Колосс компьютер - Colossus computer

Не путать с одноименным вымышленным компьютером из фильма. Колосс: Проект Форбин.

Колосс компьютер
Colossus.jpg
Компьютер Colossus Mark 2, управляемый Крапивница.[а] Наклонная панель управления слева использовалась для установки «штифтов» (или «кулачков») моделей Lorenz. Справа - «прикроватный» бумажный ленточный транспорт.
РазработчикТомми Флауэрс при поддержке Сидни Бродхерста, Уильяма Чендлера и для машин Mark 2, Аллен Кумбс
ПроизводительПочтовое отделение Научно-исследовательская станция
ТипЭлектронный цифровой программируемый компьютер специального назначения
ПоколениеКомпьютер первого поколения
Дата выхода
  • Mk 1: декабрь 1943 г. (1943-12)
  • Mk 2: 1 июня 1944 г. (1944-06-01)
Снято с производства1960
Отправлено единиц12
Средства массовой информации
ЦПУИндивидуальные схемы с использованием термоэмиссии клапаны и тиратроны. Всего 1600 в Mk 1 и 2400 в Mk 2. Также реле и шаговые переключатели
объем памятиНет (нет баран )
ОтображатьПанель контрольной лампы
ВходБумажная лента до 20000 × 5-битных символов в непрерывном цикле
Мощность8,5 кВт[b]

Колосс был набор компьютеры разработан британским взломщики кодов в 1943–1945 гг. для помощи в криптоанализ шифра Лоренца. Колосс использовал термоэмиссионные клапаны (вакуумные лампы) выполнять Булево и счетные операции. Таким образом, Колосс считается[1] как первый в мире программируемый, электронный, цифровой компьютер, хотя он был запрограммирован переключателями и вилками, а не сохраненная программа.[2]

Колосс был разработан Главное почтовое отделение (GPO) инженер-исследователь по телефону Томми Флауэрс решить задачу, поставленную математиком Макс Ньюман на Правительственный кодекс и школа шифров (GC&CS) в Bletchley Park. Алан Тьюринг использование вероятности в криптоанализе (см. Банбуризм ) способствовал его дизайну. Иногда ошибочно утверждается, что Тьюринг разработал Колосса, чтобы помочь криптоанализ Энигмы.[3] Машина Тьюринга, которая помогла расшифровать Enigma был электромеханический Бомба а не Колосс.[4]

Прототип, Колосс Марк 1, было показано, что он работает в декабре 1943 года и использовался в Блетчли-парке к началу 1944 года. Колосс Марк 2 что использовал регистры сдвига для пятикратного увеличения скорости обработки, первая работа была произведена 1 июня 1944 г., как раз вовремя Высадка в Нормандии в день "Д".[5] К концу войны десять колоссов находились в эксплуатации, а одиннадцатый вводился в строй.[5] Использование этих машин в Блетчли-Парке позволило Союзники получить огромное количество высокоуровневых военная разведка из перехваченного радиотелеграфия сообщения между Немецкое командование (ОКВ) и их армия команды по всей оккупированной Европе.

Существование машин Colossus держалось в секрете до середины 1970-х годов; машины и планы их постройки ранее были уничтожены в 1960-х годах в рамках усилий по сохранению секретности проекта.[6][7] Это лишило большинство из тех, кто работал с Colossus, заслуги в разработке электронных цифровых вычислений при их жизни. Функционирующая перестройка Mark 2 Colossus была завершена в 2008 г. Тони Сейл и несколько волонтеров; это выставлено на Национальный музей вычислительной техники в Bletchley Park.[8][9][10]

Назначение и происхождение

Смотрите также: Криптоанализ шифра Лоренца
Шифровальная машина Lorenz SZ42 со снятой крышкой Национальный музей вычислительной техники на Bletchley Park
В Станки Lorenz SZ имел 12 колес, каждое с разным количеством кулачки (или «булавки»).
Номер колеса 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Название колеса БП[11] ψ1 ψ2 ψ3 ψ4 ψ5 μ37 μ61 χ1 χ2 χ3 χ4 χ5
Количество кулачков (штифтов) 43 47 51 53 59 37 61 41 31 29 26 23

Компьютеры Colossus использовались для расшифровки перехваченного радио. телетайп сообщения, которые были зашифрованный с помощью неизвестного устройства. По данным разведки, немцы назвали системы беспроводной передачи телетайпов "Sägefisch" (рыба-пила). Это привело к тому, что британцы назвали зашифрованный трафик немецких телетайпов "Рыбы ",[12] и неизвестная машина и ее перехваченные сообщения "Туннель " (тунец).[13]

До того, как немцы повысили безопасность своих рабочих процедур, британские криптоаналитики поставлен диагноз как работала невидимая машина и построила ее имитацию, названную "Британский тунец ".

Было установлено, что машина имела двенадцать колес и использовала Шифрование Вернама техника для символов сообщений в стандартном 5-битном ITA2 телеграфный код. Он сделал это, объединив простой текст персонажей с потоком ключ персонажи, использующие XOR Логическая функция производить зашифрованный текст.

