生時捍衛兩千萬人生命,死後挽救5萬人名譽,圖靈的布萊切利公園

最近在家整理遊記,突然翻起了幾張照片,給大家分享一下。

2019年我去了兩次英國,天空島、尼斯湖、湖區、巴斯、巨石陣……其實這些都不是我的菜。我真正喜歡的地方只有一個——考文垂附近的布萊切利公園,一切都是因為一個人——

生時捍衛兩千萬人生命,死後挽救5萬人名譽,圖靈的布萊切利公園

艾倫·麥席森·圖靈(Alan Mathison Turing) 1912.6.23-1954.6.7

看過電影《模仿遊戲》的人應該對他並不陌生。在二戰期間,圖靈以及他的團隊,破譯了德國電文加密設備恩尼格馬(Enigma)機以及更高級更復雜的洛倫茲(Lorenz)機,從而掌握了德國軍隊部署的核心情報,在斯大林格勒保衛戰、諾曼底登陸等關鍵戰役中發揮了不可替代的作用。

通過推算,因為對德軍情報的掌握,圖靈和他的團隊至少挽救了200萬平民和士兵的生命,致使第二次世界大戰提前兩年結束,避免了1400萬至2100萬人遇難。

為了親眼目睹一下他創造了這些奇蹟的地方,我來到了圖靈破解密碼的地方——考文垂附近的布萊切利公園Bletchley Park。

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布萊切利公園位於英國英格蘭中部的考文垂東南約40公里的Milton Keynes。在1938年至1946年之間,這裡曾經是英國最重要的情報機構之一的“政府密碼學校(Government Code and Cypher School, GC&CS)”的所在地。圖靈曾在這裡做出了一生最傑出的成就——幫助整個世界贏得了反法西斯戰爭的勝利。

帶著對圖靈深深的仰慕,我們來到了布萊切利公園,去探尋那個被深深隱藏了幾十年的秘密。

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布萊切利公園最早是一座私人宅邸,環境特別好。畢竟,情報工作人員的壓力比現在的碼農還要高,不給好點兒的

從1939年二戰爆發直至戰爭結束,在整個大西洋上,前後共有5882艘運輸船沉沒,其中相當一部分部分是被德軍的潛艇擊沉的。大量人員、物資的損失使英國、蘇聯在抵抗德國進攻的時候力不從心。

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在布萊切利公園門口有一艘德國U型潛艇的模型。整個二戰期間,德國共建造了1040條潛艇。這些“沉默的殺手”

而大洋上每一條潛艇的位置、動向,都是由德國海軍參謀部直接向其下達的,使用的方法是加密無線電報。有別於傳統的各種加密方式,德國人發明了一臺設計精妙的機器——恩尼格馬機。

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目前在布萊切利公園陳列的恩尼格馬機複製品。

恩尼格馬機最早是一個德國的民間發明,因其昂貴的造價致使其根本沒法應用於實際應用。但其後來被軍方發現,並用于軍事信息的傳遞,一下便使德國的軍事加密技術甩開了盟軍好幾條街。

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鐵皮頂,紅磚牆。像這樣的小屋在布萊切利公園有十幾個,每一個小屋都執行著一項專門的秘密任務。

布萊切利公園中不同的部門被稱為HUT(小屋),每一個Hut都負責不同的工作。其中Hut3負責聽報,每天能收到德國軍方數以百計的電報,但是誰發的?發給誰?什麼內容?誰都不清楚。德軍的“閃擊戰”依然在歐洲大陸肆虐,大洋中的沉默殺手依然將無數的船隻擊沉……

這時,圖靈帶領的Hut8小組(德國海軍恩尼格馬機破解小組)該閃亮出場了(此處應有掌聲)。

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位於布萊切利公園Hut8中圖靈的辦公室,非常簡陋,夏暖冬涼。

其實早在1939年德軍入侵波蘭之前,波蘭情報部門就曾經獲得過一臺恩尼格馬機,並將仿製品交給了盟友英國。同時,他們也將自己的破解成果交給了英國。但隨著1939年-1940年中德國軍方對設備使用方法的更改,使得波蘭人的工作全失效了。這時就需要新的破解方法。

整個密碼加密/破解的過程極其枯燥,我用一些好理解的方式簡單來介紹一下破解的原理。

恩尼格馬機的基本工作原理是“密碼機”+“密鑰”。密碼機就是上面我們看到的恩尼格馬機(同時還有Lorenz機、C-36機等密碼機),密鑰就是密碼機每日的初始設置方式,就好像密碼鎖,只有調對了密鑰密碼機才能出正確的結果。我來說說這兩方面的內容。

1、恩尼格馬機。

這個機器是一個機械結構的設備,每按下一個按鍵,通過機械的運動和電路的接通,機器上方的背光鍵盤上就亮起一個字母。由於每一次按鍵都會導致內部的機械轉輪發生轉動,導致同一個按鍵每次按都會產生不同的結果。這就導致傳統的“字母替換破解密碼”的方式無效了。

2、密鑰。

密鑰相當於密碼本,德軍每個月都會下發新的密碼本到所有持有機器持有者的手裡。密鑰的內容就是設備的初始設置方式。恩尼格馬機有三個轉輪和26個接線口,通過調整這些設施的位置,可以產生很多種組合。那麼具體有多少種呢?


