【不止游戏】二战德军号称“谜”的密码机,究竟是如何使用的?

SONAR森纳映画 2022-06-30 18:27:49

欢迎收看本期的《不止游戏》,我是乔伊。

这期要给大家讲的,是STEAM上一款二战题材的卡牌游戏《KARDS》。游戏本身是免费的,但卡牌游戏嘛大家懂得都懂。肯定是靠后续卖卡包来盈利。

游戏本身的玩法和《炉石传说》比较接近,基本就是利用自己海陆空等部队和指令构成卡组,进行随从交换,最后摧毁掉敌人的指挥部就能取得胜利。反正玩一玩还是不错,不过就是部分阵营的平衡性有点问题。

但是大家注意到了,这期是《不止游戏》,不是介绍游戏玩法剧情的《游戏不止》,原因在于这款游戏的魅力之处并不在玩法上,而是每一张取自真实原型,充斥着当年征兵海报时代感的卡面插画,这些插画很快吸引了我的注意力。每一张卡牌对应二战时期各式各样的武器装备和经典老梗,透过卡牌诉说着那个兵戈扰攘的时代故事。

最近我们将会选取游戏中不少有意思的卡牌,来讲述当年二战那卡牌背后的战争故事。那么这期我们将讲述二战时期,一场情报破译的交锋。

游戏中英国有一张强力卡牌,需要经过多回合的操作运营,才能打出最高费用指令的——“布莱切利庄园”,卡图上的女性带着无线电监听耳机,有着“掀桌”似的强力效果,但是很多人对这个庄园名字感到陌生。

在讲布莱切利庄园之前,我们首先要了解一个名字非常独特的密码机“恩尼格玛”(ENIGMA),意为“谜”。

1918年2月23日,德国工程师亚瑟·谢尔比乌斯申请了一项密码机的专利,并和好友理查德一起向德国军方推销这种新型的密码机。然而这时候的军队正忙着筹备空袭意大利的计划,根本无暇顾及这两个初出茅庐的愣头青,吃了闭门羹的亚瑟只能灰溜溜地回家,继续倒腾改进他的机器。

然而在之后的时间里,德国在一战战场不断失利,再加上“齐默尔曼电报”事件的泄露,德国当时想忽悠墨西哥去打美国。结果电报泄露美国大为震惊,以至于德国因为这次情报泄露拉到大怪了。美国直接加入战场导致德国最后全面溃败。1918年11月11日,德国代表在巴黎北部的行军火车上签署了停战协定,正式宣布投降。傲慢自大的德国人始终想不明白,强大的德意志帝国为何输掉了这场世界大战。

直到1923年,当时还没成为首相的丘吉尔,在《世界危机》一书中写道:“其实在一战开始没多久,我们就破解了德国的密码。”德国人看到后如梦初醒,焯!小丑竟是我自己,这才意识到自己的情报机构亟需大版本的更新,但科技等级还不够,不能让每个军官都绑个“将军令”。此时军队想了起来之前推销密码机的亚瑟,于是再次让他,把那台如“打字机”的玩意搬出来给大伙瞅瞅,仔细给军方阐述了原理及使用方法后,军方对此大为赞叹,于是下令大量生产和采购该密码机。

1926年2月,某个平平无奇的一天,持续监听德国通话的几个大国,都收到了大量意义不明的加密信息。监听一段时间后并没有搞明白是什么意思。

英、法、美几个一战的战胜国决定放弃破译,在他们看来,德国这个一战的战败国,在《凡尔赛和约》的制衡下,估计也就是“阴沟里的泥鳅”罢了。

虽然这些大国开摆了,但是东欧刚刚独立不久的波兰却战战兢兢。西边的德国还想收复失地。在东边,1920年刚刚击退的苏联,正重整旗鼓随时准备继续扩张。更可怕的是,苏德两国之间暗流涌动,表面上签署和平协议井水不犯河水,但两国打起来只是时间问题,波兰作为缓冲,夹在两国之间势必要被卷入。面对德国那边天天都在发一些看不懂的话,波兰内心掀起了波澜。总觉得这个不怀好意的邻居,正在悄悄密谋着什么。为此进退维谷的波兰,必须做出一些应对。

此时波兰的“总参二局”站了出来,“总参二局”全名为波兰总参谋部第二局。从1918年成立以来一直致力于秘密维护国家安全,由于一战前后对于德国和苏联的忌惮,波兰在两国安插了大量间谍和秘密情报部门。但早期总参二局的间谍手段并不成熟,使得许多人葬身异国他乡。此次二局展开了对德军密文的破译工作,专门召集了大量的人才。语言学家、数学家,甚至连国际象棋的棋手,都参与到对情报的破译工作中。

