Heath Robinson (Codeknacker) - Heath Robinson (codebreaking machine)
Heath Robinson war eine Maschine, die von britischen Codeknackern an der Government Code and Cypher School (GC&CS) in Bletchley Park während des Zweiten Weltkriegs bei der Kryptoanalyse der Lorenz-Chiffre verwendet wurde . Dies erreichte die Entschlüsselung von Nachrichten in der deutschen Fernschreiberchiffre, die von der Lorenz SZ40/42 Inline-Chiffriermaschine produziert wurde. Sowohl die Chiffre als auch die Maschinen wurden von den Codeknackern "Tunny" genannt, die verschiedene deutsche Fernschreiber-Chiffren nach Fischen benannten . Es war hauptsächlich eine elektromechanische Maschine mit nicht mehr als ein paar Dutzend Ventilen (Vakuumröhren) und war der Vorgänger des elektronischen Colossus-Computers . Es wurde von den Wrens , die es betrieben, "Heath Robinson" genannt , nach dem Karikaturisten William Heath Robinson , der immens komplizierte mechanische Geräte für einfache Aufgaben zeichnete, ähnlich wie (und etwas älter) Rube Goldberg in den USA
Die funktionale Spezifikation der Maschine wurde von Max Newman erstellt . Das wichtigste technische Design war die Arbeit von Frank Morrell an der Post Office Research Station in Dollis Hill im Norden Londons, während sein Kollege Tommy Flowers die "Combining Unit" entwarf. Dr. CE Wynn-Williams von der Telecommunications Research Establishment in Malvern produzierte die schnellen elektronischen Ventil- und Relaiszähler. Der Bau begann im Januar 1943, der Prototyp wurde im Juni nach Bletchley Park geliefert und diente kurz darauf erstmals zum Auslesen des aktuellen verschlüsselten Datenverkehrs.
Da der Robinson etwas langsam und unzuverlässig war, wurde er später für viele Zwecke durch den Colossus-Computer ersetzt , einschließlich der Methoden, die gegen die 12-Rotor Lorenz SZ42 Online-Fernschreiber-Chiffriermaschine (Codename Tunny, für Thunfisch) verwendet wurden.
Statistische Methode von Tutte
Die Grundlage der Methode, die die Heath-Robinson-Maschine implementierte, war Bill Tuttes "1+2-Technik" . Dabei wurden die ersten beiden der fünf Impulse der Zeichen der Nachricht auf dem Geheimtextband untersucht und mit den ersten beiden Impulsen eines Teils des Schlüssels, wie er von den Rädern der Lorenz-Maschine erzeugt wurde, kombiniert . Dazu gehörte das Lesen von zwei langen Papierschleifen, von denen eine den Geheimtext und die andere den Schlüsselbestandteil enthielt . Indem das Tastenband um ein Zeichen länger als das Nachrichtenband gemacht wurde, wurde jede der 1271 Startpositionen der 1 2 Sequenz mit der Nachricht verglichen. Für jede Startposition wurde eine Zählung erstellt und bei Überschreitung einer vordefinierten „Sollsumme“ ausgedruckt. Die höchste Zählung war am wahrscheinlichsten diejenige mit den richtigen Werten von 1 und 2 . Mit diesen Werten könnten Einstellungen der anderen Räder versucht werden, alle fünf Radstartpositionen für diese Meldung zu brechen . Dadurch konnte dann die Wirkung der Komponente des Schlüssels entfernt und die resultierende modifizierte Nachricht mit manuellen Methoden in der Testery angegriffen werden .
Bandtransport
Das "Bettgestell" war ein Riemenscheibensystem, um das zwei endlose Bandschleifen synchron getrieben wurden. Dies geschah zunächst über ein Paar Kettenräder auf einer gemeinsamen Achse. Dies wurde auf einen Antrieb durch Reibscheiben umgestellt, wobei die Kettenräder die Synchronität beibehielten, als festgestellt wurde, dass dies weniger Schäden an den Bändern verursachte. Bei kürzeren Bändern wurden Geschwindigkeiten von bis zu 2000 Zeichen pro Sekunde erreicht, bei längeren Bändern nur 1000. Die Bänder wurden an einem Array photoelektrischer Zellen vorbeigeführt, wo die Zeichen und andere Signale gelesen wurden. Mögliche Bandlängen auf dem Bettgestell waren 2000 bis 11.000 Zeichen.
Bandlesen
Die perforierten Bänder wurden photoelektrisch an einem "Gate" gelesen, das so nahe wie möglich am Kettenrad angebracht war, um den Effekt gedehnter Bänder zu reduzieren. Aufeinanderfolgende Zeichen auf dem Band wurden von einer Batterie von zehn Fotozellen gelesen, eine elfte für die Kettenradlöcher und zwei zusätzliche für die "Stop"- und "Start"-Signale, die zwischen dem dritten und vierten sowie vierten und fünften Kanal von Hand gestanzt wurden.