150738274937250 種組合(150萬億)


換句話說,如果只有恩尼格馬機,沒有密鑰(密碼本)的話,如果一種設置一種設置的嘗試(世稱"暴力破解"),直到嘗試出正確的設置。

假設一秒鐘可以驗證一種設置正確與否,那麼驗證出150738274937250種設置需要……三萬年。

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一萬年顯然不夠

而且時代在進步,技術在發展啊……

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後期恩尼格馬機又升級了,轉子的數量從3個升級為陸軍型的6個和海軍型的8個,那麼就不止150萬億種組合了。(

這時,圖靈提出一個觀點:機器造成的問題需要用機器來解決。

於是,在消化了波蘭人設計的暴力破解機的原理之後,結合自己24歲時提出的ACE機概念,圖靈設計出了自己的破解機——Bombe

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真實的Bombe,比電影中的機器小很多(拍攝於布萊切利公園)。

其實這個機器還是用最簡單的“窮舉法”暴力破解,也即是轉子每轉一圈就算是嘗試了一種組合方式。原則上,這種組合也需要上萬年的時間才能破解某一天的電文……

但是,做事嚴(Si)謹(Ban)的德國人犯了一個錯誤。

德國人的電文最後總會加上一句“希特勒萬歲(Heil Hitler)……

那麼就是說,只要去嘗試最後幾個字母,就完全可以反推出前面電文的正確設置。就好像做數學題,給你題目和結果,讓你推導其中的過程,難度自然下降了好多。一下子,組合的可能性從最多的150萬億種下降到了10萬種左右。如果機器一秒鐘可以嘗試一種組合的話,那麼最多三個小時就可以破解當天的密鑰。

就這樣,德國人的密電文在盟軍面前被扒的連褲衩都不剩了……

通過對Bombe的不斷改進以及不停的新增(最多時11臺Bombe機器同時破解),Lorenz機、C-35、C-36機等都被一一破解,破解時間也被大大縮短了。

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瑞典發明的C-36密碼機,結構也非常精密(圖片來自於Wikipedia,我在布萊切利公園死活沒找到這個機器)

此時,德軍的每一次部隊部署、每一條潛艇的位置乃至每天的天氣預報都被盟軍一一掌握了。

這時,圖靈他們遇到了一個更大的難題。

如何利用這些情報。

如果德國人發現情報被洩漏,肯定會更改密碼機,那麼之前的工作又前功盡棄了。

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布萊切利公園附近的考文垂因其是重要的工業城市,歷經德國空軍的多次轟炸。其實圖靈的團隊早就掌握了其動向,但是為了保密,一直沒有對考文垂市提出預警。(圖片來源於網絡)

生時捍衛兩千萬人生命,死後挽救5萬人名譽,圖靈的布萊切利公園

考文垂大教堂迄今仍保持著其被轟炸後的樣子,以供後人憑弔這段歷史。(2019年4月拍攝於考文垂大教堂)

經過科學的論證,縝密的推導,布萊切利公園的數學家們建立了數學模型,用科學的方式來計算如何用最小的代價去獲得最大的勝利。由此,才有了阿拉曼戰役中的蒙哥馬利;斯大林格勒保衛戰中的鐵木辛哥、諾曼底登陸中的艾森豪威爾、突出部作戰中的喬治·巴頓……

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當然,也許還有平安格勒保衛戰中的李雲龍

根據圖靈設計的Bombe原理,英國在1948年,由曼徹斯特大學牽頭,率先搞出了世界第一臺存儲-編程計算機——Baby。也就是我們所說的“電腦”。

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Baby復原品,拍攝於曼徹斯特“英國工業博物館”。

二戰結束後,布萊切利的故事一直都是英國的最高機密之一,直到1974年,部分內容才被逐漸披露。而此時,圖靈已經逝世了20年了。

對於圖靈的死,有很多種說法。但他作為一個同性戀,生活在那樣一個時代,註定會是一個悲劇的結尾。1952年,他因同性戀獲罪,在被迫接受了化學閹割之後,於1954年6月年的42歲生日前不久,他吃了一口含有氰化物的蘋果,死在了家中。他的死到底是自殺,還是像他母親說的是一次意外,至今也沒有定論。

他死後60年的2013年的平安夜,艾倫·圖靈獲得了英女王的皇家赦免。

2015年,他的家人牽頭,開始為所有曾經因同性戀獲罪的人請願。

2017年1月31日,艾倫·圖靈法頒佈,49000多因“同”獲罪的人得到了赦免,挽回了名譽。

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英國前首相溫斯頓·丘吉爾在自己的回憶錄中對他的評價是:“他為這場盟軍打贏納粹德國的戰爭作出了最大的貢獻(made the single biggest contribution to Allied victory in the war against Nazi Germany.)”


寫在最後:

在參觀布萊切利公園的時候,還發生了一個有趣的小事兒。

我一直在拍Vlog,拍拍這裡拍拍那裡。

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看到Bombe的原理體驗,自然不能放過,一邊試一邊拍。

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這時,旁邊的一位老先生看到我在用手機拍這個原理,打趣的說:

“啊!這兒有個間諜,要學我們的機密!不過你來的有點兒晚了。”

我一看,老先生故作很認真的樣子,他旁邊的老太太已經笑的合不攏嘴了。

“噓……”我做了一個噓聲的手勢,我很認真的看著他,“我是從70年前穿越過來的,別和別人說。”

“哦哦,好好好,我一定保密。”說罷,老先生拍拍我的肩膀,“好好玩兒哈。”

誰說英國人不苟言笑,這不挺愛開玩笑的嘛。


最後,昨天是兒子出生一百天大慶,在網上舉辦了一個雲“百歲宴”。謝謝所有給孩子祝福的朋友們,也祝所有困於囹圄中的朋友:

吃好喝好,好好養膘~


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