破譯軍事密碼

“第一次世界大戰(zhàn)是化學(xué)家的戰(zhàn)爭，第二次世界大戰(zhàn)是物理學(xué)家的戰(zhàn)爭，未來的世界大戰(zhàn)如果發(fā)生———那將是數(shù)學(xué)家的戰(zhàn)爭。”而二戰(zhàn)中的破譯密碼，無疑是“數(shù)學(xué)家的戰(zhàn)爭”的一次預(yù)演。

二戰(zhàn)功臣為何沉默不言

１９４０年８月１３日，德國法西斯向英國發(fā)起了“鷹式行動”。這天，德國空軍一共出動了１４８５架次轟炸機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)，英國皇家空軍只出動了約７００架次戰(zhàn)斗機(jī)攔截。８月１５日空戰(zhàn)再起，德國空軍共出動了１７８０架次轟炸機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)，被擊落７６架；皇家空軍戰(zhàn)斗機(jī)出動９７４架次，損失３４架。這一天戰(zhàn)斗如此慘烈，史稱“黑色星期四”。此后，德國空軍每天都派出大量飛機(jī)對英國的空軍機(jī)場和飛機(jī)工廠進(jìn)行空襲。但皇家空軍每天只派少量飛機(jī)抵御占壓倒優(yōu)勢之?dāng)场Ｓ澥總兡筒蛔×耍u皇家空軍總是那么吝惜自己的兵力。這種批評隨著德國飛機(jī)從９月５日開始的對倫敦的大轟炸而達(dá)到了憤慨的程度。從９月８日至１４日的７天中，德軍對倫敦進(jìn)行了晝夜２４小時(shí)的連續(xù)空襲，整個(gè)倫敦滿目瘡痍，兩千多平民喪生，一萬多平民受傷。

９月１５日中午，德軍約有４００架轟炸機(jī)和７００架戰(zhàn)斗機(jī)向倫敦蜂擁而來。英國皇家空軍終于發(fā)威了，以１７個(gè)飛行中隊(duì)投入戰(zhàn)斗。德國人招架不住，調(diào)頭逃竄。戈林元帥惱羞成怒，集中力量進(jìn)行第二次攻擊。難以置信的是，英國讓２０個(gè)中隊(duì)的飛機(jī)傾巢出擊?熏幾乎沒有一個(gè)德機(jī)編隊(duì)能夠完整地到達(dá)目標(biāo)，也沒有一個(gè)德機(jī)編隊(duì)能完整地返回基地。這一天，史稱“不列顛戰(zhàn)役日”。但是，皇家空軍的勝利似乎反而證明了國內(nèi)批評者的正確，他們指責(zé)說：“為啥這么保守？我們早該贏了。”

當(dāng)時(shí)，英國皇家空軍戰(zhàn)斗機(jī)總指揮官是休·卡思沃·道丁空軍上將。“不列顛戰(zhàn)役日”取勝后，人們還是不放過他，但他緘默無言。年底他被調(diào)離了指揮職位。又過了一年，他被塞進(jìn)了退休人員名單。這位頑強(qiáng)的將軍默默地接受了屈辱。為什么道丁不為自己的地位和聲譽(yù)而辯解呢？因?yàn)樗麩o權(quán)使用他掌握的惟一的辯護(hù)證據(jù)。那時(shí)，除了道丁，全世界只有英國首相溫斯頓·丘吉爾和另外少數(shù)幾個(gè)人知道他為什么采用這樣的戰(zhàn)略，但他們同樣無法為道丁辯護(hù)，因?yàn)檫@涉及英國最高的國家機(jī)密———“超級”情報(bào)。

原來，希特勒制定的渡海登陸英倫三島的戰(zhàn)斗計(jì)劃，有一個(gè)先決條件：它必須在９月２７日以前實(shí)施。只有在這之前，英吉利海峽的風(fēng)向和潮流才有利于渡海。而要渡海作戰(zhàn)，必須掌握制空權(quán)。為此希特勒要求戈林在９月１７日前把英國的空軍力量吸引出來予以摧毀。但是其如意算盤被英國的“超級”情報(bào)所掌握。丘吉爾和道丁等人制定了相應(yīng)的戰(zhàn)略：盡一切可能保存皇家空軍的實(shí)力。而９月１５日過后，是到了向德國顯示實(shí)力的時(shí)候了。由于英國空軍在“不列顛戰(zhàn)役日”的勝利，９月１７日希特勒決定無限期推遲登陸英倫三島的“海獅”計(jì)劃，英國保住了。

