摘要：巅峰是德国军方使用恩尼格码机，1940年英国用炸弹机破解——这第四代密码宣告结束。

上期说到第三代密码，维吉尼亚密码，这期我们说第四代密码。

第四代密码是在第三代密码的基础上产生的。

巅峰是德国军方使用恩尼格码机，1940年英国用炸弹机破解——这第四代密码宣告结束。

01

前提

在英国主导破译工作的是图灵，众所周知：图灵是个天才。

严格来说他是个数学家，二战的时候他在英国密码破译机构布莱切利园工作。

布莱切利园就在距离伦敦80公里地方，这个地方选的有讲究：

离伦敦近，80公里不算太远，方便联络伦敦。

另外，它又在城郊，比较隐蔽。

布莱切利园，现在是旅游景点

布莱切利园是英国最高级别密码破译中心，也可以说盟军最高的破译中心。

当时德军的好多消息，都是被这个机构破译的，然后传给盟军共享的。

它1939年，也就是二战爆发后投入使用。

最初只有几百人，后来战争进入白热化，必须破译大量德军信息，这几百人的算力不够，就增加到了1万人。

然后，1万人还不够，图灵又造了50台炸弹机——暴力炸弹机。

这个炸弹机，属于计算机器，但不叫计算机，还不算。

可以简单理解为计算器，你算9999乘以9999999，很麻烦，计算器一会儿就算出来了。

炸弹机，在密码德军破译中起到了关键作用。

那炸弹机是怎么工作的？

炸弹机

要理解它，还要从头说起。

炸弹机主要是对付德国的恩尼格玛机的。

恩尼格玛机也是机器，准确来说它是加密机器。

咱之前说过维吉尼亚加密法：

一套英文字母，弄26套加密方式；

第一套往后移一位，比如a移到b；

第二套就移两位，a移到c……

单独用一套加密方式，用频率分析法可以破解。

用好几套，就难了。

比如我发个lucky，幸运的，就这个5个单词我用5套方法加密。

而且我还要随机，我不会选第1、2、3、4、5套，我把26套跟抓阄一样，随机抓，我抓到7，9，4，13,21，那我就用这几套。

维吉尼亚密码表

但是这个随机，并不是选套数，5，9，8，21这样的套数。

他们是用单词，比如随机选个单词yes：

y是第二十五个字母，e是第五个，s是第19个；

那么加密就用第25套，第5套，第19套，加密方式。

这个单词yes就是钥匙——密码学上最重要的概念，从此以后所有的密码破译，都要找钥匙。

刚刚我们回顾了第三代维吉尼亚密码的加密方式。

后来维吉尼亚密码被破解了，利用信息里的重复。

虽然你可以随机选几套，但是你发的消息里如果有重复的单词，或者字母，比如比较常用的and，在你的信息里重复了6次，那么就有可能在密文里出现重复。

在密文里，有一两个，或者两三个and被加密成相同的字母组合。比如LIN，那么LIN就会重复。

字母也是，你的信息里有好几个A，那么第一个a和第二个a可能被加密成不一样的字母，但第三个第四个第五个A不好说了，就很可能被加密成一样的字母。

钥匙是关键

那为啥会重复？

因为咱们平时用的语言都是有重复的，语言本身它就是有常用词，常用字，这是第一点；

另外钥匙长度有限，你得循环用。

比如钥匙是yes这个单词，它就3个字母，那你的信息如果有20个字母，从第四个字母开始，你又要用第二十五套加密方式了。

如果你这20个字母里有重复内容，比如第四个和第11个字母都是A，那第四个和第11个字母间隔是6，等于yes循环2圈了，它们都用第25套加密。

别人一看，这中间间隔是6，就可以推测出你这个钥匙长度是6的因数——要么是2，要么是3。

确定钥匙长度后，就把第1个，第4个，第7个，第11个字母列出来，这些字母都是同一套加密方式——

接着频率分析法就可以上场了。

频率分析法，字母使用频率

你可能会说，那我把这个钥匙弄长点，不让它循环行不行？

可以，但是太麻烦了。

比如你的消息是100个字母，你设置钥匙的长度是100，那就是你消息的每个字母都对应一套加密方法。

这你得编个密码本，你同志手里还得有这个密码本。

你俩都从张家村出发，出发时都拿着密码本还行。

如果你俩不在一个地方，你编出了这个复杂的密码本，你还得想办法给你同志送一套过去。

咱们谍战剧里就反复有送密码本的桥段，其实，送的过程风险很大。

这个密码本，你让敌人得着，问题就大了。

比如一战的时候，有一艘德国巡洋舰叫马格德堡号，在波罗的海触礁搁浅。