В августе 1941 года в результате ошибки немецких операторов были переданы две версии одного и того же сообщения с идентичными настройками машины. Они были перехвачены и обработаны в Блетчли-парке. Первый, Джон Тилтман, очень талантливый криптоаналитик GC&CS, получил ключевой поток почти 4000 знаков.[14] потом Билл Тютт, недавно прибывший член исследовательского отдела, использовал этот ключевой поток для разработки логической структуры машины Лоренца. Он пришел к выводу, что двенадцать колес состоят из двух групп по пять, которые он назвал χ (чи ) и ψ (psi ) колеса, оставшиеся два он назвал μ (му ) или «моторные» колеса. В чи колеса регулярно шагали с каждой зашифрованной буквой, в то время как psi колеса ступали неравномерно, под управлением мотора колес.[15]

Кулачки на колесах 9 и 10, показывающие их поднятое (активное) и опущенное (неактивное) положения. Активный кулачок изменил значение бита на противоположное (0 → 1 и 1 → 0).

С достаточно случайным потоком ключей шифр Вернама удаляет свойство естественного языка сообщения открытого текста иметь неравномерное Распределение частоты различных символов, чтобы обеспечить равномерное распределение в зашифрованном тексте. Машина Tunny справилась с этим хорошо. Однако криптоаналитики выяснили, что, исследуя частотное распределение межсимвольных изменений в зашифрованном тексте вместо простых символов, было отклонение от единообразия, которое обеспечивало путь в систему. Это было достигнуто "различие" в котором каждый бит или символ был обработан операцией XOR со своим преемником.[16] После капитуляции Германии союзные войска захватили машину Tunny и обнаружили, что это электромеханический Лоренц С.З. (Schlüsselzusatzgerät, прикрепление шифров) встроенная шифровальная машина.[12]

Чтобы расшифровать переданные сообщения, нужно было выполнить две задачи. Первой была «поломка колеса», которая была открытием кулачкового механизма для всех колес. Эти шаблоны были созданы на машине Лоренца и затем использовались в течение фиксированного периода времени для последовательности различных сообщений. Каждая передача, которая часто содержала более одного сообщения, шифровалась с различным начальным положением колес. Алан Тьюринг изобрел метод ломки колес, который стал известен как Тюрингери.[17] Техника Тьюринга получила дальнейшее развитие в «Прямоугольнике», для которого Колосс мог создавать таблицы для ручного анализа. У Colossi 2, 4, 6, 7 и 9 был «гаджет» для помощи в этом процессе.[18]

Вторая задача была "установка колеса", который определял начальные положения колес для конкретного сообщения и мог быть выполнен только после того, как были известны схемы кулачков.[19] Именно для этой задачи изначально был разработан Colossus. Чтобы узнать начальное положение чи Колёсики для сообщения, Colossus сравнил два символьных потока, подсчитывая статистику оценки программируемых логических функций. Двумя потоками были зашифрованный текст, который считывался на высокой скорости с бумажной ленты, и ключевой поток, который был сгенерирован внутри, в имитации неизвестной немецкой машины. После серии различных пробежек Колосса, чтобы обнаружить вероятную чи-wheel, они были проверены путем изучения частотного распределения символов в обработанном зашифрованном тексте.[20] Колосс произвел эти подсчеты частоты.

Процессы дешифрования

Обозначение [21]
простой текст
ключ - последовательность символов, используемых в двоичном формате XOR с
открытый текст для получения зашифрованного текста
чи компонент ключа
psi компонент ключа
расширенный psi - фактическая последовательность символов, добавленных
то psi колеса, в том числе не выдвигающиеся [22]
зашифрованный текст
де-чи- зашифрованный текст с чи компонент ключа удален[21]
любой из вышеперечисленных XOR с его последующим символом или битом[16]
операция XOR[c][23]
Сокращение Блетчли-парка для телеграфного кода Космос (нуль)
Сокращение Блетчли-парка для телеграфного кода отметка (один)

Используя разность и зная, что psi колеса не продвигались с каждым символом, Тутте выяснил, что всего лишь два различающихся бита (импульса) чи-поток против разностного шифротекста даст статистику, которая не была случайной. Это стало известно как Тутте "1 + 2 взлом".[24] Он включал вычисление следующей булевой функции:

и подсчет количества раз, когда он давал «ложь» (ноль). Если это число превышало заранее определенное пороговое значение, известное как «установленная сумма», оно распечатывалось. Криптоаналитик изучит распечатку, чтобы определить, какая из предполагаемых начальных позиций с наибольшей вероятностью будет правильной для чи-1 и чи-2 колеса.[25]

Затем этот метод будет применяться к другим парам или одиночным импульсам, чтобы определить вероятное начальное положение всех пяти. чи колеса. Отсюда де-чи (D) шифротекста, из которого psi компонент можно было удалить вручную.[26] Если частотное распределение символов в де-чи версия зашифрованного текста находилась в определенных пределах, «установка колеса» чи колеса считались достигнутыми,[20] и настройки сообщений и де-чи были переданы в "Testery ". Это была секция в Блетчли-парке, которую возглавлял Майор. Ральф Тестер где основная часть работы по расшифровке выполнялась ручными и лингвистическими методами.[27]

Колосс также мог определить начальную позицию psi и моторные колеса, но этого не делалось до последних нескольких месяцев войны, когда было доступно множество колоссов и количество сообщений Тунни уменьшилось.

Дизайн и конструкция

Колосс был разработан для "Newmanry ",[28] секция, возглавляемая математиком Макс Ньюман который отвечал за машинные методы против двенадцатироторных Онлайн-шифровальная машина телетайпа Lorenz SZ40 / 42 (кодовое имя Тунни, для тунца). Дизайн Колосса возник в результате предыдущего проекта, по которому производилась счетная машина, получившая название "Хит Робинсон ". Хотя это доказало концепцию машинного анализа для этой части процесса, изначально она была ненадежной. Электромеханические части были относительно медленными, и было трудно синхронизировать две петли бумажные ленты, один из которых содержит зашифрованное сообщение, а другой представляет часть ключевого потока машины Лоренца,[29] кроме того, ленты имеют тенденцию растягиваться при чтении со скоростью до 2000 символов в секунду.

