Машина «Хит Робинсон»: Взлом шифра «Туни» во время Второй мировой войны.
Heath Robinson (codebreaking machine)
Вторая мировая война: "Heath Robinson" – электромеханическая машина британских криптографов Блетчли-парка для взлома шифра Lorenz ("Tunny"). Предшественник Colossus.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Устройство, использовавшееся британцами во Второй мировой войне
Device used by the British in WW II
Heath Robinson – это машина, использовавшаяся британскими криптоаналитиками в правительственной школе кода и шифров (GC&CS) в Блетчли-парке во время Второй мировой войны для криптоанализа шифра Лоренца. Это позволило расшифровывать сообщения, созданные немецкой телепринтерной машиной Lorenz SZ40/42 для потокового шифрования. Как сам шифр, так и машины были названы "Tunny" криптоаналитиками, которые называли различные немецкие телепринтерные шифры в честь рыб. Это была преимущественно электромеханическая машина, содержащая не более пары десятков вакуумных ламп, и являлась предшественницей электронного компьютера Colossus. Она получила название "Heath Robinson" от сотрудниц Женского вспомогательного военно-морского корпуса (Wrens), которые её обслуживали, в честь карикатуриста Уильяма Хита Робинсона, который рисовал невероятно сложные механические устройства для простых задач, похожие (и несколько предшествующие) на машины Руба Голдберга в США.
Heath Robinson was a machine used by British codebreakers at the Government Code and Cypher School (GC&CS) at Bletchley Park during World War II in cryptanalysis of the Lorenz cipher. This achieved the decryption of messages in the German teleprinter cipher produced by the Lorenz SZ40/42 in line cipher machine. Both the cipher and the machines were called "Tunny" by the codebreakers, who named different German teleprinter ciphers after fish. It was mainly an electro mechanical machine, containing no more than a couple of dozen valves (vacuum tubes), and was the predecessor to the electronic Colossus computer. It was dubbed "Heath Robinson" by the Wrens who operated it, after cartoonist William Heath Robinson, who drew immensely complicated mechanical devices for simple tasks, similar to (and somewhat predating) Rube Goldberg in the U. S.
Функциональные требования к машине были разработаны Максом Ньюманом. Основное инженерное проектирование выполнял Фрэнк Моррелл на исследовательской станции почтового отделения в Доллис-Хилле, Северный Лондон, а его коллега Томми Флауэрс спроектировал "Комбинирующий узел". Строительство началось в январе 1943 года, прототип машины был доставлен в Блетчли-Парк в июне и вскоре после этого впервые использовался для расшифровки текущего зашифрованного трафика. Поскольку Heath Robinson был несколько медленным и ненадежным, позже он был заменен компьютером Colossus для многих целей, включая методы, использовавшиеся против двенадцатироторной телепринтерной шифровальной машины Lorenz SZ42 (с кодовым названием Tunny, в честь тунца).
The functional specification of the machine was produced by Max Newman. The main engineering design was the work of Frank Morrell at the Post Office Research Station at Dollis Hill in North London, with his colleague Tommy Flowers designing the "Combining Unit". Construction started in January 1943, the prototype machine was delivered to Bletchley Park in June and was first used to help read current encrypted traffic soon afterwards. As the Robinson was a bit slow and unreliable, it was later replaced by the Colossus computer for many purposes, including the methods used against the twelve rotor Lorenz SZ42 on line teleprinter cipher machine (code named Tunny, for tunafish).
Статистический метод Тютте
Основой метода, реализованного машиной Хита Робинсона, была техника "1+2", разработанная Биллом Тютте. Она заключалась в анализе первых двух из пяти импульсов символов сообщения на шифротекстовой ленте и их комбинации с первыми двумя импульсами части ключа, генерируемой колесами машины Лоренца. Для этого считывались две длинные петли бумажной ленты – одна с шифротекстом, другая – с компонентой ключа. Удлинив ключевую ленту на один символ по сравнению с лентой сообщения, проверяли каждую из 1271 возможных начальных позиций последовательности "1 2" относительно сообщения. Для каждой начальной позиции подсчитывалось количество совпадений, и если оно превышало заранее заданное пороговое значение ("установленную сумму"), результат выводился на печать. Наибольшее количество совпадений указывало на наиболее вероятную позицию с правильными значениями "1" и "2". Зная эти значения, можно было перебрать настройки остальных колес, чтобы определить начальные позиции всех пяти колес для данного сообщения. Это позволяло исключить влияние компоненты ключа и подвергнуть модифицированное сообщение дальнейшему анализу вручную в Тестери.