马格德堡，城市

当时船长判断走不了，一圈敌人很快会过来，他就很着急：说咱人先走，把这个船炸了。

当时匆忙之间，一个密码本烧了，2本扔海里，第四本竟然在船上，没炸了。

后来俄国人搞到了密码本，还搞到了海里的2本，他们给了英国。

当时英国有个40号房间，里面都是顶尖破译专家，破译技术高超。

密码本都被捞到了，破译起来更是有如神助。

你可以从里面获得很多信息，不仅仅是编码规则，对方电报，甚至是对方加密人员喜欢的加密方式等等。

这就是有密码本，无论是给同志送过去，还是你自己带着，风险都大。

英国尝到甜头，之后只要俘获德国士兵，打了德国战舰呀，都得搜搜。

当时英国海底打捞都成瘾了：

无论那个国家击沉的德国潜艇，都成了英国的重点关注对象，就看上面有没有密码本。

Ai概念图

在他们的努力下，还真得到不少德国的密码本。

所以，他们就破译了许多德国绝密情报，很著名的是齐默尔曼电报事件。

这封电报是德国发给墨西哥的，说，咱俩拉着日本一起打美国。

后来英国就给美国说，你看，人家都打算打你了，你还中立。

美国：我不能让你先打我呀，我得向你宣战。

美国对德国宣战，瞬间，战局逆转：一战最终以德国失败告终。

那时候他还没用恩尼格码机。

03

第四代，机械加密

一战期间，德国在密码战中吃尽苦头。

他们就急需更高级的加密方式。

恩尼格玛机

他们国家有个人发明了一个恩尼格码机的雏形，本来这个人是打算卖的：

卖给商人，防止商业信息泄露。

商人不买，他就推销给军方——德国军方立马意识到这个东西是个好东西。

加上采购的，还有军方后来改造生产的，一共10万台，分发给各个部门。

一战之后，英国其实还一直监听德国，但到1926年，突然他们啥也听不懂了。

不仅英国，美国，俄国，波兰，都听不懂了——说明德国的密码升级了。

然而，当时同盟国处于主导地位，没太在意这事儿，想着他们还能闹什么幺蛾子。

而波兰不一样，他怕德国——急切想监测德国动向。

于是，他们截获德国的密文后就一直研究。

恩尼格玛机转轮

正好呢，法国间谍比较给力。

法国间谍策反了一个叫施密特的德国人，他很穷，又嫉妒他哥哥。

正好他哥哥是德国密码局局长，他在哥哥的安排下，也在密码局工作。

施密特在各种心理怂恿下，1931年，把恩尼格码机的使用说明书+密码机钥匙指南，卖给了法国间谍。

但是，法国人没兴趣研究，他们把信息给了波兰。

波兰开始研究。

到这里，你可能会问，这个恩尼格码机到底怎么工作的？

简单来说，可以理解为，维吉尼亚密码的升级版。

维吉尼亚密码是一个字母26套加密方式，而这个恩尼格码机有3-8个转轮，每个转轮对应26种加密方式。

8个转轮就是2000多亿种加密方式。

太过烧脑

理论上，你发一个100个字母的消息，每个字母都不会重复，你就不能用重复方法分析了。

也就是，每个字母都加密，避免钥匙重复利用。

而且机器操作，比如你要发一个字母A，传到我这儿是f，那我只要知道你用的转轮，插线板是如何设置的，我输入F就能得到A。

等于说你加密操作机器，我解密操作机器。咱俩都不麻烦了！

若是用维吉尼亚密码，加密解密都得鼓捣半天嘛。

等于说效率也提升了，破解难度也升级到天上了。

因此，德军特别自信，觉得没有人能破解。

是，但波兰人还真给破解了。

群论示范图，非当时方法

波兰的数学家，用的方式就是群论。

他们利用截获的密匙来分析，然后通过他们的数学计算，竟然琢磨出来恩尼格码机的内部结构。

当时手算，用了上千个方程，琢磨出结构后，他们还造了两台恩尼格码机，炸弹机的原型也画了图纸。

其实当时他们已经破解了恩尼格码机。

波兰人的贡献是很大的，不亚于图灵。

只不过，后来，德国改变了发送方式，他们原来琢磨出的方式不管用，而且他们也没钱造炸弹机。

后来，1939年德国要入侵波兰，波兰就把这些成果给了英国。

给了英国，就轮到图灵上场了。

电影《模仿游戏》图灵小队工作

恩尼格码机，这个机器它就可以理解为很多套加密方式，利用转轮和插线板来回转，实现加密。

但具体用哪个转轮，插线板怎么插，相当于选那几套密码、那几种方式来加密了，就像咱们前面说的钥匙。

德国人当时还编密码本，还每个月给各部门送过去，每个月都换。

密码本上说1月1号用这个钥匙，2号用那个钥匙。就等于每天都不一样。

