Heath Robinson (máquina de quebra de código) - Heath Robinson (codebreaking machine)

Máquina réplica de trabalho de Heath Robinson no Museu Nacional de Computação . À direita está o mecanismo de transporte de fita de papel que foi apelidado de "estrado" por causa de uma semelhança com uma estrutura de metal levantada da cama.

Heath Robinson foi uma máquina usada pelos decifradores britânicos na Escola de Código do Governo e Cypher (GC&CS) em Bletchley Park durante a Segunda Guerra Mundial na criptoanálise da cifra de Lorenz . Isso conseguiu a descriptografia de mensagens na cifra do teleprinter alemão produzida pela máquina de cifra em linha Lorenz SZ40 / 42 . Tanto a cifra quanto as máquinas foram chamadas de "Tunny" pelos decifradores de códigos, que batizaram diferentes cifras de teleimpressoras alemãs em homenagem a peixes . Era principalmente uma máquina eletromecânica, contendo não mais do que duas dúzias de válvulas (tubos de vácuo) , e foi o predecessor do computador eletrônico Colossus . Foi apelidado de "Heath Robinson" pelos Wrens que o operaram, em homenagem ao cartunista William Heath Robinson , que desenhou dispositivos mecânicos imensamente complicados para tarefas simples, semelhantes (e um tanto anteriores) a Rube Goldberg nos Estados Unidos

A especificação funcional da máquina foi produzida por Max Newman . O projeto de engenharia principal foi o trabalho de Frank Morrell na Post Office Research Station em Dollis Hill no norte de Londres, com seu colega Tommy Flowers projetando a "Unidade de Combinação". O Dr. CE Wynn-Williams, do Telecommunications Research Establishment at Malvern, produziu a válvula eletrônica de alta velocidade e os contadores de relé. A construção começou em janeiro de 1943, a máquina protótipo foi entregue a Bletchley Park em junho e foi usada pela primeira vez para ajudar a ler o tráfego criptografado atual logo depois.

Como o Robinson era um pouco lento e pouco confiável, ele foi mais tarde substituído pelo computador Colossus para muitos propósitos, incluindo os métodos usados ​​contra a máquina de cifra teleimpressora on-line Lorenz SZ42 de doze rotores (codinome Tunny, para atum).

Método estatístico de Tutte

A base do método que a máquina de Heath Robinson implementou foi a "técnica 1 + 2" de Bill Tutte . Isso envolvia examinar os dois primeiros dos cinco impulsos dos caracteres da mensagem na fita de texto cifrado e combiná-los com os dois primeiros impulsos de parte da chave gerados pelas rodas da máquina Lorenz. Isso envolvia a leitura de dois longos loops de fita de papel, um contendo o texto cifrado e o outro o componente da chave. Ao fazer a personagem-chave da fita um mais longo do que a fita mensagem, cada um dos 1,271 posição do começando _{1 2} seqüência foi julgado contra a mensagem. Uma contagem era acumulada para cada posição inicial e, se excedesse um "total definido" predefinido, era impressa. A contagem mais alta era provavelmente aquela com os valores corretos de ₁ e ₂ . Com esses valores, as configurações das outras rodas podem ser tentadas para quebrar todas as cinco posições iniciais das rodas para esta mensagem. Isso permitiu que o efeito do componente da chave fosse removido e a mensagem modificada resultante atacada por métodos manuais no Testery . ${\ displaystyle \ chi}$${\ displaystyle \ chi}$${\ displaystyle \ chi}$ ${\ displaystyle \ chi}$${\ displaystyle \ chi}$${\ displaystyle \ chi}$${\ displaystyle \ chi}$${\ displaystyle \ chi}$${\ displaystyle \ chi}$

Transporte de fita

O "estrado" era um sistema de roldanas em torno do qual duas voltas contínuas de fita eram colocadas em sincronia. Inicialmente, isso era por meio de um par de rodas dentadas em um eixo comum. Isso foi alterado para acionamento por polias de fricção com as rodas dentadas mantendo a sincronia quando se constatou que isso causava menos danos às fitas. Velocidades de até 2.000 caracteres por segundo foram alcançadas para fitas mais curtas, mas apenas 1000 para fitas mais longas. As fitas passaram por uma série de células fotoelétricas onde os personagens e outros sinais eram lidos. Os comprimentos de fita possíveis na cabeceira da cama eram de 2.000 a 11.000 caracteres.

