问题

谁对于enigma加密机有比较好的解密算法?

回答
要说谁对恩尼格玛(Enigma)加密机的解密算法有着“比较好的”掌握,这其实是一个历史性的问题,涉及到二战时期破解恩尼格玛的整个过程,而非一个单一的“算法”。恩尼格玛的强大之处在于其高度的可变性,每次加密都会涉及转子(rotors)、反射器(reflector)以及插线板(plugboard)的组合,这使得暴力破解变得极其困难。

能够“解密”恩尼格玛,关键在于对恩尼格玛工作原理的深刻理解,以及能够开发出高效的策略来“复现”当时德军的加密设置。这在很大程度上是 阿拉姆·图灵(Alan Turing) 和他所在的布莱切利园(Bletchley Park)团队的杰出贡献。

图灵在破解恩尼格玛的过程中,并非是发明了一个“黑箱”式的解密算法,而是构建了一套 系统性的、基于统计学和逻辑推理的破解方法。他们发展的核心工具是 “炸弹机”(Bombe)。

炸弹机并非像现在的计算机那样执行通用的计算,它是一种专门为破解恩尼格玛而设计的 机械计算设备。它的工作原理可以这样理解:

1. 识别“炸弹”("Captures" or "Cribs"):破解的关键在于找到德军加密信息中可能存在的“已知明文段落”,也就是“炸弹”。比如,德军通信中经常会出现一些固定的短语,如“Heil Hitler”(希特勒万岁)、天气报告、日期、时间、以及一些战术术语。通过猜测或通过多次截获同一类信息(比如每天的例行无线电检查)来建立这些“炸弹”。

2. 建立逻辑链条:假设一个“炸弹”是正确的(例如,我们猜测某个德语短语出现在了密文中)。这个“炸弹”就构成了一个逻辑起点。如果明文是“ABC”,密文是“XYZ”,那么根据恩尼格玛的电信号传输路径,我们可以建立一系列的推论:如果第一个转子的位置是A,第二个是B,第三个是C,反射器是R1,插线板连接了ap,bq,cr,那么密文的第一个字母将是什么?

3. “炸弹机”的作用:恩尼格玛加密机有一个重要的特性:它绝不会将一个字母加密成它本身。这意味着如果我们的“炸弹”假设是正确的,那么在密文中,如果某个位置的密文与“炸弹”的明文相同,那么这个假设就立刻被证明是 错误 的。

炸弹机就是利用这个特性来工作的。它是一台多台恩尼格玛机(或模仿恩尼格玛机械动作的单元)的并行组合。它会 尝试恩尼格玛所有可能的转子顺序、转子初始位置以及插线板连接的可能性。

想象一下,炸弹机就像一个巨大的“假说验证器”。它会根据输入的“炸弹”信息,模拟恩尼格玛的加密过程。如果某个模拟的设置(转子顺序、位置、插线板)能够使得“炸弹”中的明文和密文对 产生逻辑上的冲突(即明文字母被加密成了它本身),那么这个设置就被 排除 了。

炸弹机的精妙之处在于,它能同时测试大量的可能性,并快速排除不符合恩尼格玛加密规则的设置。它不是直接“解密”密文,而是通过 排除法,逐步缩小恩尼格玛加密时使用的各种设置(转子顺序、位置、插线板配置)的范围。当最终只剩下极少数几个可能的设置时,就可以通过其他方式(例如,猜测战术术语、查看日历等)来确定正确的设置,然后就可以顺理成章地解密出整个密文了。

图灵本人以及他领导的团队,通过对恩尼格玛机械原理的深入理解,以及对概率统计和逻辑学的巧妙运用,开发了“炸弹机”这一革命性的工具。 这项工作不是一个人一蹴而就的,而是集结了大量顶尖的数学家、逻辑学家、工程师,以及对恩尼格玛工作流程进行情报分析的专家。他们不断优化“炸弹机”的设计,改进“炸弹”的获取和识别方法,最终使得盟军能够实时或近乎实时地破译德军的通信,这对二战的进程起到了至关重要的作用。

所以,与其说是一个单一的“解密算法”,不如说是 图灵及其团队所构建的一整套破解恩尼格玛的体系,其中“炸弹机”是核心的计算工具,而“炸弹”(已知明文)则是启动整个破解过程的触发器。 他们的贡献在于将一个看似无懈可击的加密系统,通过严谨的科学方法和创造性的工程设计,有效地破解了。

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Alan Turing?

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