以前是钥匙发两遍——为了确认还有更换当天随机密匙。

发两遍波兰人可以使用数学方程推理。

现在德军不发两遍了，而且把转轮增加了，复杂度增加了——波兰人的方法不管用了。

图灵，根据波兰数学家和各种其他渠道提供的恩尼格码机的结构，找到了解题方法。

图灵

图灵发现，它这个机器这么多种加密方式，那就意味着一个字母永远不可能被加密成自身。

比如，截获了一个密文单词book，那么B不会被加密成B。

那么，根据这个规律，再找到德军比较常用的词——

比如每天早上播报天气，发电报的时候总是希特勒万岁，这些叫crib。

当时团队专门收集这些词。

天气就是weather，然后找到加密片段对比，利用字母自身不能加密成自身，瞬间排除掉大量不可能的钥匙组合。

那么，可能的组合就105万种了。

105万，对人来说很多，对机器来说是可以快速试的，图灵就造了个炸弹机暴力计算了。

计算找到钥匙，接下来就容易了。

电影《模仿游戏》中的图景与炸弹机

04

后续里有故事

就这么着，英国造了很多炸弹机，破获速度也提升了。

它们对德国的动向了如指掌，人们说图灵的工作把战争提前了2——4年结束，挽救了上千万人的性命。

但是战争结束后，炸弹机被销毁了。连美国人造的都销毁了。

因为这是绝密，谁也不知道战争会不会再爆发，这个机器不能留着，万一被别人琢磨去了，不是件小事。

所以，丘吉尔下令，把机器拆了，放到燃烧炉熔毁，或者做深埋处理。

美国的也是，美国后来加入战局，英国人给他们图纸，他们也造了，还做了改进，但是战后都毁了。

现在有的，都是后来仿造的，图灵在1954去世了，谁还能画图纸？！

现在有的，都是之前见过的人口述的，然后再根据口述仿造的。

放到博物馆里，还能转动，但能不能跟当年一样工作？不知道。

布莱切利园

图灵为什么死那么早？

这又是另一个故事了，我们试着说说。

因为爱情。

图灵是个同性恋，他在1952年跟一个叫阿诺德的人相爱，图灵对这个阿诺德掏心掏肺，给钱给买礼物。

但阿诺德对图灵是全冲着钱的，他还跟他的小混混朋友说了图灵很富有，家庭情况不错。

这个小混混就去图灵家偷东西了。

偷东西被警察抓住了，警察就问，这一问就牵扯出了许多。

图灵也被问，他很坦诚，说自己跟这个阿诺德是恋人关系。

结果图灵和阿诺德就一同成了被告，英国当时不允许同性恋关系，他俩都被定罪。

当时图灵有两个选择，要么入狱，要么接受化学阉割。

图灵小时候

图灵其实都不想接受，因为他觉得自己没有罪，这是正常的感情。

如今看来确实无罪，但那时候法律不这么认为。

而且图灵也不爱耍花招，他很实在，他没请律师为自己辩护，就自己想了想，觉得还是接受化学阉割吧。

阉割就是给他注射雌性激素——雌性激素注射到男人身上就不对劲！

而且那时候激素副作用也大，图灵出现了注意力低下的状况，无法专心数学，进而引发抑郁等情绪问题等。

再加上别人都躲着他，他被人辱骂等等，他其实是敏感且骄傲的一个人，这就搞得他非常不快乐。

到后来经常谈到死亡，最后就用氰化物自杀了。

这样的天才，当时英国政府就没有秘密的帮他一下？

不知道。

图灵的苹果

当时图灵之所以接受化学阉割，是因为他不能进监狱，他有工作要做。

他还在给政府鼓捣密码，他很喜欢这种工作，如果他去监狱了，他怕这个事他就做不成了。

而且他还在做数学生物学的研究——这个研究是混沌理论的基础。

他要是不死，能给世界做多大贡献！

而且他自始至终都没做错什么。

可是英国很奇特的一点是，定罪之后，就不让他研究密码了，就不让他参与这个事儿了。

心理学家说一个人遇到世界偏见，处于旋涡之中时，得有个定心丸。

如果政府说，你每天还得来，鼓捣密码，我们需要你！

那么图灵就能专心到自己擅长的地方，他就不会想到死这一层。

即便想到，也有事情给他拉回来。

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所以，就有人推论说，图灵是被暗杀的，他知道太多了——《真相捕捉》这部英剧，不是说：

知道太多，不安全。

那到底是不是这么回事？

不知道。不确定。

反正我得到的启发就是，别那么敏感，该干啥干啥，天塌不下来。

人们都针对我的时候，我得活着，我坚持个几年，事情就不一样了。

我嘎了，后面的好事就轮不到我了。

来源：宝妈丽丽在修行一点号