第二次世界大战情报安全:破译Enigma密码机

我们都曾听说过被称为”Enigma”的德国密码机,这很大程度上因为有关它的传奇故事被写成了小说并搬上了大银幕–讲述”计算机科学之父”艾伦•图灵在二战期间破译德国Enigma密码机的电影-《模仿游戏》最近获得了奥斯卡提名。

我们都曾听说过被称为”Enigma”的德国密码机,这很大程度上因为有关它的传奇故事被写成了小说并搬上了大银幕–讲述”计算机科学之父”艾伦•图灵在二战期间破译德国Enigma密码机的电影-《模仿游戏》最近获得了奥斯卡提名。

Enigma密码机

在二次大战期间,图灵与其他数学家同事(还有语言学家、埃及考古学家、象棋棋手甚至填字游戏编译者)一样,专为位于布莱切利园的被称为”政府代码曁密码学校”工作,作为英国的情报和密码破译中心,旨在发明众多能够拦截和破译敌方通讯内容的方法。

Enigma作为最复杂的一种密码机,确保纳粹海军舰队和地面部队的通讯安全,同时也被认为根本无法破译。然而,来自波兰和英国的密码破译专家设法找到了一种能破译Enigma电文的方法,在二次大战中让反希特勒同盟国获得了显著的优势(根据丘吉尔和艾森豪威尔的说法,是’决定性的优势’)。

想要了解Enigma的工作原理,点击链接或访问YouTube观看相关视频:

在打电文时,接线员在键盘上每打一个字母,产生的信号将会通过包含多个带接触元件的转子的电网进行传输,随后代替的字母将会出现在仪表板上,而这个字母将被用于加密电文中。转子则会在每次输入后转动,下一次打同一个字母时将会被编码成另一个不同的字母。

“密码炸弹”密码分析机的发明让我们能对Enigma的电文进行持续破译。这是难以置信的科学和分析性研究加上德国人犯的一些错误最终所实现的成果。

“密码炸弹”密码分析机的发明让我们能对Enigma的电文进行持续破译。这不仅源于难以置信的科学和分析性研究,同时也得益于德国人在使用Enigma时所犯的一些错误–同时也来源于在密码破译专家对含未知单词的原文本进行破译时,对雷达探测和特种作战过程中产生的一次性密码本以及相关机器进行分析而实现的成果。

有关Enigma的故事能给我们带来哪些启示呢?现在看来,机器本身在情报安全方法方面并不足为奇。同时,我们从这个故事中学到汲取了一些经验:

1. 不要过分沉溺于自己的绝对技术优势。纳粹有充足的理由相信Enigma密码机无法被攻破,但同盟国却发明自己的破译机,其强大的功能足以分析任何密码机设置并破解密码以破译电文。德国人根本无法料想到同盟国能取得如此大的技术飞跃。而当代密码学领域的”密码炸弹”机则是:量子计算机。

2.在一个精心设计的情报保护方案中,有时候很难预测哪个环节会成为”最弱的一环”。由于无法将源电文内的字母与其在加密电文中的对应字母直接匹配,因此这看起既像一堆杂乱无章的乱码,又没有合适的解决方案,但有一种方法可以将无效键进行机械地分类:尽管所有选项都徒劳无获,但至少源电文中的一个字母能与加密电文中对应的字母相匹配。

3. 编码者总是不遗余力地将字母键设计得更复杂。对于普通用户而言,这一建议适用于密码生成。在二战期间,由于在专为德国海军而修改的密码机(又称”海军Enigma”)中新加入了一个转子,使得同盟国整个密码破译专家智囊团的破译工作在长达半年时间里陷入停滞。但在从一艘沉没的潜艇俘获该修改版密码机后,专家们才从重新开始了破译工作。正如你从我们的密码检验服务中所看到的,有时候一个单字符就可能大大增加破解密码的耗时。

4. 人为因素起到了关键作用,甚至在处理复杂系统时也依然如此。我们无法确定同盟国到底是真的成功破译了Enigma,还是德国接线员的细小错误以及屈指可数的疏忽大意所导致。另一方面,’人为因素’的解释也可能是德国指挥官用来辩解的理由:否认Enigma被破译是因为同盟国方面的技术能力。

5. 情报安全的绝对优势是把双刃剑。对于同盟国的指挥官而言,最具挑战的任务是如何以一种方式来使用从Enigma破译电文中所获得的信息,前提条件是不会影响到他们从破译Enigma中所拥有的优势。有时候,组织特种作战行动是为了掩盖胜利的真正原因(例如,在攻击护卫舰之前让一架飞机飞过战场,或故意泄露敌方情报部门存在’有价值内线’的信息)。必要时也必须放弃作战(有一次,同盟国不得不让考文垂遭受德国轰炸机的持续轰炸,就好像同盟国指挥官根本不知情一样)。

我们每天都在增强技术并提高计算机运算能力,但使用和保护信息的基本原理依然没有很大的变化,因此学习过去的有益经验依然对于如今的信息安全工作大有好处。

如果你对Enigma真的很感兴趣的话,我们推荐两部电影-《拦截密码战》(编剧:汤姆•斯托帕德)或《模仿游戏》(艾伦•图灵传记电影),同时也可以读一下尼尔•斯蒂芬森的科幻小说《编码宝典》。此外,网上还有一些密码机模拟器—例如,这个就是基于出色的Excel老版本做的。

提示