雪比伍斯的方法是在三个编码器之后,再加上一块反射板,其作用是将最左边一块编码器的输出触点两两连接起来,将其输出信号反射回三个编码器,再穿过接线板,连接到密文灯泡。记反射板变换为 ,它由十三对不同字母的对换复合而成,满足
恩尼格玛在某个特定编码器状态下的加密过程就可以表示为
对于惟密文攻击,恩尼格玛几乎是牢不可破的。德军每天会更换密钥,每则密钥加密的明文数量有限。密钥的长度为17576,比大多数明文长度都要长,因而频率分析法对恩尼格玛也不起作用。但是对于已知明文攻击,反射板设计的危害就体现出来了。盟军缴获了德军的几台恩尼格玛密码机,并对一些已知的明文和密文进行对比,发现德军公文的格式较为固定,经常在固定的位置出现同样的单词。比如德军每天发送的天气预报中会出现wetter(德语,天气)这一单词。图灵还发现,有时明文和密文之间会出现一种特殊的循环结构,这有助于识别编码器的状态信息。假设已知明文为wetter,对应的密文(以大写字母表示)如下:
可以看出这样的循环是在 的作用下产生的,与接线板设置无关。图灵利用这一点,便可以不考虑接线板的接法,他使用三台相同的恩尼格玛密码机,随意设置第一台的编码器位置,记这个位置为 ,将第二台设置为 +1,第三台设置为 +3,并同步改变三台密码机的编码器设置。将第一台密码机的输出连接到第二台的输入,第二台的输出连接到第三台的输入,以此类推,从而模拟出同样的加密过程。如果编码器设置正确,就可以形成相同的循环回路。现在还不知道字母 被接线板替换成了哪个字母,图灵想到,连接两台密码机所有对应的字母触点,逐一尝试可能的编码器位置,只要有一个回路连通,就说明存在一个字母经过三台密码机被加密成它自身。这时的编码器位置虽然不一定是正确的,但只要使用筛选出的编码器位置还原明文,使用频率分析逐个检验就可以破解接线板的设置了。
图灵的设想成功地将搜寻密钥的工作简化了几个数量级,英国图表机械工厂(Tabulating Machinery Factory)根据图灵的设计建造出了拥有十二台密码机的解密机器“炸弹”,可以分析长度为十二的循环结构。到了1942年底,布莱切利公园一共拥有49台“炸弹”,最快在一小时内就可以找出德军的当日密钥,对盟军占据情报上的优势提供了极大的帮助。
要破解恩尼格玛,已知明文与密文的对应片段、三个编码器的内部线路都是不可缺少的。二战期间,英国皇家空军使用“栽培法”(gardening)引诱德国海军发送包含特定信息的密文。英国空军在特定的地点布置水雷,故意让德军发送有关该地点坐标的情报,拦截下密文送往布莱切利公园,这也是一种
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