虛擬密碼機重現二戰加密通信

為了紀念布萊奇利園的密碼破譯者Bill Tutte， virtualcolossus網站上線了一台虛擬的Lorenz SZ機器。

注[1]：William Thomas "Bill" Tutte(1917-2002)，英國密碼學家、數學家，曾在二戰中為破解洛倫茲密碼做出重要貢獻。

注[2]：布萊奇利公園(Bletchley Park)，位於倫敦西北部50里，曾經是二戰期間的密碼破譯中心

Credit：小編自截圖

我們對二戰的聽覺印象一直停留在無盡的槍聲和爆炸中，但有一種淹沒於槍炮聲中的穩定嗡嗡噪音卻對戰爭起到了至關重要的作用。發出這種噪音的是Lorenz SZ密碼機，它的出現從根本上改變了通信在戰爭中起到的作用。現在，為了紀念Bletchley密碼破譯者Bill Tutte的100年誕辰，virtualcolossus網站上線了一台虛擬的Lorenz SZ機器。

在洛倫茲機發明之前，英格瑪(Enigma)密碼機已經足夠提供前線部隊使用，但該機器需要在傳輸線路的兩端分別有兩個人操作——一人對信息進行加/解密，而另一個人負責用摩斯電碼傳輸/接收加密後的文本。後來C. Lorenz AG在柏林發明了新型電傳密碼機，型號分別為Lorenz SZ40， SZ42A 和 SZ24B。其中型號名「SZ」取自德語"Schlüssel-Zusatz"，意為「密碼設備」。

最初的勞倫茲機通過發送電脈衝來表示字母表中的字母，每一個字母可以表示為一個五位(5 bit)的編碼或者「空」。這些代碼會在紙帶上打出一系列的孔位。後來勞倫茲機用了Vernan法進行編碼，這種方法給每一串編碼賦予一系列隨機的字元，因此很難破譯。但這種加密方法的問題在於必須確保收發雙發有同一組隨機密鑰，如果不知道那些密文是隨機的哪些是有意義的，那麼即使是接收方也無法解密出有用的信息。

洛倫茲改編了Vernan的方法，創造了一種可以產生隨機碼的機器以解決這一問題。這樣只要收信方有一台同樣的機器，發送方就可以通過給出一個計算起點，並由此得到接下來的所有編碼。為了保證生成的隨機碼沒有過高的重複率，他把密碼輪的數量設定為兩組，這樣就相當於在每一個字母上疊加了兩個字母后才發送出去。為了增加更多的變化性，洛倫茲還加入了兩個動力輪以改變第二個密碼輪轉動的頻率。於是便誕生了我們所見到的這台標誌性的機器。做出改進後的密碼可能組合數量增加到10的170次方種，比宇宙中的粒子總和還要多。

儘管從未見過這種密碼機的真容，但Tutte推測出，密電中這些無意義的字元串是由12個獨立的密碼輪和一系列的開關轉化而成的。通過這一過程，文字內容將有160億種可能的組合。在破譯如此艱難的情況下，布萊切利園招收了各行各業的人才——尤其是數學家們。在對這些密碼進行研究後，Tutte成功解析了洛倫茲系列密碼機的加密過程並加速了德國密電的破解，對戰爭產生了逆轉性的影響。

布萊切利園的團隊是當時最多元化的團隊，其中有50%以上的女性。在布萊切利園的密碼破譯過程還創造了世界上最早的幾台計算機之一——「巨人」(Colossus)。阿蘭·圖靈曾用「圖靈方法(Turingery)」破譯了勞倫茲碼，這是電子設備第一次被用來改變政治和戰爭的局勢，同時也奠定了現代加密理論的基礎。

現存於世的四台勞倫茲SZ42密碼機沒有一台能夠正常工作。而這台虛擬的勞倫茲機則對公眾歷史教育有重大意義，同時也給了一些復古加密通信的愛好者們自己編碼的機會。

用這台虛擬的機器，你可以親眼觀看文字轉變為密碼的過程。你可以手動旋轉密碼輪改變代碼，或者用Auto-text自動完成加密。最後的結果將以原始指令的方式呈現：Ein代表開，Aus代表關。在這個過程中你可以摘掉密碼機的外殼並觀察內部的運作原理。

# 在線虛擬密碼機鏈接：Lorenz

本文譯自 wired，由譯者 下弦の月 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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