Шаговый переключатель якобы из оригинального Колосса, подаренного директором GCHQ директору АНБ по случаю 40-летия Соглашение UKUSA в 1986 г.[30]

Томми Флауэрс MBE[d] был старшим инженером-электриком и руководителем группы коммутации в Почтовое отделение Научно-исследовательская станция в Доллис Хилл. До работы над Colossus он работал с GC&CS в Блетчли-парке с февраля 1941 года, пытаясь улучшить Бомбы которые использовались в криптоанализе немецкой шифровальной машины Enigma.[31] Его рекомендовал Максу Ньюману Алан Тьюринг, впечатленный его работой над Бомбами.[32] Основные компоненты машины Хита Робинсона были следующими.

Флауэрс был привлечен для разработки комбайна Хита Робинсона.[33] Он не был впечатлен системой ключевой ленты, которую нужно было синхронизировать с лентой сообщений, и по своей собственной инициативе он разработал электронную машину, которая устранила необходимость в ключевой ленте, имея электронный аналог ленты Лоренца ( Tunny) машина.[34] Он представил эту конструкцию Максу Ньюману в феврале 1943 года, но идея, что от одной до двух тысяч термоэмиссионных клапанов (вакуумные трубки и тиратроны ) предложили, могли надежно работать вместе, были встречены с большим скептицизмом,[35] поэтому в Доллис Хилл заказали еще Робинзонов. Флауэрс, однако, знал из своих довоенных работ, что большинство отказов термоэмиссионных клапанов происходит в результате термических напряжений при включении питания, поэтому отказ от выключения машины снижает частоту отказов до очень низкого уровня.[36] Кроме того, нагреватели запускались при низком напряжении, а затем медленно доводились до полного напряжения, чтобы уменьшить тепловую нагрузку. Сами клапаны впаивались во избежание проблем со вставными основаниями, которые могли быть ненадежными.[нужна цитата ] Флауэрс настаивал на своей идее и получил поддержку директора исследовательской станции Гордона Рэдли.[37] Флауэрс и его команда из пятидесяти человек в группе переключения[38][39] С начала февраля 1943 года он провел одиннадцать месяцев, проектируя и создавая машину, которая обходилась без второй ленты Хита Робинсона, создавая схемы колес в электронном виде. На этот проект Флауэрс потратил часть своих денег.[40][41]

Этот прототип, Mark 1 Colossus, содержал 1600 термоэмиссионных клапанов (трубок).[38] Он показал себя удовлетворительно в Доллис-Хилл 8 декабря 1943 г.[42] и был разобран и отправлен в Блетчли-Парк, где он был доставлен 18 января и повторно собран Гарри Фенсом и Дон Хорвуд.[10][43] Работал в январе[44][7] и он успешно атаковал свое первое сообщение 5 февраля 1944 года.[45] Это было большое сооружение, которое якобы прозвали Колоссом. WRNS операторы. Однако в записке, хранящейся в Национальном архиве, написанной Максом Ньюманом 18 января 1944 года, говорится, что «Колосс прибывает сегодня».[46]

Во время разработки прототипа была разработана улучшенная конструкция - Mark 2 Colossus. Четыре из них были заказаны в марте 1944 года, а к концу апреля их количество увеличилось до двенадцати. На Доллиса Хилла оказывали давление, чтобы первая из них заработала к 1 июня.[47] Аллен Кумбс взял на себя руководство производством Mark 2 Colossi, первый из которых, содержащий 2400 клапанов, был введен в эксплуатацию в 08:00 1 июня 1944 года, как раз вовремя для союзников. Вторжение в Нормандию на День Д.[48] Впоследствии Колоссы доставлялись примерно по одному в месяц. Ко времени День Победы в Блетчли-парке работало десять колоссов, и начали сборку одиннадцатого.[47]

Колосс 10 с раскладной кроватью в Блоке H на Bletchley Park в пространстве, где сейчас находится галерея Тунни Национальный музей вычислительной техники

Основные агрегаты конструкции Mark 2 были следующими.[34][49]

  • Ленточный транспорт с 8-ми фотоэлементным считывающим устройством.
  • Шесть символов ФИФО регистр сдвига.
  • Двенадцать тиратронных кольцевых накопителей, имитирующих машину Лоренца, генерирующую битовый поток для каждого колеса.
  • Панели переключателей для задания программы и «заданной суммы».
  • Набор функциональных блоков, выполняющих Булево операции.
  • «Счетчик пролета», который может приостанавливать подсчет части ленты.
  • Главный элемент управления, который обрабатывал тактирование, сигналы запуска и остановки, считывание показаний счетчика и печать.
  • Пять электронных счетчиков.
  • Электрическая пишущая машинка.

