破译军事密码

“第一次世界大战是化学家的战争，第二次世界大战是物理学家的战争，未来的世界大战如果发生―――那将是数学家的战争。”而二战中的破译密码，无疑是“数学家的战争”的一次预演。

二战功臣为何沉默不言

１９４０年８月１３日，德国法西斯向英国发起了“鹰式行动”。这天，德国空军一共出动了１４８５架次轰炸机和战斗机，英国皇家空军只出动了约７００架次战斗机拦截。８月１５日空战再起，德国空军共出动了１７８０架次轰炸机和战斗机，被击落７６架；皇家空军战斗机出动９７４架次，损失３４架。这一天战斗如此惨烈，史称“黑色星期四”。此后，德国空军每天都派出大量飞机对英国的空军机场和飞机工厂进行空袭。但皇家空军每天只派少量飞机抵御占压倒优势之敌。英国绅士们耐不住了，批评皇家空军总是那么吝惜自己的兵力。这种批评随着德国飞机从９月５日开始的对伦敦的大轰炸而达到了愤慨的程度。从９月８日至１４日的７天中，德军对伦敦进行了昼夜２４小时的连续空袭，整个伦敦满目疮痍，两千多平民丧生，一万多平民受伤。

９月１５日中午，德军约有４００架轰炸机和７００架战斗机向伦敦蜂拥而来。英国皇家空军终于发威了，以１７个飞行中队投入战斗。德国人招架不住，调头逃窜。戈林元帅恼羞成怒，集中力量进行第二次攻击。难以置信的是，英国让２０个中队的飞机倾巢出击?熏几乎没有一个德机编队能够完整地到达目标，也没有一个德机编队能完整地返回基地。这一天，史称“不列颠战役日”。但是，皇家空军的胜利似乎反而证明了国内批评者的正确，他们指责说：“为啥这么保守？我们早该赢了。”

当时，英国皇家空军战斗机总指挥官是休・卡思沃・道丁空军上将。“不列颠战役日”取胜后，人们还是不放过他，但他缄默无言。年底他被调离了指挥职位。又过了一年，他被塞进了退休人员名单。这位顽强的将军默默地接受了屈辱。为什么道丁不为自己的地位和声誉而辩解呢？因为他无权使用他掌握的惟一的辩护证据。那时，除了道丁，全世界只有英国首相温斯顿・丘吉尔和另外少数几个人知道他为什么采用这样的战略，但他们同样无法为道丁辩护，因为这涉及英国最高的国家机密―――“超级”情报。

原来，希特勒制定的渡海登陆英伦三岛的战斗计划，有一个先决条件：它必须在９月２７日以前实施。只有在这之前，英吉利海峡的风向和潮流才有利于渡海。而要渡海作战，必须掌握制空权。为此希特勒要求戈林在９月１７日前把英国的空军力量吸引出来予以摧毁。但是其如意算盘被英国的“超级”情报所掌握。丘吉尔和道丁等人制定了相应的战略：尽一切可能保存皇家空军的实力。而９月１５日过后，是到了向德国显示实力的时候了。由于英国空军在“不列颠战役日”的胜利，９月１７日希特勒决定无限期推迟登陆英伦三岛的“海狮”计划，英国保住了。

“超级”情报来自英国的密码分析人员。１９２８年的一天，波兰情报人员从海关查到一台崭新的密码机，这就是德国人吹嘘的“恩尼格玛”。波兰人弄清了其中３个密钥轮的内部接线关系和一块接插板的构造后，把邮件照原样封好交给了德国大使馆。随后波兰情报部门从波兹南大学调来３名数学家，进行破译研究。１９３２年法国情报部门通过间谍得到了德国“恩尼格玛”的操作规程、两个月的密钥表以及可同密文对照的一些电报明文，并把这些情报的副本都交给了波兰情报部门。到１９３４年，波兰人已把破译“恩尼格玛”做了改进，法国情报部门知道后，便邀英国人参加进来。从１９３９年７月２５日起，法、波、英三国情报部门商讨合作破译“恩尼格玛”。当时波兰人正在研制一种名为“炸弹”的机器，一台“炸弹”可模拟６台“恩尼格玛”。