Leitura de fita

As fitas perfuradas foram lidas fotoeletricamente em um "portão" que foi colocado o mais próximo possível da roda dentada para reduzir o efeito das fitas esticadas. Os caracteres sucessivos da fita eram lidos por uma bateria de dez fotocélulas, uma décima primeira para os furos da roda dentada e duas adicionais para os sinais de "parar" e "iniciar" que eram perfurados manualmente entre o terceiro e o quarto e o quarto e o quinto canais.

Unidade de combinação

Este foi desenhado por Tommy Flowers da Post Office Research Station em Dollis Hill, no norte de Londres. Ele usou válvulas termiônicas (tubos de vácuo) para implementar a lógica. Isso envolveu a função booleana "exclusiva ou" (XOR) na combinação de vários fluxos de bits. Na seguinte " tabela verdade ", 1 representa "verdadeiro" e 0 representa "falso". (Em Bletchley Park, eles eram conhecidos como x e • respectivamente.)

Outros nomes para esta função são: "diferente de" (NEQ), " adição de módulo 2" (sem transporte) e "subtração de módulo 2" (sem 'emprestar'). Observe que a adição e a subtração do módulo 2 são idênticas. Algumas descrições da descriptografia Tunny referem-se à adição e outras à diferenciação, ou seja, subtração, mas significam a mesma coisa.

A unidade de combinação implementou a lógica do método estatístico de Tutte . Isso exigia que a fita de papel contendo o texto cifrado fosse testada contra uma fita que continha o componente da máquina de cifra Lorenz gerada pelas duas rodas chi relevantes em todas as posições iniciais possíveis. A contagem foi então feito do número total de 0 s gerados, com uma contagem elevada, indicando uma maior probabilidade da posição inicial do chi sequência de teclas estar correcta.

Contando

Wynn-Williams obteve seu PhD na Universidade de Cambridge por seu trabalho no Laboratório Cavendish com Sir Ernest Rutherford . Em 1926, ele construiu um amplificador usando válvulas termiônicas (tubos de vácuo) para as correntes elétricas muito pequenas que surgiam de detectores em seus experimentos de desintegração nuclear. Rutherford o fez dedicar sua atenção à construção de um amplificador de válvula confiável e aos métodos de registro e contagem dessas partículas. O contador usava tubos Thyratron cheios de gás que são dispositivos biestáveis .

Os contadores que Wynn-Williams projetou para Heath Robinson e, posteriormente, para os computadores Colossus usavam tiratrons para contar unidades de 1, 2, 4, 8; relés de alta velocidade para unidades de contagem de 16, 32, 48, 64; e retransmissões mais lentas para contar 80, 160, 240, 320, 400, 800, 1200, 1600, 2000, 4000, 6000 e 8000. A contagem obtida para cada execução da fita de mensagem foi comparada com um valor predefinido , e se o excedesse, era exibido junto com uma contagem que indicava a posição da fita da chave em relação à fita da mensagem. Os operadores de Wren inicialmente tiveram que anotar esses números antes que a próxima contagem que ultrapassasse o limite fosse exibida - o que era "uma fonte frutífera de erro", então uma impressora foi logo introduzida.

Desenvolvimentos Robinson

O Heath Robinson original era um protótipo e era eficaz, apesar de uma série de deficiências graves. Todos, exceto um deles, a falta de capacidade de "abrangência", foram progressivamente superados no desenvolvimento do que ficou conhecido como " Velho Robinson ". No entanto, Tommy Flowers percebeu que poderia produzir uma máquina que gerasse o key stream eletronicamente, de forma que o principal problema de manter duas fitas sincronizadas uma com a outra fosse eliminado. Esta foi a gênese do computador Colossus.

Apesar do sucesso do Colossus, a abordagem Robinson ainda era valiosa para certos problemas. Versões aprimoradas foram desenvolvidas, apelidadas de Peter Robinson e Robinson and Cleaver em homenagem às lojas de departamentos de Londres. Um desenvolvimento posterior das ideias foi uma máquina chamada Super Robinson ou Super Rob. Desenhado por Tommy Flowers, este tinha quatro estrados de cama para permitir a execução de quatro fitas e era usado para corridas profundas e "berços" ou corridas de ataque em texto simples conhecido .

Referências e notas

Bibliografia