在拦截了德国的无线电后,数学家雷耶夫斯基等人组建的破译小组,紧锣密鼓地展开了秘密攻坚。游戏中的“总参二局”也是有着情报的词条,可以观看对手一张手牌并过牌的强力效果。

起初,总参二局密码处还是老一套的办法,试图让语言学家通过语法规律猜出密码。可是这次不灵了,他们发现不论怎么努力,这毫无语法结构的一团乱码,虽然每个字母大家都认识,但组合到一起就是一团深不可测的谜团。随后他们寄希望于统计学,试图通过计算来猜测密码,但面对天文数字般的可能性依旧以失败告终。

所幸事情迎来了转机,波兰截获了一台寄往德国大使馆的商用恩尼格玛机,原来是这玩意啊,他们弄清楚其工作原理后,在密码处的“德奸”帮助下,波兰从法国那里得到了军用密码机内部布线的情报,终于可以开始破译密码机的工作。想要攻破这个号称“谜”一样的机器,我们先要大概了解这个“恩尼格玛”机怎么用。

在上期我们讲的游戏《心魔》中,就出现了这台密码机。我们这期重点结合游戏,来讲它的使用方法。游戏中所使用的是“四转子”型号的机器。乍看像一台传统的打字机,主要分为4个部分。有26个字母的键盘和灯盘面板,下面是接线板,以及上方一套转子系统组成。

在军队出发前,会配备一台和指挥部同型号的密码机,同时还会附带一张密码表。这个密码表相当于密钥,是整个信息传递系统的关键。哪怕机器被人偷了都没关系,但这张表会被严加保管。

它的使用方法特别简单,我们先拿出这张提前编好的密码表,找到今天30号表上的机器初始设置。

挑出5号、1号、2号和4号转子,并按这个顺序装入密码机。第二步是按照表上写的数字,把4个转子设置成09、05、22和06。最后再对照表格,把接线插入IS、AU和RE。这样就完成了当天机器的初始设置。同时当天德军各部队,都会按这个表进行密码机初始设置。

只要设置完成,接下来就特别简单了。比如我们要给其他部队发送一个“SONAR”的信息。只需要像打字一样,在键盘按下S,灯盘就会亮起另一个字母的灯。把亮起的字母抄下来就是密文。比如我们现在要打出“SONAR”,会以此亮起“OILXD”。这段字母就是密文了,然后用无线电发给其他部队就行。

哪怕这个密文无线电被盟军截获,又没机器又没表,纯靠密文表面的信息基本看不明白。而对于接收到这段密文的部队,也只需要照着这个表,当天设置好机器,照着再打一遍,灯盘依次亮起的字母就是解密的信息了。

这就是恩尼格玛机的使用方法,是不是特别简单。同时大家也看出来了,怎么设置机器的密码表才是关键。因为哪怕设置有一点点不同,比如把转子多转了一格。打出的信息都是完全不一样的。这就解释了为什么当时波兰就算拿到机器,没有密码表也一筹莫展。而且设置内容每天都会变,这让盟军破译人员,哪怕当天截获的信息有点破译进展,第二天又不一样了,搞得极其头疼。

那么恩尼格玛机的原理是什么呢?这要追溯到公元前一世纪的古罗马,恺撒大帝为了对军事行动保密,发明了一种秘密的沟通方式“恺撒密码”。就是将字母表向后平移,用不一样的字母替换正常表中的字母,比如我将A向后平移两位,那么写出的密码就是C。依次类推,将相应的字母都重新加密后写出来。这个平移的位数,就是传令官持有的“密钥”,掌握了密钥也就掌握了原文。即便敌方获得了情报,看到一通乱码,估计也会以为是哪个莫名其妙的外国鸟语。

恩尼格玛机的本质和凯撒密码一样,就是把一个字母,替换成另一个字母来加密。只不过凯撒密码就是互相对应的两套密码表,你自己花点时间都能慢慢比对出来。而恩尼格玛机每一次按下键盘,转子就会转一格,第一个转子转满26次一圈后,第二个转子就会跟着转一格,依次影响后续转子。转子之间有能通电的触点和接线连接,每打一个字由于转子会转动,接线就完全变了。

这样使得每个字母,都有自己的转子组合,形成“独立的字母替换表”。在转子系统的尾部还有一个反射板,让机器形成的闭合电路,这样就使同型号机器只要设置一致,只要照着打一遍密文就能解密出原文,成为一台加解密一体机。

