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德國海軍的超級密碼無法破譯?計算機之父圖靈表示:我就能破解它

第二次世界大戰中,恩尼格瑪密碼是德國行動的一道有力保障,通過它的加密,德國部隊的行動就如同隱形了一樣,讓盟國無法獲知。但是沒有什麼密碼是無法破譯的,英國的艾倫·麥席森·圖靈,最終破解了密碼,然而他是如何做到的呢?

一.瘋人院里出來的圖靈

圖靈是個有名的瘋子,這是因為他行為古怪,在號稱「美國新澤西州瘋人院「」的普林斯頓高等研究所里,他是個舉止古怪的瘋子,因為他來的第一天竟然是跑來的。對,圖靈酷愛跑步,每天要跑二十公里。他來的一天就加入了馬拉松俱樂部,然後輕輕鬆鬆破了人家的記錄。

瘋人院嘛,哪有什麼教學任務?基本上就是一群「瘋子」在那裡玩玩國際象棋,做做數獨遊戲,實在是無聊了就去端著咖啡找人做研究,難怪有人說:數學家的工作就是把咖啡轉化成數學定理而圖靈,絕對是其中做的最好的那個,要知道他的圖靈機,就是這個時候研究出來的,更何況丘奇-圖靈論點了。毫不客氣的說,沒有圖靈,今天就沒得電腦用了。

可以說,圖靈聲名大噪,絕對是科學界的一個好苗子。同樣在「瘋人院」里的馮·諾依曼就非常看中這個小夥子,他給圖靈提了一個建議,給他做研究助理,年薪1500美元。能跟著科學大咖馮·諾依曼一起搞研究,還能得到指點,這是多大的榮耀和幸運啊。然而圖靈卻選擇了放棄,他要回到英國。

難道圖靈真的瘋了?其實他沒瘋,他要回去是因為此時是1939年,德國已經掀起了戰爭。圖靈琢磨,自己在美國做個助理不僅說不過去,而且有可能會被英國軍隊一紙徵兵令給叫回去上前線。當務之急,是趕緊給自己找一個不會上前線的工作。恰好,當時英國軍情部門,正在招人。

圖靈聽聞後,立刻報名前去,很順利了他被當時瘋狂擴編的英國密碼學校,實際上這個學校是英國密碼局——40局的偽裝。它的目的很簡單,破解德國人的恩尼格瑪密碼體系。圖靈到的時候,該機構已經有一萬多人,其中包括科學家、數學家、語言學家、象棋冠軍、填字遊戲高手等等。這個機構如此之大,是因為當時的英國,已經陷入困局了。

二.英國所面臨的困局

1939年10月開始,英國所面臨的局面就越來越糟糕了。原因很簡單,德國的海下狼群在大西洋上神出鬼沒,令英國損失慘重。這些由U型潛艇所構成的獵殺隊,如同狼群一樣吞噬著英國的海上力量,威脅英國的海上交通線,這對於英國的國防構成了巨大的威脅。截止到1940年4月,英國已經被摧毀了近三百艘商船,物資損失更是無計其數。

要知道英國是一個島國,島國的優點是不易遭受對方的襲擊,大海就是英國的防禦屏障,德國裝甲部隊再強,也不可能從海底殺過來吧?但是這種島國的缺點也十分嚴重,那就是英國本土,資源匱乏。必須要有外界資源輸入,才能維持英國的運轉。而這就需要大量的運輸船隊,不間斷的將物資送往英國。

然而現在的問題是,英國的運輸船隊,往往會遭到德國海軍的那些潛艇的襲擊。甚至於軍艦也會遭到打擊。尤其德國人在1940年6月德軍侵佔法國後,其潛艇從布雷斯特、洛里昂等法國港口進入大西洋,在西經25°-30°以西海域進行襲擊,英國人就更不好過了。

這種困局必須被打破,否則英國將會被德國人困死在英倫三島上。這也是位於白金漢郡的布萊切利莊園的英國密碼局存在的原因,因為他們要打破困局,就必須破解恩尼格瑪密碼,否則戰爭會陷入一潭死水,從此再無機會。

