге қадам жасауға мүмкіндік берді, өйткені шифрланған мәтіндегі таңбалардың жиілік үлестірімін кездейсоқ ағыннан ажырату мүмкін болмаса, кілттің chi бөлігі алынып тасталған шифрланған мәтін үшін мұндай айырмашылық болмады. Бұл жағдай мына себепке байланысты болды: ашық мәтінде қайталанатын таңба болғанда және psi дөңгелектері өзгермегенде, алынған psi таңбасы нөлдік таңбаға ("/" Блетчли Паркте) тең болар еді. Кез келген таңбамен XOR операциясы жасалғанда, бұл таңбаның әсері болмайды. Ашық мәтіндегі қайталанатын таңбалар неміс тілінің ерекшеліктеріне (EE, TT, LL және SS жиі кездеседі) және телеграфшылардың сигналдың жоғалуын болдырмау үшін цифрлар мен әріптерді қайталауына байланысты жиірек кездесетін. Тюнингердің "Тунни туралы жалпы есепте" келтірілген сөздерге сәйкес: "Тьюрингердің кілттің бірлік бойынша айырмасын енгізуі (қазір ΔΚ деп аталады), оны қарапайым кілттен алуға болмайтын ақпаратты ұсынады. Бұл Δ принципі дөңгелектерді бұзу және орнатудың барлық статистикалық әдістерінің негізгі құралы болды. Бұл әдістің мәні – шифрланған мәтінмен оның барлық мүмкін комбинацияларын сынап, бастапқы ашық мәтіннің ерекшеліктерін көрсететін біркелкіліксіздіктің белгілерін іздеу арқылы кілттің chi компонентінің бастапқы параметрлерін анықтау болды. Өйткені ашық мәтіндегі кез келген қайталанатын таңбалар әрқашан • символын тудырады, ал psi дөңгелектері қозғалмаса немесе олардың қозғалуының шамамен жартысында – жалпы алғанда шамамен 70% жағдайда • символы пайда болады. Тютте ITA2 кодының толық 5 биттік таңбаларына қосымша, жеке импульстарға (биттерге) да айырмалау әдісін қолданды. Chi дөңгелектерінің тиісті таңбалар тізбегін жасау үшін chi дөңгелектерінің камералық параметрлері орнатылуы керек еді. Барлық бес chi дөңгелегінен 22 миллион таңбаны жасау мүмкін емес болғандықтан, бастапқыда ол алғашқы екеуінен 41 × 31 = 1271-ге дейін шектелді. Өз зерттеулерін Макс Ньюманға түсіндіргеннен кейін, Ньюманға шифрланған мәтін мен кілтті салыстыруға автоматтандырылған тәсілді әзірлеу жұмысы тапсырылды. Алғашқы машина Хит Робинсон деп аталды, бірақ Томи Флауэрс әзірлеген және Тютте мен оның әріптестері жазған алгоритмдерді қолданған Colossus компьютері кодтарды бұзуда одан асып түсті.

Жеке өмір және өлім

Уотерлоо университеті жаңадан ашылғандықтан, жұмыстағы мүмкіндіктерімен қатар, Уотерлоо округінің ауылдық жері Билл мен оның әйелі Доротеяға тартымды болды. Олар жақын орналасқан Монтроздың батыс ауылында үй сатып алып, табиғатта серуендеуді, Гранд өзені жанындағы бақшаларында уақыт өткізуді және олардың иелігіндегі әдемі көріністерден басқалардың да ләззат алуына мүмкіндік берді. Сонымен қатар, олар бақшаларындағы барлық құстарды жақсы білді. Доротея құмыра жасаумен әуестенген, сондай-ақ, жаяу серуендеуді ұнататын, ал Билл жаяу сапарларды ұйымдастырды. Өмірінің соңына дейін ол серуендеуді доғарған жоқ. 1994 жылы әйелі қайтыс болғаннан кейін ол Ньюмаркетке (Саффолк) қайтып оралды, бірақ 2000 жылы Ватерлооға оралды, онда екі жылдан кейін дүние салды. Ол Батыс Монтроз United зиратында жерленген.