Большую часть дизайна электроники разработал Томми Флауэрс, которому помогали Уильям Чендлер, Сидни Бродхерст и Аллен Кумбс; с Эри Спейт и Арнольд Линч разработка фотоэлектрического считывающего механизма.[50] Кумбс вспомнил, как Флауэрс создал черновой вариант своего дизайна, разорвав его на части, которые он раздал своим коллегам, чтобы они сделали детальный дизайн и заставили свою команду изготовить его.[51] Mark 2 Colossi были в пять раз быстрее и проще в эксплуатации, чем прототип.[e]

Ввод данных в Колосс осуществлял фотоэлектрический чтение с бумажной ленты транскрипция зашифрованного перехваченного сообщения. Это было организовано в непрерывный цикл, чтобы его можно было читать и перечитывать несколько раз - не было внутренней памяти для данных. Конструкция решила проблему синхронизации электроники со скоростью ленты сообщений, создавая тактовый сигнал от чтения его отверстий в звездочке. Таким образом, скорость работы ограничивалась механикой чтения ленты. Во время разработки ленточный ридер тестировался со скоростью до 9700 символов в секунду (53 мили в час) до того, как лента распалась. Таким образом, 5000 символов в секунду (40 футов / с (12,2 м / с; 27,3 миль в час)) были выбраны как скорость для обычного использования. Флауэрс разработал шестизначный регистр сдвига, который использовался как для вычисления дельта-функции (ΔZ), так и для тестирования пяти различных возможных начальных точек колес Танни на пяти процессорах.[53][54] Этот пятисторонний параллелизм[f] позволяет выполнять пять одновременных тестов и подсчетов, обеспечивая эффективную скорость обработки 25 000 символов в секунду.[54] В расчетах использовались алгоритмы, разработанные В. Т. Тутте и его коллеги для расшифровки сообщения Tunny.[55][56]

Операция

Панель выбора колосса, показывающая, среди прочего, выбранные варианты дальней ленты на изголовье кровати и для ввода в алгоритм: ΔZ, Δ и Δ.

В Newmanry работали криптоаналитики, операторы из Женская королевская военно-морская служба (WRNS) - известные как «Крапивники» - и инженеры, которые постоянно находились под рукой для обслуживания и ремонта. К концу войны штатный состав составлял 272 врена и 27 человек.[47]

Первым делом при использовании Колосса для нового сообщения было приготовить петлю из бумажной ленты. Это было выполнено Ренами, которые склеили два конца вместе, используя Бостик клей, следя за тем, чтобы между концом и началом сообщения оставалась чистая лента длиной 150 символов.[57] Специальным ручным перфоратором вставили стартовое отверстие между третьим и четвертым каналами.2 1⁄2 шарнирные отверстия от конца заготовки, секции и остановки отверстия между четвертыми и пятыми каналами1 1⁄2 звездочки с отверстиями с конца символов сообщения.[58][59] Эти сообщения считывались специально расположенными фотоэлементами и указывались, когда сообщение должно было начаться и когда оно закончилось. Затем оператор продевал бумажную ленту через ворота и вокруг шкивов кровати и регулировал натяжение. Дизайн кровати с двумя лентами был заимствован у Хита Робинсона, так что одна лента могла быть загружена во время воспроизведения предыдущей. Переключатель на Панели выбора указывает «ближнюю» или «дальнюю» ленту.[60]

После выполнения различных задач сброса и обнуления операторы Рена по команде криптоаналитика будут управлять переключателями декады «установить общее» и переключателями панели K2, чтобы установить желаемый алгоритм. Затем они запускали ленточный двигатель и лампу, а когда лента набирала скорость, приводили в действие главный пусковой выключатель.[60]

Программирование

Панель переключателей Colossus K2, на которой показаны переключатели для задания алгоритма (слева) и счетчиков, которые необходимо выбрать (справа).
Панель переключателей Colossus 'set total'

Говард Кампейн, математик и криптоаналитик из ВМС США ОП-20-Г, написал следующее в предисловии к статье Флауэрса 1983 года "The Design of Colossus".

Я смотрел на Колосса как на криптоаналитика-программиста. Я сказал машине сделать определенные вычисления и подсчеты, а после изучения результатов сказал ей сделать еще одну работу. Он не запомнил предыдущий результат и не смог бы действовать, если бы запомнил. Мы с Колоссом чередовались во взаимодействии, которое иногда приводило к анализу необычной немецкой шифровальной системы, которую немцы называли «Geheimschreiber», а криптоаналитики - «рыбой».[61]

Колосс не был компьютер с хранимой программой. Входные данные для пяти параллельных процессоров считывались с бумажной ленты с зацикленными сообщениями и с генераторов электронных шаблонов для чи, psi и мотор-колеса.[62] Программы для процессоров устанавливались и удерживались на переключателях и разъемах панели подключения. Каждый процессор может оценивать логическую функцию и подсчитывать и отображать, сколько раз она выдавала указанное значение «ложь» (0) или «истина» (1) для каждого прохода ленты сообщений.

Вход на процессоры поступал из двух источников: регистров сдвига с магнитной ленты и тиратронных колец, имитирующих колеса машины Tunny.[63] Персонажи на бумажной ленте были названы Z а персонажи из эмулятора Tunny назывались греческими буквами, которые дал им Билл Тютт при разработке логической структуры машины. На панели выбора переключатели указаны либо Z или же ΔZ, либо или же Δ и либо или же Δ для передачи данных в поле разъема и «панель переключателей K2». Эти сигналы от имитаторов колес можно указать как наступающие при каждом новом проходе ленты сообщений или нет.