“超級”情報(bào)來自英國的密碼分析人員。１９２８年的一天，波蘭情報(bào)人員從海關(guān)查到一臺嶄新的密碼機(jī)，這就是德國人吹噓的“恩尼格瑪”。波蘭人弄清了其中３個(gè)密鑰輪的內(nèi)部接線關(guān)系和一塊接插板的構(gòu)造后，把郵件照原樣封好交給了德國大使館。隨后波蘭情報(bào)部門從波茲南大學(xué)調(diào)來３名數(shù)學(xué)家，進(jìn)行破譯研究。１９３２年法國情報(bào)部門通過間諜得到了德國“恩尼格瑪”的操作規(guī)程、兩個(gè)月的密鑰表以及可同密文對照的一些電報(bào)明文，并把這些情報(bào)的副本都交給了波蘭情報(bào)部門。到１９３４年，波蘭人已把破譯“恩尼格瑪”做了改進(jìn)，法國情報(bào)部門知道后，便邀英國人參加進(jìn)來。從１９３９年７月２５日起，法、波、英三國情報(bào)部門商討合作破譯“恩尼格瑪”。當(dāng)時(shí)波蘭人正在研制一種名為“炸彈”的機(jī)器，一臺“炸彈”可模擬６臺“恩尼格瑪”。

神秘的布萊奇利莊園

１９３９年７月，英國情報(bào)部門在倫敦北面約８０公里的一個(gè)名叫布萊奇利的地方征用一所莊園。一個(gè)月后，英國的“政府代碼和密碼學(xué)校”遷移至此，校長是阿利斯泰爾·丹尼斯頓海軍中校。在丹尼斯頓的領(lǐng)導(dǎo)下，破譯“恩尼格瑪”，研制英國式“炸彈”的工作在這個(gè)莊園開始運(yùn)作。丹尼斯頓物色了高手奈杰爾·德格雷和英國最好的數(shù)學(xué)家來完成這一任務(wù)。其中包括后來成為當(dāng)代計(jì)算機(jī)科學(xué)巨匠的艾倫·圖靈，當(dāng)時(shí)他才２７歲。

在布萊奇利莊園中，圖靈第一次認(rèn)識了“恩尼格瑪”。１９４０年１月，他到法國拜訪了那些流亡中的波蘭密碼工作者，回來后，圖靈把波蘭人的“炸彈”與他早先在美國普林斯頓大學(xué)進(jìn)行的數(shù)學(xué)研究結(jié)合起來，他的英國式的“炸彈”就是這樣誕生的。為了使德軍的電報(bào)明文中出現(xiàn)布萊奇利莊園所希望的詞，英國人想了各種方法。例如先派飛機(jī)把重要航道上的某個(gè)燈光浮標(biāo)炸毀，然后注意截收途經(jīng)此處的德國艦艇發(fā)出的無線電報(bào)，其中必有Ｌｅｕｃｈｔｂｏｊｅ（燈光浮標(biāo)）一詞。此外德軍的常用詞，如軍銜、職務(wù)等，以及德語中的常用詞，如ｅｉｎｓ（一個(gè)），對破譯也是相當(dāng)有用的。德國人的自作聰明也幫了布萊奇利莊園的忙。他們規(guī)定在一個(gè)月內(nèi)，密鑰輪的排列順序不得重復(fù)。這就使得英國人不必對已發(fā)現(xiàn)在月內(nèi)使用過的排列順序再做測試。有時(shí)德國人把一份電報(bào)既用“恩尼格瑪”又用其它易破譯的密碼加密，分別發(fā)給不同的單位，這就給布萊奇利莊園送上了一份“同文密報(bào)”。

圖靈的“炸彈”事實(shí)上是一臺體積龐大的計(jì)算機(jī)。布萊奇利莊園的第一臺“炸彈”于１９４０年春投入使用，此后德軍的一些絕密情況，對于英國人來說，已是一本可讀的書了。到１９４１年末，布萊奇利莊園已經(jīng)有了１２臺“炸彈”。到１９４３年３月，增加到６０臺。就同美國人把破譯日本人密碼而獲得的情報(bào)稱為“魔術(shù)”一樣，英國人把他們破譯所得的情報(bào)稱為“超級”。１９４２年下半年，“超級”情報(bào)幫助蒙哥馬利將軍率領(lǐng)的英國第八團(tuán)軍在北非的阿拉曼戰(zhàn)役中反敗為勝，打敗了人稱“沙漠之狐”的德軍元帥隆美爾。

第一臺“電子計(jì)算機(jī)”的誕生

１９４０年到１９４１年，德國軍方又先后啟用了兩種新的密碼機(jī)。一種是西門子－哈爾斯克公司制造的Ｔ５２，德國人稱之為“密碼電傳機(jī)”；另一種是洛倫茨公司制造的ＳＺ４０（后來改進(jìn)為ＳＺ４２），德國人稱之為“密碼附加器”。

ＳＺ４０／４２是一種附加在普通電傳機(jī)上來實(shí)現(xiàn)密碼功能的裝置，希特勒同他的高級將領(lǐng)之間的絕密通信，就是用它來加密的。布萊奇利莊園給這種密碼起了一個(gè)代號叫金槍魚。對于Ｔ５２，布萊奇利莊園也給它或它所實(shí)施的密碼起了一個(gè)代號：“鱘魚”。由于用Ｔ５２加密的情報(bào)主要通過電纜傳送，而這些通信電纜又遠(yuǎn)在英國人的控制范圍之外，捕捉“鱘魚”的難度更大。

