密碼學家如何找出解密恩尼格碼的關鍵？

原標題：密碼學家如何找出解密恩尼格碼的關鍵？

1939年10月14日凌晨，在夜色的籠罩下，一艘編號為U47的德國潛艇悄無聲息地浮出水面。艇長普里恩用望遠鏡瞭望四周，向全體艇員宣告道：我們已經到達英國海軍斯卡帕灣基地了。緊接著，他一聲令下，三枚魚雷以30節的航速射向前方的龐然大物。只聽一聲沉悶的爆炸聲，29000噸的英國皇家海軍「皇家橡樹」號戰列艦應聲沉沒，海面上烈焰衝天濃煙滾滾，艦上包括英國皇家海軍第二艦隊司令在內的24名軍官和809名士兵，就這樣在睡夢中葬身海底。1939年9月3日，也就是英國「皇家橡樹」號被擊沉的一個月前，英國剛剛對德宣戰。然而作為「日不落帝國」，這個老牌的海上霸主，英國認為德國艦艇無論如何也跨不過防守嚴密的英吉利海峽。因此在蘇格蘭以北建立了斯卡帕灣海軍基地，切斷了德國出入北海的必經之路。那麼這樣一個堅不可摧的堡壘，為什麼卻被U47號潛艇輕易拿下了呢？

英國海軍皇家橡樹號

德國強大的密電技術，讓它的潛艇來無影去無蹤，同時同盟國絞盡腦汁也沒能破譯。為什麼德國能擁有牢不可破的密電技術呢？這還得從一戰時期說起。在1914年末，一戰西線的戰事轉變為長期的戰壕戰，對陣雙方，英法和德國都紛紛用上了戰地通信，這時候，德國的通信兵們發現，他們常常能收聽到戰壕那頭英國人的電波，這下，竊聽和破譯密電才開始受到重視。德國建立了專門的監測與密碼分析部，同時在全國尋找懂密電的專業人才，就是在這個時候，德國海軍部收到了一封來自柏林的信。我手裡拿的是這封信的中文翻譯的一部分。寄信的人是德國的電氣工程師亞瑟.謝爾比烏斯。信中寫道：我為一種加密機申請了專利。這台機器可以避免任何字母的重複性替代規律，即使某個字母出現上百次，替代的序列也無規律可循……即使機器落入敵人手裡，機器上的密電也不可能被破譯，因為要破譯它，必須知道預設的密鑰。這段話聽起來十分專業。關鍵在於即使加密機落入敵人手裡，密碼也不可能被破譯。寄信人為什麼會如此自信呢？

恩尼格碼機

這就是一台恩尼格瑪機，這台機器最大的奧秘就在頂端的三個圓型轉盤上，我們把它稱為轉子。每個轉子上是沒有規律的字母，這些轉子都和鍵盤相連。假設現在三個轉子顯示的字母就是我們看到的C、H、L。那麼我們在鍵盤上輸入字母A，它就會先被加密成C、然後是H、最後是L。那麼這時候A就被替換成了L。那麼如果我再次輸入A，得到的還是L，那不就很容易被破譯嗎？當然不是。恩尼格瑪機最神奇的地方在於，每次輸入時，都至少會有一個轉子轉動。例如如果轉動的是第三個轉子，那麼同樣輸入A，這次得到的就是M。即使恩尼格碼機落入他人手裡，如果不知道轉子是如何設置的，同樣破解不出密碼。恩尼格瑪機的發明者謝爾比烏斯在信里寫道，如果轉子數量加到7個，就會產生60億種可能的組合，如果加到13個，就會產生100億種組合。如果繳獲者要通過一個個嘗試的方法破解7個轉子的密碼，在100台機器同時運轉的情況下，要花費5.8年。這對於戰場來說就相當於是不可能被破譯的密碼。恩尼格碼機很快就被投入了戰場，並在二戰時期成了德國海軍戰無不勝的秘密武器。然而這台德國人引以為豪的密碼機，就真的沒有破解的方法嗎？

恩尼格碼機的轉子

原來，為了讓接收信息的人知道今天的密鑰是什麼，德軍發電報的人會把密鑰重複兩遍，寫在每封信開頭。密鑰也就是三個轉子的起始位置。我們還是以這張圖為例，如果我要給你發封電報，那麼今天電報開頭的六個字母就是CHLCHL。 波蘭的數學家雷傑夫斯基正好抓住了這個漏洞。雖然開頭的六個字母會經過加密，但雷傑夫斯基通過研究這六個重複兩遍的密鑰，找到了其中的規律。雷傑夫斯基如有神助，通過漏洞找到了破譯恩尼格碼的方法。他甚至研究出了一種能夠破譯恩尼格碼的機器，取名為「炸彈」。這下，波蘭就能看懂德國的密電了。

雷傑夫斯基

然而破譯德國密電的喜悅並沒能持續多久，因為德國也在不斷改進密電技術。1935年，德國撕毀了凡爾賽條約，開始大規模擴張軍備。為了籌備戰爭，從1935年到二戰前的1939年間，德國人從幾個方面改進，不斷加強恩尼格碼的加密能力。1939年9月，第二次世界大戰爆發。德國閃電般地襲擊了波蘭，波蘭滅亡，它對於恩尼格碼的研究也就此終止了。前面我們說過，波蘭是當時歐洲公認的密碼破譯強國。既然波蘭再無力破譯恩尼格碼，那麼這個納粹德國引以為傲的王牌密電碼，真的就無解了嗎？同盟國軍真的就只能眼睜睜看著納粹德軍肆虐下去嗎？

有接線板的恩尼格碼機

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