神秘的布莱奇利庄园

１９３９年７月，英国情报部门在伦敦北面约８０公里的一个名叫布莱奇利的地方征用一所庄园。一个月后，英国的“政府代码和密码学校”迁移至此，校长是阿利斯泰尔・丹尼斯顿海军中校。在丹尼斯顿的领导下，破译“恩尼格玛”，研制英国式“炸弹”的工作在这个庄园开始运作。丹尼斯顿物色了高手奈杰尔・德格雷和英国最好的数学家来完成这一任务。其中包括后来成为当代计算机科学巨匠的艾伦・图灵，当时他才２７岁。

在布莱奇利庄园中，图灵第一次认识了“恩尼格玛”。１９４０年１月，他到法国拜访了那些流亡中的波兰密码工作者，回来后，图灵把波兰人的“炸弹”与他早先在美国普林斯顿大学进行的数学研究结合起来，他的英国式的“炸弹”就是这样诞生的。为了使德军的电报明文中出现布莱奇利庄园所希望的词，英国人想了各种方法。例如先派飞机把重要航道上的某个灯光浮标炸毁，然后注意截收途经此处的德国舰艇发出的无线电报，其中必有Ｌｅｕｃｈｔｂｏｊｅ（灯光浮标）一词。此外德军的常用词，如军衔、职务等，以及德语中的常用词，如ｅｉｎｓ（一个），对破译也是相当有用的。德国人的自作聪明也帮了布莱奇利庄园的忙。他们规定在一个月内，密钥轮的排列顺序不得重复。这就使得英国人不必对已发现在月内使用过的排列顺序再做测试。有时德国人把一份电报既用“恩尼格玛”又用其它易破译的密码加密，分别发给不同的单位，这就给布莱奇利庄园送上了一份“同文密报”。

图灵的“炸弹”事实上是一台体积庞大的计算机。布莱奇利庄园的第一台“炸弹”于１９４０年春投入使用，此后德军的一些绝密情况，对于英国人来说，已是一本可读的书了。到１９４１年末，布莱奇利庄园已经有了１２台“炸弹”。到１９４３年３月，增加到６０台。就同美国人把破译日本人密码而获得的情报称为“魔术”一样，英国人把他们破译所得的情报称为“超级”。１９４２年下半年，“超级”情报帮助蒙哥马利将军率领的英国第八团军在北非的阿拉曼战役中反败为胜，打败了人称“沙漠之狐”的德军元帅隆美尔。

第一台“电子计算机”的诞生

１９４０年到１９４１年，德国军方又先后启用了两种新的密码机。一种是西门子－哈尔斯克公司制造的Ｔ５２，德国人称之为“密码电传机”；另一种是洛伦茨公司制造的ＳＺ４０（后来改进为ＳＺ４２），德国人称之为“密码附加器”。

ＳＺ４０／４２是一种附加在普通电传机上来实现密码功能的装置，希特勒同他的高级将领之间的绝密通信，就是用它来加密的。布莱奇利庄园给这种密码起了一个代号叫金枪鱼。对于Ｔ５２，布莱奇利庄园也给它或它所实施的密码起了一个代号：“鲟鱼”。由于用Ｔ５２加密的情报主要通过电缆传送，而这些通信电缆又远在英国人的控制范围之外，捕捉“鲟鱼”的难度更大。

在二战中保持中立的瑞典，出于对自身安全的考虑，加上德国所用的电缆又通过其境内，倒是对Ｔ５２密码进行了破译研究。最值得一提的事情是，１９４１年春瑞典人通过破译得知，德军将于６月２５日或６月２６日进攻苏联。他们把这个重要情报通知给路过瑞典首都斯德尔摩的英国驻苏大使，这位大使到莫斯科后就把它传给斯大林。遗憾的是，斯大林不相信英国人。