在二戰(zhàn)中保持中立的瑞典，出于對自身安全的考慮，加上德國所用的電纜又通過其境內(nèi)，倒是對Ｔ５２密碼進(jìn)行了破譯研究。最值得一提的事情是，１９４１年春瑞典人通過破譯得知，德軍將于６月２５日或６月２６日進(jìn)攻蘇聯(lián)。他們把這個(gè)重要情報(bào)通知給路過瑞典首都斯德爾摩的英國駐蘇大使，這位大使到莫斯科后就把它傳給斯大林。遺憾的是，斯大林不相信英國人。

布萊奇利莊園破譯“金槍魚”的契機(jī)，出現(xiàn)在１９４１年８月３０日。這天維也納的一名德國密碼操作員用ＳＺ４０／４２向他在雅典的一名同伙發(fā)出了一份長達(dá)四千多個(gè)字符的密電。當(dāng)他好不容易完工時(shí)，對方發(fā)來了回電：“我沒有全部收到，請?jiān)侔l(fā)一次！”這名精疲力盡的操作員竟然違反操作規(guī)程，用原來的密鑰輪起始位置把這份冗長的密電又發(fā)了一次。這個(gè)破天荒的錯誤，使英國人得到了同樣內(nèi)容的明文在同一密鑰設(shè)置下加密的兩份長密電。這兩份密電在詞間空格、標(biāo)點(diǎn)符號上發(fā)生了差別，特別是明文正文前的ＳＰＲＵＣＨＮＵＭＭＥＲ（電報(bào)編號），在拍發(fā)后一份密電時(shí)被縮寫為ＳＰＲＵＣＨＮＲ。

布萊奇利莊園的高級密碼分析員約翰·蒂爾特曼分析了這兩份密電。他對它們做了模２下的數(shù)位對數(shù)位的減法（其實(shí)就是加法），從而消去了密鑰數(shù)，破了密電。利用這個(gè)長密鑰數(shù)，他們推測出這種密碼機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造。但是大約花了３個(gè)月的工夫，布萊奇利莊園在這方面仍毫無進(jìn)展。于是這個(gè)任務(wù)放到了劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)家比爾·塔特面前。塔特確信轉(zhuǎn)輪式密碼機(jī)的密鑰數(shù)總會表現(xiàn)出某種周期性，根據(jù)那兩份密電最開頭的１２個(gè)看來無意義的字母ＨＱＩＢＰＥＸＥＺＭＵＧ，他估計(jì)這種密碼機(jī)應(yīng)該有１２個(gè)密鑰輪。再根據(jù)布萊奇利莊園得到的其它“金槍魚”密文，這１２個(gè)字母位置中的１１個(gè)，每個(gè)都出現(xiàn)過２５個(gè)不同的字母，剩下的一個(gè)位置上，只出現(xiàn)過２３個(gè)不同的字母。因此，塔特估計(jì)密鑰數(shù)應(yīng)該表現(xiàn)出長度為２５×２３＝５７５的周期性。于是他把密文中每個(gè)５位二進(jìn)制數(shù)的第一位數(shù)字取出來，以５７５個(gè)為一行，分成７行，上下對齊進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)在斜方向上有許多重復(fù)。這意味著應(yīng)該把周期長度設(shè)得小一些。于是塔特以５７４個(gè)二進(jìn)制數(shù)字為一行，結(jié)果令人欣喜。塔特找到了破譯ＳＺ４０／４２的門。

到１９４２年初，布萊奇利莊園對ＳＺ４０／４２的內(nèi)部構(gòu)造已了如指掌，并請郵電部研究室造出了一臺模擬機(jī)，破譯每天用“金槍魚”加密的密文。由于工作量很大，從１９４３年３月開始到當(dāng)年年底，一臺命名為“巨人”的電子計(jì)算機(jī)在布萊奇利莊園裝配成功，“巨人”成功地破譯了ＳＺ４０／４２密電。１９４４年６月，又一臺“巨人”在布萊奇利莊園建成。到１９４５年二戰(zhàn)結(jié)束時(shí)，已有１０臺“巨人”屹立在布萊奇利莊園。它們一共破譯了約六千三百萬字符的德國高層密電。特別是在諾曼底登陸戰(zhàn)役中，由“巨人”獲得的“超級”情報(bào)，不但提供了德軍關(guān)于這次戰(zhàn)役的全部命令，而且使盟軍得知德軍對他們欺騙戰(zhàn)術(shù)的全部反應(yīng)。此后從希特勒與根舍·馮·克魯格將軍發(fā)生的爭吵，到希特勒在柏林地下室發(fā)出的“絕命電”，全在盟軍掌握之中。難怪有人說，布萊奇利莊園提供的“超級”情報(bào)使戰(zhàn)爭提早兩年結(jié)束。

長期以來，美國人一直說是他們于１９４６年建造了世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)，英國人一直沒有異議，因?yàn)椴既R奇利莊園，包括“巨人”，都是最高機(jī)密。直到１９７４年，根據(jù)英國的保密法規(guī)，這一段歷史解禁，才揭開了布萊奇利園在密碼史上的光輝一頁，“巨人”也隨之公諸于世。現(xiàn)在英國人常說：“世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)，不是美國的埃尼阿克，而是英國的‘巨人’。”△

（原載《讀者導(dǎo)報(bào)》）