Панель переключателей K2 имела группу переключателей на левой стороне для определения алгоритма. Переключатели с правой стороны выбирают счетчик, на который подается результат. Коммутационная панель позволяла устанавливать менее специализированные условия. В целом переключатели панели переключателей K2 и коммутационная панель допускают около пяти миллиардов различных комбинаций выбранных переменных. [57]

В качестве примера: набор прогонов ленты сообщений может первоначально включать два чи колеса, как в алгоритме Тутта 1 + 2. Такой пробег на двух колесах назывался длительным пробегом, который занимал в среднем восемь минут, если только параллельность не использовалась для сокращения времени в пять раз. Последующие прогоны могут включать только установку одного чи колесо, что дает короткий пробег, занимающий около двух минут. Первоначально, после первоначального длительного прогона, криптоаналитик указывал выбор следующего алгоритма, который следует попробовать. Однако опыт показал, что деревья решений для этого итеративного процесса могут быть созданы для использования операторами Рена в определенной части случаев.[64]

Влияние и судьба

Хотя Colossus был первой из электронных цифровых машин с возможностью программирования, хотя и ограниченной современными стандартами,[65] это не была машина общего назначения, она была разработана для ряда криптоаналитических задач, большая часть из которых связана с подсчетом результатов оценки булевых алгоритмов.

Таким образом, компьютер Colossus не был полностью Тьюринг завершен машина. Тем не мение, Университет Сан-Франциско профессор Бенджамин Уэллс показал, что если бы все десять созданных машин Колосса были переставлены в определенную кластер, то весь набор компьютеров мог бы смоделировать универсальная машина Тьюринга, и, таким образом, быть полным по Тьюрингу.[66] Представление о компьютере как о машине общего назначения, т. Е. О более чем калькулятор посвященный решению сложных, но специфических проблем - не получил широкого распространения до окончания Второй мировой войны.[нужна цитата ]

Колосс и причины его строительства были строго засекречены и оставались таковыми в течение 30 лет после войны. Следовательно, он не был включен в история вычислительной техники В течение многих лет Флауэрс и его соратники были лишены должного признания. Колоссы с 1 по 10 были разобраны после войны, а части вернули на почту. Некоторые детали, продезинфицированные до исходного назначения, были доставлены Максу Ньюману. Королевское общество Лаборатория вычислительных машин в Манчестерский университет.[67] Томми Флауэрсу было приказано уничтожить всю документацию и сжечь ее в печи в Доллис-Хилл. Позже он сказал об этом приказе:

Это была ужасная ошибка. Мне было приказано уничтожить все записи, что я и сделал. Я взял все чертежи, планы и всю информацию о Колоссе на бумагу и бросил в огонь котла. И увидел, как он горит.[68]

Колоссы 11 и 12 вместе с двумя точными копиями машин Тунни были сохранены и перемещены в GCHQ новая штаб-квартира в Исткот в апреле 1946 г. и снова с GCHQ в Cheltenham между 1952 и 1954 гг.[69] Один из Колоссов, известный как Колосс Синий, разобран в 1959 г .; другой в 1960 году.[69] Были попытки адаптировать их для других целей с переменным успехом; в более поздние годы их использовали для тренировок.[70] Джек Гуд рассказал, как он первым после войны использовал Колосса, убедив США Национальное Агенство Безопасности что его можно было использовать для выполнения функции, для которой они планировали построить машину специального назначения.[69] Колосс также использовался для подсчета персонажей на одноразовый блокнот лента для проверки на случайность.[69]

Небольшое количество людей, которые были связаны с Colossus - и знали, что крупномасштабные, надежные, высокоскоростные электронные цифровые вычислительные устройства возможны - сыграли важную роль в ранней компьютерной работе в Великобритании и, вероятно, в США. Однако, будучи настолько секретным, он не оказал прямого влияния на развитие более поздних компьютеров; это было EDVAC это была оригинальная компьютерная архитектура того времени.[нужна цитата ] В 1972 г. Герман Голдстайн, который не знал о Колоссе и его наследии проектам таких людей, как Алан Тьюринг (ТУЗ ), Макс Ньюман (Манчестерские компьютеры ) и Гарри Хаски (Бендикс Г-15 ), писал, что,

У Британии была такая жизнеспособность, что она могла сразу после войны приступить к реализации стольких хорошо продуманных и хорошо выполненных проектов в компьютерной области.[71]

Профессор Брайан Рэнделл, который раскопал информацию о Колоссе в 1970-х, прокомментировал это, сказав, что:

Я считаю, что проект COLOSSUS был важным источником этой жизнеспособности, который в значительной степени недооценивается, как и значение его места в хронологии изобретения цифрового компьютера.[72]

Усилия Рэнделла начали приносить плоды в середине 1970-х годов, после того, как секретность Блетчли-парка была нарушена, когда Капитан группы Винтерботэм опубликовал свою книгу Ультра Секрет в 1974 г.[73] В октябре 2000 г. вышел 500-страничный технический отчет о шифре Тунни и его криптоанализе под названием Общий отчет о Тунни[74]- был передан GCHQ в национальный Государственный архив, и в нем есть увлекательный песнь Колоссу от криптографов, которые работали с ним:

К сожалению, невозможно дать адекватное представление об очаровании Колосса в действии; его явная громоздкость и кажущаяся сложность; фантастическая скорость тонкой бумажной ленты вокруг сверкающих шкивов; детское удовольствие от использования not-not, span, print main header и других гаджетов; волшебство чисто механического декодирования буква за буквой (один новичок подумал, что ее обманывают); сверхъестественное действие пишущей машинки при печати правильных партитур без и без помощи человека; пошаговый режим отображения; периоды нетерпеливого ожидания, достигающие кульминации во внезапном появлении долгожданной партитуры; и странные ритмы, характерные для каждого типа бега: величественная обкатка, неустойчивый короткий пробег, регулярность поломки колес, флегматичный прямоугольник, прерываемый дикими прыжками возвратной кареты, неистовой болтовней мотора, даже смехотворное безумие сонма фальшивых очков.[75]

Реконструкция

Команда во главе с Тони Сейл (справа) реконструировал Colossus Mark II в Блетчли-парке. Здесь, в 2006 году, Сейл контролирует взлом зашифрованного сообщения с готовой машиной.