布莱奇利庄园破译“金枪鱼”的契机，出现在１９４１年８月３０日。这天维也纳的一名德国密码操作员用ＳＺ４０／４２向他在雅典的一名同伙发出了一份长达四千多个字符的密电。当他好不容易完工时，对方发来了回电：“我没有全部收到，请再发一次！”这名精疲力尽的操作员竟然违反操作规程，用原来的密钥轮起始位置把这份冗长的密电又发了一次。这个破天荒的错误，使英国人得到了同样内容的明文在同一密钥设置下加密的两份长密电。这两份密电在词间空格、标点符号上发生了差别，特别是明文正文前的ＳＰＲＵＣＨＮＵＭＭＥＲ（电报编号），在拍发后一份密电时被缩写为ＳＰＲＵＣＨＮＲ。

布莱奇利庄园的高级密码分析员约翰・蒂尔特曼分析了这两份密电。他对它们做了模２下的数位对数位的减法（其实就是加法），从而消去了密钥数，破了密电。利用这个长密钥数，他们推测出这种密码机的内部构造。但是大约花了３个月的工夫，布莱奇利庄园在这方面仍毫无进展。于是这个任务放到了剑桥大学数学家比尔・塔特面前。塔特确信转轮式密码机的密钥数总会表现出某种周期性，根据那两份密电最开头的１２个看来无意义的字母ＨＱＩＢＰＥＸＥＺＭＵＧ，他估计这种密码机应该有１２个密钥轮。再根据布莱奇利庄园得到的其它“金枪鱼”密文，这１２个字母位置中的１１个，每个都出现过２５个不同的字母，剩下的一个位置上，只出现过２３个不同的字母。因此，塔特估计密钥数应该表现出长度为２５×２３＝５７５的周期性。于是他把密文中每个５位二进制数的第一位数字取出来，以５７５个为一行，分成７行，上下对齐进行比较，发现在斜方向上有许多重复。这意味着应该把周期长度设得小一些。于是塔特以５７４个二进制数字为一行，结果令人欣喜。塔特找到了破译ＳＺ４０／４２的门。

到１９４２年初，布莱奇利庄园对ＳＺ４０／４２的内部构造已了如指掌，并请邮电部研究室造出了一台模拟机，破译每天用“金枪鱼”加密的密文。由于工作量很大，从１９４３年３月开始到当年年底，一台命名为“巨人”的电子计算机在布莱奇利庄园装配成功，“巨人”成功地破译了ＳＺ４０／４２密电。１９４４年６月，又一台“巨人”在布莱奇利庄园建成。到１９４５年二战结束时，已有１０台“巨人”屹立在布莱奇利庄园。它们一共破译了约六千三百万字符的德国高层密电。特别是在诺曼底登陆战役中，由“巨人”获得的“超级”情报，不但提供了德军关于这次战役的全部命令，而且使盟军得知德军对他们欺骗战术的全部反应。此后从希特勒与根舍・冯・克鲁格将军发生的争吵，到希特勒在柏林地下室发出的“绝命电”，全在盟军掌握之中。难怪有人说，布莱奇利庄园提供的“超级”情报使战争提早两年结束。

长期以来，美国人一直说是他们于１９４６年建造了世界上第一台电子计算机，英国人一直没有异议，因为布莱奇利庄园，包括“巨人”，都是最高机密。直到１９７４年，根据英国的保密法规，这一段历史解禁，才揭开了布莱奇利园在密码史上的光辉一页，“巨人”也随之公诸于世。现在英国人常说：“世界上第一台电子计算机，不是美国的埃尼阿克，而是英国的‘巨人’。”

（原载《读者导报》）