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Colossus:在沈默中揭開秘密——密碼分析的開拓之旅

2024-01-22科學

1943年, Dorothy Du Boisson 熟練地操作著Colossus Mark 2電腦。優雅傾斜的控制台上設定著勞侖茲密碼機的"銷"(或稱為"凸輪")模式。而 Patricia Davis 則專註地調整著右側的紙帶傳送裝置,也被稱為"床架"。Colossus是由英國密碼破譯者在1943年至1945年間研發的一套電腦系統,用於輔助破解勞侖茲密碼的密碼分析工作。Colossus使用熱電子閥(即真空管)進行布爾邏輯和計數運算。因此,雖然Colossus的編程是透過開關和插頭而非儲存程式進行的,但它仍被視為世界上第一台可編程的電子數碼電腦。Max Newman對Colossus的密碼分析需求進行了詳細規定,並在1943年由Thomas Flowers、Sid Broadhurst、Bill Chandler、Arnold Lynch、Allen William Mark Coombs和Harry Fensom這些才華橫溢的人設計和實施了Colossus,作為多利斯山郵局研究站訊號組的一部份。

1994年,由Tony Sale領導的團隊在Bletchley Park開始了一座Colossus的重建工作。在這張2006年的照片中,Tony監督著已經完成的機器,而Phil Hayes則在控制台旁協助破解一條密文資訊。

Colossus的重建工作

恩尼格瑪密碼機(德語:Enigma,又譯恩尼格密碼機、啞謎機、奇謎機或謎式密碼機)是一種用於加密與解密檔的 密碼機 。確切地說,恩尼格瑪是對二戰時期 納粹德國 使用的一系列相似的 轉子機械 加解密機器的統稱,它包括了許多不同的型號,為 密碼學對稱加密 演算法的 流加密 。

20世紀20年代早期,恩尼格瑪密碼機開始套用於商業,一些國家的軍隊與政府也使用過該密碼機,密碼機的主要使用者包括 第二次世界大戰 時的納粹德國。

Lorenz SZ42 德國密碼機

Lorenz SZ42 德國密碼機-帶蓋子

雖然Colossus II相比於嚴格的特定應用程式電腦更具靈活性,但它仍以極其有限的方式"編程",而Atanasoff-Berry電腦(ABC)則早在1942年春天就完成,比Colossus在1943年底完工要早一年多。雖然ABC並非嚴格的專用電腦,它也並非具備完全的可編程性。ABC的目標套用涵蓋了多個領域,其中包括:

A. 多重相關
B. 曲線擬合
C. 最小平方法
D. 振動問題,包括振動拉曼效應
E. 電路分析
F. 彈性結構分析
G. 許多彈性問題的近似解
H. 量子力學問題的近似解
I. 力學、天文學和量子理論的微擾理論

透過控制台上的按鈕和開關,ABC附帶的"指令集"可供呼叫。因此,它是一台早於Colossus的電子數碼電腦,具備一定程度的"可編程性",展現出令人振奮的創意潛能。

ABC指令集

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