本身转子构成的系统已经很难破解了,设计师觉得这样还不够酷炫,在机器前面还弄了个接线板。当把连接线插入到两个字母接口后,由于电路设计,两个字母的位置就会被交换。比如我们插上了S和Y两个字母,那么我们输入S,实际上机器接收的是Y的信号。再经过转子的转换,变为其他字母亮灯。每台恩尼格玛会配备6根这样的电线,也就是会交换六对字母,于是在原本上万种的可能性上,再乘以大概1000亿种的可能,最终结果就大概是一亿亿种组合的可能,这一操作几乎杜绝了暴力破解的可能性。

到这里机器本身已经设计得很精密了,德国人很相信他们的机器,可操作机器的是人,人是有可能犯错的。德国人心里总担心,如果这套固定的密码表被间谍窃取,那么整套加密体系就会瞬间崩塌。

于是他们让发报员自己随机想几个字母,然后用随机想的字母通过密钥表加密后,再发给友军们。并且把字母加在密文的开头,甚至规定为了不出错,把想出的字母多打一遍。

就因为这个“多打一遍”看起来严谨不出错的设计,被雷耶夫斯基等人找到了BUG,多打出来的字母虽然各不相同,但对应的真实含义字母是一样的,形成了重复的对照组合,而这个疏漏也成为了破解恩尼格玛机的关键。

在找到这一破绽后于是他们自己搭了个机器,经过函数推导和无数个日夜枯燥重复的工作,他们制造出了一台可以模拟密码机的机器——“炸弹”(Bomba)。最终成功破译出了德军的密码。

波兰就这样悄悄地借助炸弹机,不断破译德军的消息长达六年,直到德国后来起了疑心。立马更新了“新版本补丁”,首先他们将重复的字母删去,并将固定的三个转子改为从五个转子里随机选三个,接线板更是由六个增加至十个。这样新增加了无数种可能性,因为哪怕加一根交换线,对于难度都是极大的提升。而对于使用者而言,无非就是照着表多花一分钟设置下。就这样德国人连机器结构都不改动,简单加几个步骤,直接把波兰人给干沉默了。

直到沉默至1939年9月1日,纳粹德国闪击波兰,第二次世界大战爆发了。希特勒仅用了不到一个月的时间就攻破了波兰的防线。10月6日,德苏两国彻底占领波兰。亡国的阴霾笼罩在所有波兰人的头上,密码处的专家们,再也无法造出打败“恩尼格玛”机的新机器了。

二战爆发后,无线电通讯是潜艇在海上作战时,获取信息最重要的命门,“恩尼格玛”的出现,不但在陆地上让盟军极其头疼。也彻底改变了德国海上战斗的战局。曾经担心他国监听无线电通讯,没法高效率的实行战术部署。现在有了恩尼格玛加密,纳粹德军的U型潜艇可以肆无忌惮地采用“狼群战术”,成群结队的出现在大西洋上,袭击过往的同盟国商船和舰队。

此时,英国的海上运输几乎被德国统治,德国海军司令邓尼茨,也因为“狼群战术”的成功地位一路攀升,一跃成为希特勒身边的当红人物。此时的盟军已经陷入完全劣势,不只是海上战场,连空袭位置也无法知悉,根本无法保护本国重要的城市,只能陷入抓瞎的境地。要想彻底终结同盟国的不利情况,唯有攻破恩尼格玛的密码围城。

波兰的数学家们几经辗转,偷偷跨越德国的封锁来到了法国,法国希望借助他们破译密码的经验打听德国的军情。然而悲惨的命运并没有终结,1940年6月22日,法国也投降了。这群波兰数学家只能再次跑路,希望彼岸的英国能接纳他们,为了避开德国的海上力量,历时8个月到达了英联邦,最后勉强获得了安全。

这时候英国才知道急了,借助从波兰、法国等盟友们手中拿到的破译经验,英方也督促情报组织尽快破解恩尼格玛机。于是由“军情六处”牵头,开始在距离伦敦不远处,一个不起眼的庄园里开始了破译工作。“布莱切利庄园”自此登上了历史的舞台。

“布莱切利庄园”处于一条大学线上,被英国两座最高学府牛津和剑桥夹在中间。从战略角度考量,又处在两大城市伯明翰和伦敦之间,怎么看也是高精尖人才集散中心。甚至后来很多美国人也来到这里,展开对日本密码的破译工作。但由于庄园处于鸟不拉屎的郊外,德国人估计也没想到,这穷乡僻壤之地竟然是盟军情报破解的中心。

