有時, 金槍魚密碼機發送端的操作員會愚蠢地對兩條信息使用相同的轉子位置進行加密。在布萊切利莊園, 這被稱為 “ 深度” ( depth) , 它通常來源于傳輸過程中出現的問題。

“深度” 很容易被發現, 因為兩次通信使用的指示符 ( 破譯時轉子的初始位置) 是相同的。

所幸蒂爾特曼是個不錯的猜詞玩家。每從一條信息中猜出一個詞時, 蒂爾特曼就把它放在認為是正確的位置上, 再和混合序列 ( 此序列是兩條密文相加所得) 中的字母相加。如果猜對了, 那么第二條信息的一個明文片段就會像魔術一樣顯現出來。最終蒂爾特曼找到了足夠多的局部詞段, 從而意識到每條信息的長短篇幅都是一致的, 也因此成功解密出整段信息。最重要的是, 他將所得的一段明文與密文相加, 找出了用于加密信息的 4 000 個字符左右的密鑰。

然而, 破譯出一條信息和掌握金槍魚密碼機的工作原理相比, 還相距甚遠。1942 年 1 月, 塔特成功從蒂爾特曼的密鑰中推斷出了金槍魚密碼機的工作原理。這是第二次世界大戰中最令人震驚的密碼破譯工作之一。

塔特發現, 金槍魚密碼機的密鑰生成方式, 是將兩個不同的字符串相加, 而每一串字母都是由轉子轉動時產生的。5 個轉子組成一組, 每個轉子對應生成字母電傳編碼中的一位, 最終組合成一個字符串。塔特以希臘字母 χ 命名這組轉子為 “ χ 轉子” 。另一組 “ ψ 轉子” 同樣生成另一個字符串 ( 見圖 16) 。12 個轉子中剩下的那兩個叫作馬達轉子, 用來調節其他轉子的運轉。雖然金槍魚密碼機比恩尼格瑪密碼機要復雜得多, 不過多虧了塔特, 這種新型機器最終也一覽無遺地呈現在我們面前。塔特的秘密推論挽救了無數人的生命, 但是直到他 2002 年去世, 也未獲得應有的榮譽。由于需者方知原則, 即便是布萊切利莊園里那些日常破譯金槍魚通信的人員也沒有意識到塔特的重要貢獻和作用。

在塔特弄清了密碼機的機械原理之后, 圖靈開始著手金槍魚密碼機的破譯工作。

了解機器如何運轉是一回事, 而掌握破譯日常通信的能力則是另外一回事。從 8 號木屋調過來才幾個星期, 圖靈就想出了一種僅僅使用紙筆和橡皮就能操作的方法來破譯日常通信。用布萊切利莊園簡潔的行話來說, 他的這個發明被稱為圖靈法。和圖靈發明的破譯恩尼格瑪密碼機的方法類似, 圖靈法也提供了破譯人員破解信息所需的轉子信息。圖靈法是破譯金槍魚密碼機的關鍵方法。

塔特對圖靈法略感不屑, 稱其 “ 更偏藝術性而缺少精確性” 。塔特說: “ 這種方法依賴于洞察力和人的直覺。” 塔特自己很快就發明了一種可以由巨人計算機高速執行的破譯方法, 不過他還是借鑒了圖靈法的核心設計, 也就是圖靈發明的叫作 “ 增量處理” ( δ, 同樣來源于希臘字母) 的方法。它是一個橫向相加的過程, 比如對ABCD 4 個字母進行增量處理, 就是將 AB 相加、 BC 相加、 CD 相加, 最終生成 3 個字符。可能有人認為, 用這種方式把加密信息中的字母加在一起只會變得更加混亂, 但圖靈證明增量處理實際上揭示了原本隱藏的信息。

很快, 羅伯茨和其他破譯人員就開始在實際工作中使用圖靈法。

7 月到 10 月期間, 他們幾乎破譯了從金槍魚密碼機試運行網絡上截獲的每一條信息。通過圖靈法, 破譯人員可以計算出每個金槍魚密碼機轉子周圍許多可調針腳的位置 ( 每個針腳可產出一個單獨位,0 或是 1) , 這時, 他們唯一還需要破解的信息就是這 12 個轉子在信息初始時所處的位置。而德國人早已好心地通過 12 個名字的指示符把這些信息給泄露了出來。與海豚密碼的指示符不同, 金槍魚密碼的指示符在傳輸時沒有加密———這是德國人犯下的一個令人難以置信的錯誤。

一直到 1942 年 10 月, 德軍才發現并最終制止了這種愚蠢的做法, 但為時已晚。羅伯茨和同伴破譯金槍魚密碼機的時間已經足夠長, 再加上圖靈法的幫助, 他們完全有能力繼續破譯工作。英國郵政總局的工程師按照塔特提供的圖紙制作了金槍魚密碼機的復制品。從此, 數以百萬計的德軍明文信息被破譯出來。“ 在早期 (1942 年年中到 1943 年年中) , 圖靈法是我們唯一的武器,” 羅伯茨說, “ 我們用它破解了數千條超機密的信息。這樣的情況以前從來沒有發生過, 即使是恩尼格瑪密碼機也沒有。多虧了圖靈、塔特和蒂爾特曼, 我們才能獲悉希特勒和他的高級官員每天都在想些什么, 在早餐時說了些什么。這從根本上改變了戰爭的性質。”

到 1942 年年底, 德軍就不再讓金槍魚密碼機破譯人員的工作如此輕松了。圖靈法的使用需要 “ 深度” , 但是隨著金槍魚密碼網絡的擴張, 其安全性變得更強, “ 深度” 也變得更少。幸運的是, 塔特在 1942 年年底前又靈機一動, 將圖靈關于 “ 增量處理” 的理念和他自己的一些真知灼見相結合, 提出了一種不需要 “ 深度” 的破譯方法。借助圖靈法和偶爾獲得的 “ 深度” , 破譯人員可以跟得上轉子針腳模式的改變; 而使用塔特的方法可以獲知每一條信息起始時轉子的位置。這樣就只剩最后一個障礙。塔特的方法需要基于大批量的計算, 以人類的計算能力, 破譯一條信息需要 100 年之久! 塔特怯怯地向馬克斯·紐曼介紹了自己的破譯方法。馬克斯·紐曼在 1942 年年中放棄了劍橋大學的教職, 轉而來到布萊切利莊園接受挑戰, 他在破譯金槍魚密碼機工作上花費了相當大的精力。紐曼建議使用高速電子計數器來將必要的計算過程機械化。

這是個絕妙的主意! 紐曼回想之前在劍橋大學的時候, 卡文迪許實驗室的科學家使用電子電路來計算放射性排放。他靈機一動, 意識到這些先進的電子技術可以應用于破譯金槍魚密碼機這一非同尋常的問題, 密碼破譯人員即將見證電子計算機的誕生。

數據派THU獨家福利！

點點為數據派THU的粉絲們爭取了3本贈書福利！歡迎小伙伴兒在下方留言區暢談對《圖靈傳》的看法，我們將為點贊數最高（截止到2022年12月19日早8點）的3位讀者免費送上此書~小編會聯系你們哦！（之前獲得過贈書的粉絲不能參與）