Строительство полностью функциональной перестройки[76][77] Создание Colossus Mark 2 проводилось в период с 1993 по 2008 годы командой под руководством Тони Сейла.[10][9] Несмотря на то, что чертежи и оборудование были уничтожены, уцелело удивительное количество материала, в основном в ноутбуках инженеров, но значительная его часть в США. Считыватель оптической ленты, возможно, был самой большой проблемой, но Доктор Арнольд Линч, его первоначальный дизайнер смог переработать его в соответствии со своей оригинальной спецификацией. Реконструкция выставлена ​​в исторически правильном месте для Колосса № 9, на Национальный музей вычислительной техники, в блоке H Bletchley Park в Милтон Кейнс, Бакингемшир.

В ноябре 2007 года, чтобы отпраздновать завершение проекта и отметить начало инициативы по сбору средств для Национального музея вычислительной техники, Cipher Challenge.[78] противопоставил восстановленный Колосс радиолюбителям во всем мире, первым получив и декодировав три сообщения, зашифрованных с помощью Лоренц SZ42 и передается с радиостанции DL0HNF в Музеи Хайнца НиксдорфаФорум компьютерный музей. Вызов был легко выигран радиолюбитель Иоахим Шют, который тщательно подготовил[79] для мероприятия и разработал собственный код обработки сигналов и взлома кода, используя Ада.[80] Команде Колосса мешало их желание использовать радиооборудование времен Второй мировой войны,[81] задержка их на сутки из-за плохих условий приема. Тем не менее, ноутбуку победителя с частотой 1,4 ГГц, работающему с его собственным кодом, потребовалось меньше минуты, чтобы найти настройки для всех 12 колес. Немецкий взломщик кодов сказал: «Мой ноутбук переваривал зашифрованный текст со скоростью 1,2 миллиона символов в секунду - в 240 раз быстрее, чем Colossus. Если вы увеличите частоту процессора на этот коэффициент, вы получите эквивалентную частоту 5,8 МГц для Colossus. замечательная скорость для компьютера, построенного в 1944 году ».[82]

Cipher Challenge подтвердил успешное завершение проекта восстановления. «Благодаря сегодняшним характеристикам Colossus так же хорош, как и шесть десятилетий назад», - прокомментировал Тони Сейл. «Мы счастливы воздать должное людям, которые работали в Блетчли-парке и чьи мозги изобрели эти фантастические машины, которые взломали эти шифры и сократили войну на много месяцев».[83]

Вид спереди на реконструкцию Колосса справа налево (1) «Кровать», содержащая ленту сообщений в непрерывном цикле и с загруженной второй лентой. (2) J-образная стойка, содержащая панель выбора и панель разъемов. (3) K-стойка с большой панелью переключателей "Q" и наклонной коммутационной панелью. (4) Двойная S-образная стойка с панелью управления и пятью двухстрочными дисплеями счетчика над изображением почтовой марки. (5) Электрическая пишущая машинка перед пятью наборами из четырех декадных переключателей «общего набора» в C-стойке.[84]

Другие значения

Смотрите также: Список вымышленных компьютеров

Был вымышленный компьютер с именем Колосс в фильме 1970 года Колосс: Проект Форбин который был основан на романе 1966 года Колосс к Д. Ф. Джонс. Это было совпадением, поскольку оно предшествовало публичному раскрытию информации о Колоссе или даже его названии.

Нил Стивенсон роман Криптономикон (1999) также содержит художественную трактовку исторической роли Тьюринга и Блетчли-Парка.

