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Colossus:在沉默中咆哮的密码巨兽

Colossus,中文意为“巨像”,这个名字背后并非一尊冰冷的雕塑,而是一头诞生于战火、咆哮于无声、并被历史尘封了三十余年的电子巨兽。它是有史以来第一台可编程的电子数字计算机,一个在第二次世界大战的至暗时刻,为破译纳粹德国最高机密通讯而生的秘密武器。它并非一台通用计算机,却以前所未有的速度和逻辑能力,在无数穿孔纸带上追捕着敌人的思维轨迹。它的存在,是密码学历史上的一座丰碑,也是数字时代降临前最壮丽的序曲。然而,当战争的硝烟散去,这头巨兽和它的创造者们一同被卷入最高机密的漩涡,从历史中彻底蒸发,仿佛从未存在。

迷雾中的诞生:洛伦兹密码的挑战

Colossus的故事,始于一个比著名的恩尼格玛密码机 (Enigma) 更为棘手的敌人——洛伦兹SZ系列密码机。当布莱切利园的破译者们已经逐渐掌握了恩尼格玛的规律时,一种更复杂的密码出现在了德军最高统帅部的通讯中。英国人给它起了一个代号:“Tunny”(金枪鱼)。

看不见的敌人

“金枪鱼”所承载的,是希特勒与前线将军之间的最高指令,其战略价值不言而喻。与恩尼格玛不同,它并非通过人工敲击的莫尔斯电码传播,而是嫁接在更为现代的电传打字机网络上。这是一种流密码,由一台拥有12个转子的复杂机器生成,其密钥组合的数量是一个天文数字,远超恩尼格玛。理论上,它坚不可摧。 对于布莱切利园 (Bletchley Park) 的天才们来说,他们面临的第一个挑战是:你无法攻击一个你甚至不知道其内部构造的机器。他们手上只有截获的、毫无意义的乱码电文。转机出现在1941年8月30日,一位粗心的德军密码员犯下了一个致命错误:他用几乎完全相同的密钥设置,重复发送了一份长达4000个字符的电文。第二次发送时,他做了一些小小的缩写改动,这微小的差异,如同在紧锁的黑暗房间里,露出了一丝微光。 密码分析员约翰·蒂尔曼抓住了这道光。通过对比两份密文的差异,布莱切利园的团队得以分离出密钥流。更令人惊叹的是,数学家比尔·塔特(Bill Tutte)在此基础上,仅仅依靠逻辑推理和统计分析,在数月内成功逆向工程出了洛伦兹密码机的完整逻辑结构——他从未见过这台机器的任何实物或图纸,却在纸上重建了它的“灵魂”。

“希斯·罗宾逊”的蹒跚学步

塔特的发现是一个智力上的奇迹,但胜利的果实依然遥不可及。即使知道了洛伦兹的原理,要为每一份新的密文找出其独特的转子起始位置,依然是一项浩繁得令人绝望的工作。最初,破译员们依靠人力进行枯燥的统计计算,效率极其低下。 为了加速这一过程,他们建造了一些简陋的机电装置,其中最著名的一台被戏称为“希斯·罗宾逊”(Heath Robinson),取名于一位以绘制各种古怪复杂机械而闻名的英国漫画家。这台机器使用两卷同步转动的纸带——一卷是密文,另一卷是可能的密钥流——通过光电管进行逻辑比对。然而,“希斯·罗宾逊”笨拙、缓慢,且纸带在高速运转下极易撕裂,同步也经常出错。它证明了机器辅助破译的可行性,但本身却远非决胜的武器。 随着盟军诺曼底登陆计划的临近,获取德军最高统帅部的实时情报变得空前重要。破译“金枪鱼”的速度,直接关系到无数士兵的生命和整个战争的走向。布莱che利园需要一个真正的“巨人”来打破僵局。

巨兽的铸就:从理论幽灵到钢铁之躯

在“希斯·罗宾逊”的机械悲鸣中,一位名叫汤米·弗劳尔斯(Tommy Flowers)的邮局工程师看到了一个全新的方向。他认为,问题的症结在于机械的不可靠性。齿轮、继电器和纸带的物理极限,注定了机器的速度和稳定性无法实现质的飞跃。他的解决方案在当时听起来如天方夜谭:用电子真空管完全取代机械部件。