Kombigerät
Dies wurde von Tommy Flowers von der Post Office Research Station in Dollis Hill im Norden Londons entworfen. Es verwendete thermionische Ventile (Vakuumröhren), um die Logik zu implementieren. Dies beinhaltete die boolesche "exklusive Oder" -Funktion (XOR) beim Kombinieren der verschiedenen Bitströme. In der folgenden " Wahrheitstabelle " steht 1 für "wahr" und 0 für "falsch". (In Bletchley Park waren diese als x bzw. • bekannt.)
| EINGANG | AUSGANG | |
| EIN | B | A ⊕ B |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Andere Bezeichnungen für diese Funktion sind: "ungleich" (NEQ), " Modulo 2 Addition" (ohne Übertrag) und "Modulo 2 Subtraktion" (ohne 'Borrow'). Beachten Sie, dass Modulo-2-Addition und -Subtraktion identisch sind. Einige Beschreibungen der Tunny-Entschlüsselung beziehen sich auf Addition und andere auf Differenzierung, dh Subtraktion, aber sie bedeuten dasselbe.
Die Kombinationseinheit implementierte die Logik der statistischen Methode von Tutte . Dies erforderte, dass das Papierband mit dem Chiffretext an allen möglichen Startpositionen gegen ein Band getestet wurde, das die Komponente der Lorenz-Chiffriermaschine enthielt, die von den entsprechenden zwei Chi- Rädern erzeugt wurde . Eine Zählung wurde dann von der Gesamtzahl der aus 0 s erzeugt wird , mit einer hohen Anzahl eine größere Wahrscheinlichkeit , dass die Startposition der Anzeige chi Tastenfolge ist korrekt.
Zählen
Wynn-Williams hatte an der Cambridge University für seine Arbeit am Cavendish Laboratory bei Sir Ernest Rutherford promoviert . 1926 hatte er einen Verstärker mit thermionischen Ventilen (Vakuumröhren) für die sehr kleinen elektrischen Ströme konstruiert, die von Detektoren bei ihren nuklearen Zerfallsexperimenten erzeugt wurden. Rutherford hatte ihn dazu gebracht, sich der Konstruktion eines zuverlässigen Röhrenverstärkers und Methoden zur Registrierung und Zählung dieser Teilchen zu widmen. Der Zähler verwendete gasgefüllte Thyratron-Röhren, die bistabile Geräte sind.
Die Zähler, die Wynn-Williams für Heath Robinson und später für die Colossus-Computer entwarf, verwendeten Thyratrons, um Einheiten von 1, 2, 4, 8 zu zählen; Hochgeschwindigkeitsrelais Einheiten von 16 zu zählen, 32, 48, 64; und langsamere Relais zum Zählen von 80, 160, 240, 320, 400, 800, 1200, 1600, 2000, 4000, 6000 und 8000. Die für jeden Durchlauf des Nachrichtenbands erhaltene Zählung wurde mit einem voreingestellten Wert verglichen , und wenn es überschritten wurde, wurde zusammen mit einer Zählung angezeigt, die die Position des Tastenbandes in Bezug auf das Nachrichtenband angab. Die Wren-Bediener mussten diese Zahlen zunächst aufschreiben, bevor der nächste Zählerstand angezeigt wurde, der den Schwellenwert überstieg – was „eine fruchtbare Fehlerquelle“ war, sodass bald ein Drucker eingeführt wurde.
Robinson-Entwicklungen
Der ursprüngliche Heath Robinson war ein Prototyp und war trotz einer Reihe schwerwiegender Mängel effektiv. Alle bis auf einen, der Mangel an „überspannenden“ Fähigkeiten, wurden in der Entwicklung von dem, was als „ Old Robinson “ bekannt wurde, nach und nach überwunden . Doch Tommy Flowers klar , dass er eine Maschine produzieren könnte , dass der Schlüsselstrom elektronisch erzeugt , so dass das Hauptproblem zu halten zwei Bänder miteinander synchronisiert würde beseitigt werden. Dies war die Entstehung des Colossus-Computers.
Trotz des Erfolgs von Colossus war der Robinson-Ansatz für bestimmte Probleme immer noch wertvoll. Es wurden verbesserte Versionen entwickelt, die nach Londoner Kaufhäusern Peter Robinson und Robinson and Cleaver genannt wurden. Eine Weiterentwicklung der Ideen war eine Maschine namens Super Robinson oder Super Rob. Entworfen von Tommy Flowers, hatte dieser vier Bettgestelle, um vier Bänder laufen zu lassen, und wurde für Lauftiefen und "Krippen" oder Angriffsläufe mit bekanntem Klartext verwendet .
Referenzen und Hinweise
Literaturverzeichnis
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