德军U艇部队知道恩尼格码密码机被破译了吗?

二战德军普遍采用的密码机加密技术,在当时是一种重大革新,它用机器加密的方式取代了越来密码学家编制的各种密码,极大地增加了破译的难度。这种字母随机替代的加密之后,就算是最简单的三转子恩尼格码密码机,可能的加密方式就有26x26x26=17576种,每增加一个转轮,加密方式就增加25倍。德国海陆空三军都使用了密码机,各军种之间的密码机构造略有不同,加密的秘钥更是各自成一体系,所以,和一般公众的错觉不同,盟军要破解了德军各种军兵种的秘钥,才算是破解德军的密码机加密体系。

德军U艇部队知道恩尼格码密码机被破译了吗?

U艇部队

盟军的破解恩尼格码的进程并不顺利,最早是波兰的马里安·雷耶夫斯基团队,利用间谍渠道获得的密码机构造,加上德军将要变更的秘钥重复两遍的通讯方式减少组合的可能性,他们制造了同样具有革新意义的“炸弹”解密机器,用机器解密的方式对抗机器加密,解密机在可能性较大的范围内,用穷举法(暴力破解法)尝各种组合,一度破解了恩尼格码。

但是德军的加密方式也在不断地进步,当德军改变了秘钥通知方式,并将转子改成每次从五个备选转子中挑选三个,三个月更新一次的秘钥改成一个月更新一次,波兰情报机关的资源,已经无力改进解密机,这个团队被移交给了英法,最终转移到英国的布雷契莱庄园,到了战争中后期,美国也加入了进来,共同破解德国的密码机加密。

双管齐下

1940年,当法国陷落的时候,西欧只剩下英国独立对抗德国。此时,德国U艇部队也频繁活动,屡次袭击英国的运输船。英国方面从技术和行动两个方面双管齐下。

英国情报机关继续从技术层面进行破解,他们从波兰的“炸弹”解密机以及波兰法国合作的“布鲁诺”解密机,改进出了“英国炸弹”解密机,机器的性能越来越强。

另外,英国军队的各种行动中,也兼顾了获取密码机实物、秘钥和俘虏情报方面。英国成立了哥曼德突击队,用精兵组成,用技战术高超的小型海军舰队运载,对欧洲海岸的德军守备薄弱之处发动袭击,比如在挪威罗弗敦群岛的德国海军气象站中,他们缴获了恩尼格码的秘钥和转子。

U艇本身也给英军了机会:1940年,英军的扫雷舰“格兰勒”俘获了德军U-33潜艇,英国驱逐舰“斗牛犬”俘获了U-110号。1942年,英国尼罗河分舰队俘获了U-559号潜艇。英国人在这些潜艇上找到不少秘钥和密码机装置。

U艇的措施

德国U艇的规定是,如果又被击沉和俘获的危险,则尽快销毁密码机,而且秘钥本以及重要情报是水溶性的墨水写成的,保证在危机时刻不被敌人缴获,在加上密码机本身天文数字般的加密种类,德国海军从未彻底换掉密码机,邓尼茨在他的回忆录《十年与二十天》里不无得意地提到,德国海军经常能破译盟军运输船队,商船的密码,从而屡次成功定位他们的航线,却从未提到德国海军自己的密码问题。

不过盟军很快就发现,德国U艇的加密方法,还是在不断变化的。

除了既有措施之外,德国海军密码转子越来越多,从“5选3”的三转子密码机(M3)改成成了四转子(M4)密码机,不得不说,这一改进一度让盟军对U艇部队密码的破译陷入困局。

秘钥不停地更换,盟军情报机关整理出来的U艇部队秘钥,由于一开始基本不知道德军自己的秘钥代号,他们干脆用海洋生物的名字命名,如下:

盟军代号:海豚

德军代号:本土水域,后来改为九头蛇

战争初期,德军使用的是“本土水域/九头蛇”秘钥。所有部署在“本土水域”(德国人将大西洋也算作在内)的U艇都使用,一直沿用到1941年10月5日。

盟军代号:鲨鱼

德军代号:海神

1941年10月5日起,所有大西洋和地中海的U艇都使用。德军害怕泄密,尤其是英国情报机关的破译工作。海神秘钥先是配合三个转子的密码机(M3)使用,到了1942年2月1日,改为配合4个转子的密码机(M4)。

英国“布莱奇利”破译了M3密码机的海神。然后在1942年12月曾经准时破译了三天,之后一直到1943年8月,才基本被破译,不过经常延误。从1943年9月开始,海神基本能在24小时之内破译。

盟军代号:海龟

德军代号:美杜莎

1943年6月至1944年10月,地中海地区的U艇使用的秘钥。1943年6月就被破译了。

德军U艇部队知道恩尼格码密码机被破译了吗?