當時英國人已經掌握了波蘭破解恩尼格瑪密碼的方式,並以此對德國電文進行破解,他們擁有遠遠超過波蘭情報部門的人手,對於德國人增加了轉子的恩尼格瑪密碼機當然可以破解。而圖靈這個怪人的加入,更是讓破譯效率大大增加。他按照數學裡的統計學,發現了德國發報員們的個人習慣,來總結恩尼格瑪密碼的發報規律,建立了一個候選單詞庫,然後將轉子和連接線的問題分開考慮,破譯效率又大幅度增加。

同時他基於原本波蘭三傑所製造的「炸彈」的基礎上,製造了十二個轉子的炸彈,並將三台炸彈的連接板和接線相連,這樣就有了一個高兩米,長兩米,寬一米的超級炸彈。也就是我們現在所熟知的超級炸彈。

就這樣,英國人就可以破解德國大量電文。敦刻爾克時,正是圖靈的炸彈破解了德國不會從陸地進攻敦刻爾克,而是德國空軍進攻的情報。正是這條情報,讓英國人從海上撤走了被困的英法聯軍。然而僅僅是這樣還不夠,因為更為複雜的德國海軍恩尼格瑪密碼還沒有被破解。

三.因為沉船而被破解的德國海軍密碼

德國的恩尼格瑪密碼,根據不同戰區,不同軍種有不同的加密體系,其中德國海軍是做的最好的那個,因為他們的恩尼格瑪密碼機,竟然是八個轉子。這就讓英國密碼局頭疼萬分,圖靈更是無奈,他直言,除非得到一些德國海軍密碼體系的外部資料,否則他沒有任何辦法去破解德國海軍的恩尼格瑪密碼機。

圖靈的念叨或許起了作用,1941年5月8日傍晚,德國潛艇U110號接到了恩尼格瑪電文,這份電文要求他們攻擊OB318護航運輸船隊在大西洋上的坐標和擊沉它們的命令,U110號的艇長弗里茨·尤里烏斯·倫普命令U110號前往坐標,攻擊OB318護航運輸船隊。

5月9日,U110號追上了OB318,並且擊沉了兩艘商船。然而倫普竟然命令,U110號浮在水面上,他要看看英國船艦沉末的場景。然而他沒想到的是英國驅潛快艇南亭霽號,對準他們丟下了深水炸彈,U110號被迫浮上水面,附近的鬥牛犬號驅逐艦也開了過來,更是對著U110號開火,U110號瞬間失去戰鬥力。

此時倫普做了一個匪夷所思的決定,放棄潛艇,全員棄船!這個決定載入史冊,因為倫普沒有毀掉恩尼格瑪密碼機和他們的海軍密碼本。然而他沒想到的是,他的U110號並沒有沉入大海,而且英國鬥牛犬驅逐艦上的船員衝上了潛艇,他們的目標很明確,找到任何有用的東西,尤其是密碼本。

登上U110號的英國海軍士兵必須分秒必爭,因為U110號隨時可能下沉。但是他們的行動非常有價值,因為他們找到了密碼本和德國海軍的恩尼格瑪密碼機。現在圖靈所說的外部資料就這樣被英國得到了,圖靈立刻根據這份密碼本和海軍恩尼格瑪密碼機,開始分析海軍的密鑰特點,最後終於破解了德國海軍的加密體系,現在德國海軍的行動對英國已經不是秘密了。

儘管德國海軍一度懷疑自己的密碼出了問題,但是隨著美國的參戰,德軍潛艇在美國東海岸一次次得手,讓他們忘記了這件事。雖然這一度讓英國陷入了一些困難,畢竟美國運輸船隊還沒進入他們的護航區,就被德國人擊沉了。但是英國人已經贏得了,這場海上攻防戰的先機。

結語

這場密碼暗戰,最終以英國人的勝利而告終。而德國海軍還不知道他們已經被英國人徹底的破解了自己的密碼體系,還以為自己的密碼安然無恙。殊不知,圖靈已經讓他們的行動徹底曝光了。而圖靈的密碼破譯傳奇,則隨著戰爭的結束,被掩埋了。但是圖靈作為科學家的傳奇故事,則剛剛開始。

參考文獻:《超極機密》《密碼故事》《二戰時期密碼決戰中的數學故事》

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