不久后,被后世誉为“计算机科学与人工智能之父”的艾伦·图灵来到了这座庄园。在丘吉尔的授意下领导小组,开始破译纳粹德国的密码。但是初期庄园的人手不够,还需要很多精通语言和密码学的人才。于是军情六处在《每日电讯报》上刊登填字游戏,一方面是用于伪装不泄密,另一方面以这种特殊的方式,找到大量对破译工作有帮助的人才。

我们在“布莱切利庄园”的卡图中能看到一个戴着监听耳机的女性,按照当时的规定,妇女是不允许在前线服役的。但是仍有数以万计的巾帼们,为了保卫祖国加入了“女子辅助军”。在当时的布莱切利庄园,就有很多来自“女子皇家海军服务队”的无线电接报员,她们帮助密码学家们,拦截那些每天漂浮在空中的无线电波,减少他们的工作量。其中不乏优秀者,在“政府代码和密码学校”(GC&CS)任教,担任支持人员,这个密码学校就是英国现在“政府通信总部”的前身。

1941年,图灵的破译小组在波兰“炸弹”(Bomba)解码机的基础上,制造出了新版本的机器(Bombe),这台机器已经有了早期计算机的雏形,可以帮助密码小组进行快速的排错和计算工作。再通过输出德军恩尼格玛的当日密钥,语言学家们就能得出情报大概的原意。但就如刚才所说,每过12点德军就会拿出表更换新一天的密钥,即便是“炸弹”机也没法短时间内,在浩渺的可能性中得出结果。这让他们一度陷入困境。

那么最后他们是如何发现破绽的呢?原因在于德军每天都需要传递大量加密情报,这其中包括不少重复的信息,比如今天天气怎么样?这个“今天天气”的短语就这样经常出现,以及德军在一些密文中。经常写完正文,结尾都来一句“希特勒万岁”(Heil Hitler)。就如同现在很多电子邮件结尾都有什么“顺祝商祺”之类的固定话语。虽然每天加密后内容都会变化,但被他们大概猜到了什么意思,以此来进行密文和密钥的反推。

就这样被图灵等人找到破解的关键。而对于德军那边,由于人为因素的加入,就算在强大的机器辅佐下,人类还是会犯错。因为密码学中最忌讳的就是明显地“重复”。图灵他们找到大量的固定话语,以此开始利用机器破解。最终他们终于解开“恩尼格玛”机的谜团。

正当布莱切利庄园处于一片欢声笑语之时,此时的大西洋上德军的U艇,还在袭击着过往的舰队。英国高层下令,破解恩尼格玛的消息不能泄露。对于某些德军的攻击要选择放过,即便会造成牺牲,也不能让他们怀疑密码已经被破解。如果德军察觉密码机被破译的话,立马就会更新加密方式,这样两年来好不容易得来的破译工作就毁于一旦。之后从布莱切利庄园发送出来的情报一律命名为“Ultra”,意为“超级机密”。

游戏中的“Ultra”的卡牌效果也是反制对手的指令,这一点很还原历史了。虽然没有证据表明如今还众说纷纭的“考文垂轰炸”,得到了丘吉尔的授意,但战后很多人都认为,是英国高层为了掩护“超级机密”而做出的艰难决定。面对一些小的损失他们只有选择承受,以此来迷惑德军,只有在关键的战局上他们才会选择反制。就这样德军虽然在局部战场还是能小赚,但总体的战略部署却不断遭遇挫折,他们也开始疑惑怎么风向变了?感觉哪里不对劲却说不出来。以至于最后战争不断失利,导致一步步让帝国崩塌。

二战后,丘吉尔下令销毁了布莱切利庄园的工作证据,摧毁了“炸弹”机。如今的庄园经历岁月的变迁,已经变成了一座历史博物馆。图灵在关于计算机的研究还未完成时,由于当时历史原因,他被英国警方以“同性恋”为由逮捕,图灵没有申辩,选择接受雌激素注射“治疗”,被药物不断折磨的图灵,最终于1954被发现死于家中,死因是咬了一口浸泡过氰化物的苹果。他选择了保留尊严的方式死去,而他曾经对科技和计算机技术的贡献,将被后世所铭记。

这期我们从卡牌里挖掘出了二战背后情报交锋的故事,之后如果大家感兴趣,我们继续会从这个游戏中,挑选很多有故事的卡牌,来给大家讲述当年那些精彩的战争故事。

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