电子的承诺与怀疑

在1940年代,真空管被认为是脆弱和不稳定的。主流观点认为,一台由成百上千个真空管组成的机器,会因为频繁的烧毁而根本无法持续工作。布莱切利园的许多人,包括一些顶尖的数学家,都对此表示怀疑。 但弗劳尔斯不同,他在英国邮政总局研究中心负责电话交换机的工作,拥有大规模电子系统设计的丰富经验。他深知,真空管的寿命问题,很大程度上源于频繁的开关机造成的电涌冲击。如果让机器持续稳定地运行,真空管的可靠性将远超人们的想象。他坚信,只有纯粹的电子逻辑,才能达到破译所需的速度。

巨兽的诞生

面对怀疑,弗劳る斯和他在多利斯山的团队自筹部分资金,以惊人的速度投入了设计和建造工作。他们摒弃了“希斯·罗宾逊”的双纸带设计,将其中一卷代表密钥流的纸带电子化——通过内部电路生成洛伦兹密码机的12个转子所产生的伪随机序列。这意味着,机器的核心逻辑运算将以电子的速度进行。 这头即将诞生的巨兽,被命名为“Colossus”。

Colossus的体型名副其实,它高2.2米,宽4.9米,深3.4米,重达数吨。当它运行时,数千个真空管散发出幽暗的光芒和巨大的热量,房间里充满了继电器清脆的“咔哒”声和纸带高速飞转的呼啸。这头钢铁巨兽,正在以人类大脑无法企及的速度,吞噬、消化着纳粹的秘密。

沉默的咆哮:诺曼底的胜利与被抹去的记忆

Colossus的到来,彻底改变了布莱切利园的游戏规则。过去需要数周甚至数月才能完成的破译工作,现在仅需几个小时。到战争结束时,共有10台Colossus在布莱切利园不分昼夜地运转,由皇家海军女子服务队(Wrens)的成员们操作。

决战时刻的无声之功

Colossus Mark 2的及时服役,对诺曼底登陆的成功起到了至关重要的作用。

可以说,Colossus的电子心跳,与前线士兵的脉搏同频共振。它在后方的沉默咆哮,转化为战场上决定性的胜利。

胜利之后的“死亡”

然而,战争的结束,也宣告了这头巨兽的死刑。冷战的铁幕正在缓缓降下,英国政府意识到,他们所掌握的破译技术本身,就是一项无可估量的国家资产。为了防止技术泄露给新的对手苏联,也为了让未来的敌人继续使用他们自认为安全的加密设备,一个冷酷的决定被下达:彻底销毁Colossus,并抹去所有关于它的记忆。 在丘吉尔的直接命令下,10台Colossus中的8台被立刻拆除。剩下的两台被转移到英国政府通信总部(GCHQ)继续服役了一段时间,最终也在1960年左右被销毁。所有的设计图纸、工程笔记和相关文档都被付之一炬。参与项目的所有人员,从汤米·弗劳尔斯这样的顶尖工程师,到操作机器的女性军官,都被要求签署保密协议,发誓终生不得向任何人——包括他们的配偶和家人——提及Colossus的存在。 历史被干净利落地改写了。世界的聚光灯打在了1946年于美国揭幕的ENIAC身上,它被誉为“第一台电子计算机”。而真正的先驱Colossus,连同它的创造者们,则被埋葬在国家机密的坟墓里,整整三十年。

迟来的复活:巨兽的遗产与数字时代的黎明

直到1970年代中期,随着部分战时档案的解密,Colossus的故事才开始零星地浮出水面。世界震惊地发现,计算机革命的黎明,比人们普遍认为的要早得多。

被重估的历史地位

Colossus的重见天日,迫使人们重新审视整个计算机发展史。

巨兽重生

故事的结局带有一丝慰藉。从1991年开始,由托尼·塞尔(Tony Sale)领导的一群志愿者,凭借着几张模糊的照片、零碎的电路图和幸存工程师们的回忆,在布莱切利园的原址上,开启了一项看似不可能的挑战:重建Colossus。 历经十余年的艰辛努力,在2007年,一头完全可以工作的Colossus Mark 2被成功复原。当古老的纸带再次穿过读带器,当数千个真空管重新散发出温暖的光芒,这头沉睡了半个多世纪的巨兽,终于在它的出生地发出了一声迟来的咆哮。 今天,这台重生的Colossus静静地矗立在布莱切利园国家计算博物馆中。它不仅是一件冰冷的展品,更是一座活着的纪念碑,纪念着那些在无声战线上用智慧保卫家园的英雄,也提醒着我们,在宏大的历史叙事之下,总有一些被遗忘的巨人,它们的每一次心跳,都曾深刻地改变了世界的走向。