The basis of the method that the Heath Robinson machine implemented was Bill Tutte's "1+2 technique". This involved examining the first two of the five impulses of the characters of the message on the ciphertext tape and combining them with the first two impulses of part of the key as generated by the wheels of the Lorenz machine. This involved reading two long loops of paper tape, one containing the ciphertext and the other the component of the key. By making the key tape one character longer than the message tape, each of the 1271 starting position of the 1 2 sequence was tried against the message. A count was amassed for each start position and, if it exceeded a pre defined "set total", was printed out. The highest count was the most likely one to be the one with the correct values of 1 and 2. With these values, settings of the other wheels could be tried to break all five wheel starting positions for this message. This then allowed the effect of the component of the key to be removed and the resulting modified message attacked by manual methods in the Testery.
Транспорт ленты
"Крепость" представляла собой систему шкивов, вокруг которых синхронно двигались две непрерывные петли ленты. Первоначально это осуществлялось с помощью пары зубчатых колес на общей оси. Позже это было изменено на привод с помощью фрикционных шкивов, при этом зубчатые колеса поддерживали синхронизацию, поскольку было обнаружено, что это вызывает меньший износ лент. Скорость до 2000 символов в секунду достигалась для более коротких лент, но только 1000 – для более длинных. Ленты проходили мимо массива фотоэлектрических ячеек, где считывались символы и другие сигналы. Возможная длина ленты на "крепости" составляла от 2000 до 11 000 символов.
The "bedstead" was a system of pulleys around which two continuous loops of tape were driven in synchrony. Initially this was by means of a pair of sprocket wheels on a common axle. This was changed to drive by friction pulleys with the sprocket wheels maintaining the synchrony when it was found that this caused less damage to the tapes. Speeds of up to 2000 characters per second were achieved for shorter tapes, but only 1000 for longer tapes. The tapes were guided past an array of photo electric cells where the characters and other signals were read. Possible tape lengths on the bedstead were from 2000 to 11,000 characters.
Развитие Робинсона
Оригинальный Хит Робинсон был прототипом и был эффективен, несмотря на ряд серьезных недостатков. Эти недостатки постепенно были устранены в процессе разработки того, что стало известно как "Старый Робинсон". Однако Томми Флауэрс понял, что он может создать машину, генерирующую ключевой поток электронным способом, что позволило бы устранить основную проблему синхронизации двух магнитных лент. Так началось создание компьютера Colossus. Несмотря на успех Colossus, подход Робинсона оставался ценным для решения определенных задач. Были разработаны улучшенные версии, получившие прозвища Питер Робинсон и Робинсон и Кливер, в честь лондонских универмагов. Дальнейшим развитием этих идей стала машина под названием Супер Робинсон или Супер Роб. Разработанный Томми Флауэрсом, этот аппарат имел четыре рамы для одновременной работы с четырьмя лентами и использовался для анализа глубины и проведения атак по известному открытому тексту ("колыбелей").
The original Heath Robinson was a prototype and was effective despite a number of serious shortcomings. ability, were progressively overcome in the development of what became known as "Old Robinson". However, Tommy Flowers realised that he could produce a machine that generated the key stream electronically so that the main problem of keeping two tapes synchronised with each other would be eliminated. This was the genesis of the Colossus computer. Despite the success of Colossus, the Robinson approach was still valuable for certain problems. Improved versions were developed, nicknamed Peter Robinson and Robinson and Cleaver after department stores in London. A further development of the ideas was a machine called Super Robinson or Super Rob. Designed by Tommy Flowers, this one had four bedsteads to allow for running four tapes and was used for running depths and "cribs" or known plaintext attack runs.