Смотрите также

Сноски

  1. ^ Эти два оператора были по-разному идентифицированы как Дороти Дю Буассон (слева) и Элси Букер, Вивиан Форстер (слева) и Кэтрин Кеннеди, а также (неизвестно) и Патриция (Пэт) Дэвис (справа).[нужна цитата ]
  2. ^ Согласно данным Национального музея вычислительной техники, данные о потребляемой мощности при перестройке Колосса. В отсутствие информации об обратном оригинал считается аналогичным.
  3. ^ В Логическая функция или функция "истина" XOR, также известный как Исключительная дизъюнкция и Исключительное или, то же самое, что и двоичный по модулю 2 сложение и вычитание.
  4. ^ Флауэрс был назначен MBE в июне 1943 года.
  5. ^ Для сравнения позже компьютеры с хранимой программой такой как Манчестер Марк 1 1949 г. использовали 4050 клапанов,[52] пока ENIAC (1946) использовали 17 468 клапанов.
  6. ^ Теперь это будет называться систолический массив.
  1. ^ Коупленд "Введение" 2006 г., п. 2.
  2. ^ Распродажа 2000.
  3. ^ Голден, Фредерик (29 марта 1999 г.), "Кто построил первый компьютер?", Журнал Тайм, т. 153 нет. 12
  4. ^ Коупленд, Джек, «Колосс: первый крупномасштабный электронный компьютер», Colossus-computer.com, получено 21 октября 2012
  5. ^ а б Цветы 1983, п. 246.
  6. ^ Парикмахер, Никола (21 декабря 2015 г.). Кто взломал коды военного времени?. Замковый камень. ISBN  9781484635599. Получено 26 октября 2017 - через Google Книги.
  7. ^ а б Пренил, Барт, изд. (2000), «Колосс и немецкий шифр Лоренца - взлом кода во Второй мировой войне» (PDF), Достижения в криптологии - EUROCRYPT 2000: Международная конференция по теории и применению криптографических методов Брюгге, Бельгия, 14-18 мая 2000 г., Труды, Конспект лекций по информатике, Springer, стр. 417, г. Дои:10.1007/3-540-45539-6_29, ISBN  978-3540675174
  8. ^ "coltalk_2". Codesandciphers.org.uk. Получено 26 октября 2017.
  9. ^ а б Кэмпбелл-Келли, Мартин (31 августа 2011 г.). "Некролог Тони Сейла". Хранитель. Получено 26 октября 2017.
  10. ^ а б c Колосс - История восстановления, Национальный музей вычислительной техники, архив из оригинал 18 апреля 2015 г., получено 13 мая 2017
  11. ^ Хорошо, Мичи и Тиммс 1945, 1 Введение: 11 German Tunny, 11B The Tunny Cipher Machine, стр. 6.
  12. ^ а б Хорошо, Мичи и Тиммс 1945, 1 Введение: 11 German Tunny, 11A Fish Machines, (c) Немецкий зашифрованный телетайп, стр. 4.
  13. ^ Hinsley, F.H .; Стрипп, Алан (2001). «ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ: Рыба». Взломщики кодов: внутренняя история Блетчли-парка. Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-280132-6. Получено 26 октября 2017 - через Google Книги.
  14. ^ Будянский 2006 С. 55–56.
  15. ^ Тутте 2006, п. 357.
  16. ^ а б Хорошо, Мичи и Тиммс 1945, 1 Введение: 11 German Tunny, Рисунок колес 11C, (b) Разные и неразличимые колеса, стр. 11.
  17. ^ Коупленд "Тюрингери" 2006 г. С. 378–385.
  18. ^ Хорошо, Мичи и Тиммс 1945, 24 - Rectangling: 24B Создание и ввод прямоугольников с. 114–115, 119–120.
  19. ^ Хорошо, Мичи и Тиммс 1945, 1 Введение: 11 German Tunny, 11E The Tunny Network, (b) Торможение колес и установка, с. 15.
  20. ^ а б Маленький 1944, п. 15.
  21. ^ а б Хорошо, Мичи и Тиммс 1945, 1 Введение: 12 криптографических аспектов, 12A Проблема, (a) Формулы и обозначения, стр. 16.
  22. ^ Хорошо, Мичи и Тиммс 1945, 1 Введение: 11 German Tunny, 11B The Tunny Cipher Machine, (e) Psi-key, p. 7.
  23. ^ Хорошо, Мичи и Тиммс 1945, 1 Введение: 11 German Tunny, 11B The Tunny Cipher Machine, (a) Addition, p. 5.
  24. ^ Будянский 2006 С. 58–59.
  25. ^ Картер 2008 С. 18–19.
  26. ^ Маленький 1944, п. 65.
  27. ^ Робертс, Джерри (2009). Капитан Джерри Робертс: Мой совершенно секретный взлом кода в Блетчли-парке с 1941 по 45: Лекция 11 марта 2009 г.. Университетский колледж Лондона. 34 минуты - через YouTube.
  28. ^ Хорошо, Мичи и Тиммс 1945, 3 Организация: 31 Секция мистера Ньюмана, стр. 276.
  29. ^ Андерсон 2007, п. 8.
  30. ^ Экспонат в Национальном криптологическом музее, Форт Мид, Мэриленд, США.
  31. ^ Рэнделл 1980, п. 9.
  32. ^ Будянский 2000, п. 314.
  33. ^ Хорошо, Мичи и Тиммс 1945, 1 Введение: 15 некоторых исторических заметок, 15A Первые этапы разработки машин, (c) Хит Робинсон, стр. 33.
  34. ^ а б Цветы 2006, п. 96.
  35. ^ Цветы 1983, п. 244.
  36. ^ Коупленд «Машина против машины» 2006, п. 72.
  37. ^ Коупленд «Машина против машины» 2006, п. 74.
  38. ^ а б Цветы 2006, п. 80.
  39. ^ Рэнделл 2006, п. 143.
  40. ^ Боден, Маргарет (2000), Разум как машина: история когнитивной науки, Oxford University Press, стр.159, ISBN  978-0199241446
  41. ^ Аткинсон, Пол (2010), Компьютер (объект), Reaktion Books, стр.29, ISBN  978-1861896643
  42. ^ Коупленд 2010.
  43. ^ Фенсом, Джим (8 ноября 2010 г.), "Некролог Гарри Фенсома", Хранитель, Лондон, получено 17 октября 2012
  44. ^ Стерлинг, Кристофер Х., изд. (2007), Военные коммуникации: от древних времен до XXI века, ABC-CLIO, ISBN  978-1851097326
  45. ^ Коупленд «Машина против машины» 2006, п. 75.
  46. ^ Гэннон 2007, п. 283.
  47. ^ а б c Хорошо, Мичи и Тиммс 1945, 1 Введение: 15 - Некоторые исторические заметки, период экспансии 15С, (b) Колосс, стр. 35.
  48. ^ Рэнделл, Брайан; Фенсом, Гарри; Милн, Фрэнк А. (15 марта 1995 г.), "Некролог: Аллен Кумбс", Независимый, Лондон, получено 18 октября 2012
  49. ^ Цветы 1983 С. 249–252.
  50. ^ Цветы 1983, pp. 243, 245.
  51. ^ Coombs 1983.
  52. ^ Лавингтон, С. Х. (июль 1977 г.), "The Manchester Mark 1 and Atlas: a Historical Perspective" (PDF), Коммуникации ACM, 21 (1): 4–12, Дои:10.1145/359327.359331, S2CID  10301670, получено 8 февраля 2009
  53. ^ Flowers 1983.
  54. ^ а б Flowers 2006, п. 100.
  55. ^ Copeland 2011.
  56. ^ "Biography of Professor Tutte - Combinatorics and Optimization". Uwaterloo.ca. 13 марта 2015 г.. Получено 26 октября 2017.
  57. ^ а б Good, Michie & Timms 1945, 5 Machines: 53 Colossus 53A Introduction, p.333.
  58. ^ Flowers 1983 С. 241, 242.
  59. ^ Good, Michie & Timms 1945, 5 Machines: 53 Colossus 53B The Z stream, p.333.
  60. ^ а б Fensom 2006, п. 303.
  61. ^ Flowers 1983, pp. 239–252.
  62. ^ Small 1944, п. 108.
  63. ^ Good, Michie & Timms 1945, 5 Machines: 53 Colossus, pp. 333–353.
  64. ^ Budiansky 2006, п. 62.
  65. ^ "A Brief History of Computing. Jack Copeland, June 2000". Alanturing.net. Получено 26 октября 2017.
  66. ^ Wells, Benjamin (2009). "Advances in I/O, Speedup, and Universality on Colossus, an Unconventional Computer". Proceedings of the 8th International Conference on Unconventional Computation 2009 (UC09), Ponta Delgada, Portugal. Конспект лекций по информатике. 5175. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. С. 247–261. Дои:10.1007/978-3-642-03745-0_27. ISBN  978-3-642-03744-3.
  67. ^ «Краткая история вычислительной техники». alanturing.net. Получено 26 января 2010.
  68. ^ McKay 2010 С. 270–271.
  69. ^ а б c d Copeland et al. 2006 г. С. 173–175.
  70. ^ Horwood, D.C. (1973). A technical description of Colossus I: PRO HW 25/24 - через YouTube.[мертвая ссылка ]
  71. ^ Goldstine 1980, п. 321.
  72. ^ Randell 1980, п. 87.
  73. ^ Winterbotham, F.W. (2000) [1974], The Ultra secret: the inside story of Operation Ultra, Bletchley Park and Enigma, London: Orion Books Ltd, ISBN  9780752837512, OCLC  222735270
  74. ^ Good, Michie & Timms 1945.
  75. ^ Good, Michie & Timms 1945, 5 Machines: 51 Introductory, (j) Impressions of Colossus, p. 327.
  76. ^ «Восстановление Колосса - Тони Сейл». Codesandciphers.org.uk. Получено 26 октября 2017.
  77. ^ * Sale, Tony (2008). "Video of Tony Sale talking about rebuilt Colossus 2008-6-19". Получено 13 мая 2017.
  78. ^ "Cipher Challenge". Архивировано из оригинал 1 августа 2008 г.. Получено 1 февраля 2012.
  79. ^ "SZ42 codebreaking software". Schlaupelz.de. Получено 26 октября 2017.
  80. ^ "Cracking the Lorenz Code". Ada Answers. AdaCore. Архивировано из оригинал 8 февраля 2012 г.. Получено 26 октября 2017.
  81. ^ Ward, Mark (16 November 2007). "Colossus loses code-cracking race". Новости BBC. Получено 2 января 2010.
  82. ^ "German Codebreaker receives Bletchley Park Honours". Bletchley Park National Codes Centre. 27 января 2008 г. Архивировано с оригинал 2 января 2013 г.. Получено 7 апреля 2012.
  83. ^ "Latest Cipher Challenge News 16.11.2007". TNMoC - Cipher Challenge!. Архивировано из оригинал 18 апреля 2008 г.
  84. ^ Sale, Tony. "The Colossus its purpose and operation". Codesandciphers.org.uk. Получено 26 октября 2017.