美国的破解机

盟军代号:一角鲸鱼

德军代号:尼俄伯

1944年6月-25日,北海海军的U艇使用。1944年9月起,被盟军破译。

盟军代号:无

德军代号:西蒂斯

因为在波罗的海使用,并未破译。

盟军代号:逆戟鲸

德军代号:波塞冬

1943年10月-1944年8月,黑海海域的U艇使用。1943年10月就被破解了。

盟军代号:太阳鱼

德军代号:西藏

1941年9月,远东区域的U艇和补给船使用。1943年8月被破译。

这些秘钥的更换频率越来越快,从3个月到1个月,然后是一周,24小时,甚至5个小时,这就意味着盟军情报机关如果不能在更换周期里破解,之前的工作等于白费。

最后一点,U艇后来避免用密码机发送生日贺电还有诸如“元首万岁”之类的固定词组,加强保密。

盟军对策

盟军的破解机器,实际上从根本上来说,就是波兰“炸弹”的延续,美国加入之后,似乎他们改进的破解机更好些,比如美国海军的破解机,能同时模拟16台四转子的密码机运作。

在破解的算法,我们姑且可以用后世的这个术语来称呼,以阿兰·图灵为代表的盟军团队,反复改进算法的观念,可以说发展出了后世我们所称的“剪枝算法”。以各种方式排除最不可能的组合,加快破解的时间。

另外,德军的一些所谓的规定,实际上帮助了盟军的破解。

比如,在M3与M4混用的时期,曾固定M4密码机与M3通讯时,第四个转轮空置,这可能是盟军短暂破解“海神”的突破点所在。

德国规定用密码机来传输天气预报,运输日程,这种格式固定的电报也是盟军的突破点。考虑到它的机密价值不高,完全可以用其它加密方式发送。

U艇的秘钥网络,既各个分舰队,甚至各个U艇使用不同的秘钥通信,然而他们的部分电文差不多,密文却各不相同,盟军可以通过比对的方式,加快破解秘钥的进程。

德军U艇部队知道恩尼格码密码机被破译了吗?

马里安·雷耶夫斯基与阿兰·图灵

真相如何?

盟军在二战末期搜罗德国技术专家的行动中,也网罗了一些德国密码专家,从交流中得知,他们普遍认为密码机并不是不能破解的,不过他们怀疑以二战的技术水平,可能无法办到这一点。从目前的资料来看,他们对盟军的破解机感到不可思议。

至于德国海军司令邓尼茨本人,虽然在回忆录里避而不谈,不过他本人屡次对密码机的安全性表示怀疑,这可能也解释了U艇部队比起德国空军、陆军来说,对密码机的改进最积极,改变保密措施的举动,也非常积极。但是,限于当时的技术水平,密码机的转子不能无限增加,过大体积的密码机难以操纵和运输。说到底,邓尼茨不是密码专家,他在决策是还是要依赖他的情报机关。

小说和影视

《祖国》

这是虚构了德国在二战中获胜的英国小说,设定之一是:1943年,德国潜艇全部换装密码机,之后的一年里,只有14条船抵达英国,使得英国大饥荒,只得屈膝求和。这一段设定表明作者对密码破解之争的各个因素并不了解。

《模仿游戏》

相信读者看完了本文的其它部分之后,已经能明白这部众星云集的电影并不严谨。盟军的破解团队人数众多且专业素质上乘,运用了很多当时非常先进的技术和观念来破解密码。更何况,电影里团队成员的某位亲戚具体在哪个运输船队里,是什么航行,对家人也是保密的,破解团队本身也无权决定是否运用破解的情报。所以这部电影显然是瞄准了猎奇的看客和“文艺气质”的观众。

真实的历史比影视文学要复杂得多。

Der Schlüssel M Allgemeine Bestimmungen

British Intelligence in the Second World War

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