Рекомендации

дальнейшее чтение

  • Campaigne, Howard; Farley, Robert D. (28 February 1990), Oral History Interview: NSA-OH-14-83 Campaigne, Howard, Dr. 29 June 83 Annopalis, MD By: Robert G. Farley (PDF), Национальное Агенство Безопасности, получено 16 октября 2016
  • Colossus: Creating a Giant на YouTube A short film made by Google to celebrate Colossus and those who built it, in particular Tommy Flowers.
  • Cragon, Harvey G. (2003), From Fish to Colossus: How the German Lorenz Cipher was Broken at Bletchley Park, Dallas: Cragon Books, ISBN  0-9743045-0-6 – A detailed description of the cryptanalysis of Tunny, and some details of Colossus (contains some minor errors)
  • Enever, Ted (1999), Britain's Best Kept Secret: Ultra's Base at Bletchley Park (3rd ed.), Sutton Publishing, Gloucestershire, ISBN  978-0-7509-2355-2 – A guided tour of the history and geography of the Park, written by one of the founder members of the Bletchley Park Trust
  • Rojas, R.; Hashagen, U. (2000), Первые компьютеры: история и архитектура, MIT Press, ISBN  0-262-18197-5 – Comparison of the first computers, with a chapter about Colossus and its reconstruction by Tony Sale.
  • Sale, Tony (2004), The Colossus Computer 1943–1996: How It Helped to Break the German Lorenz Cipher in WWII, Kidderminster: M.&M. Болдуин, ISBN  0-947712-36-4 A slender (20-page) booklet, containing the same material as Tony Sale's website (see below)
  • Smith, Michael (2007) [1998], Станция X: Взломщики Блетчли-парка, Pan Grand Strategy Series (Pan Books ed.), London: Pan MacMillan Ltd, ISBN  978-0-330-41929-1

внешняя ссылка