Dev bilgisayar - Colossus computer

dev bilgisayar
Colossus.jpg
Wrens tarafından işletilen bir Colossus Mark 2 bilgisayarı . Soldaki eğimli kontrol paneli, Lorenz'in "pim" (veya "kam") modellerini ayarlamak için kullanıldı. "Karyola" kağıt bant taşıması sağdadır.
geliştirici Tommy Flowers , Sidney Broadhurst, William Chandler ve Mark 2 makineleri için Allen Coombs tarafından destekleniyor
Üretici firma Postane Araştırma İstasyonu
Tip Özel amaçlı elektronik dijital programlanabilir bilgisayar
Nesil Birinci nesil bilgisayar
Yayın tarihi
Durdurulan 1960
Sevk edilen birimler 12
medya
İşlemci Termiyonik valfler ve tiratronlar kullanan özel devreler . Mk 1'de toplam 1.600 ve Mk 2'de 2.400 adet ayrıca röleler ve kademeli anahtarlar
Hafıza Yok ( RAM yok )
Görüntülemek Gösterge lambası paneli
Giriş Sürekli döngüde 20.000 × 5-bit karaktere kadar kağıt bant
Güç 8,5 kW

Colossus , 1943-1945 yıllarında İngiliz kod kırıcılar tarafından Lorenz şifresinin kriptanalizine yardımcı olmak için geliştirilen bir dizi bilgisayardı . Colossus , Boolean ve sayma işlemlerini gerçekleştirmek için termiyonik valfler (vakum tüpleri) kullandı . Colossus, saklanan bir program tarafından değil, anahtarlar ve fişlerle programlanmış olmasına rağmen , dünyanın ilk programlanabilir , elektronik , dijital bilgisayarı olarak kabul edilir .

Colossus, General Post Office (GPO) araştırma telefon mühendisi Tommy Flowers tarafından , Devlet Kodu ve Bletchley Park'taki Cypher School'da (GC&CS) matematikçi Max Newman tarafından ortaya konan bir problemi çözmek için tasarlandı . Alan Turing'in kriptanalizde olasılık kullanımı (bakınız Banburismus ) tasarımına katkıda bulunmuştur. Turing'in Colossus'u Enigma'nın kriptanalizine yardımcı olmak için tasarladığı bazen hatalı bir şekilde ifade edilmiştir . Turing'in Enigma'yı çözmeye yardımcı olan makinesi , Colossus değil , elektromekanik Bombe idi .

Prototip Colossus Mark 1 ' in Aralık 1943'te çalıştığı gösterildi ve 1944'ün başlarında Bletchley Park'ta kullanılıyordu . İşlem hızını beşe katlamak için vardiyalı yazmaçları kullanan geliştirilmiş bir Colossus Mark 2 , ilk olarak 1 Haziran 1944'te çalıştı. D-Day'de Normandiya çıkarma zamanı . Savaşın sonunda On Colossi kullanılıyordu ve onbirincisi görevlendiriliyordu. Bletchley Park'ın bu makineleri kullanması, Müttefiklerin Alman Yüksek Komutanlığı ( OKW ) ile işgal altındaki Avrupa'daki ordu komutanlıkları arasında ele geçirilen radyotelgraf mesajlarından çok büyük miktarda üst düzey askeri istihbarat elde etmelerini sağladı.

Colossus makinelerinin varlığı 1970'lerin ortalarına kadar gizli tutuldu. İki makine dışında hepsi, kullanımları anlaşılamayacak kadar küçük parçalara ayrıldı. Tutulan iki makine sonunda 1960'larda sökülmüştür. Mark 2 Colossus'un çalışır durumda yeniden inşası 2008 yılında Tony Sale ve bir gönüllü ekibi tarafından tamamlandı ; o sergileniyor Computing Ulusal Müzesi üzerine Bletchley Park .

Amaç ve kökenler

Kaldırılabilir onun kapaklı Lorenz SZ42 şifre makinesi Computing Ulusal Müzesi üzerine Bletchley Park
Lorenz SZ makineleri farklı bir sayı ile 12 tekerlekleri, her vardı kam (veya "pimleri").
Tekerlek numarası 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
BP tekerlek adı ψ 1 ψ 2 ψ 3 ψ 4 ψ 5 μ 37 μ 61 χ 1 χ 2 χ 3 χ 4 χ 5
Kam sayısı (pin) 43 47 51 53 59 37 61 41 31 29 26 23

Colossus bilgisayarları, bilinmeyen bir aygıt kullanılarak şifrelenmiş , ele geçirilen radyo teleprinter mesajlarının deşifre edilmesine yardımcı olmak için kullanıldı . İstihbarat bilgileri, Almanların kablosuz teleprinter iletim sistemlerine "Sägefisch" ( testere balığı) adını verdiğini ortaya çıkardı . Bu, İngilizlerin şifreli Alman teleprinter trafiğini " Balık " ve bilinmeyen makine ile ele geçirilen mesajları " Tunny " (ton balığı ) olarak adlandırmasına neden oldu.

Almanlar işletim prosedürlerinin güvenliğini artırmadan önce, İngiliz kriptanalistler görünmeyen makinenin nasıl çalıştığını teşhis ettiler ve " British Tunny " adlı bir taklidi yaptılar .

Makinenin on iki tekerleği olduğu ve standart 5-bit ITA2 telgraf kodundaki mesaj karakterlerinde bir Vernam şifreleme tekniği kullandığı sonucuna varıldı . Bunu , şifreli metni üretmek için XOR Boole işlevini kullanarak düz metin karakterlerini bir anahtar karakter akışıyla birleştirerek yaptı .

Ağustos 1941'de, Alman operatörler tarafından yapılan bir gaf, aynı mesajın iki versiyonunun aynı makine ayarlarıyla iletilmesine yol açtı. Bunlar yakalandı ve Bletchley Park'ta üzerinde çalışıldı. İlk olarak, çok yetenekli bir GC&CS kriptanalisti olan John Tiltman , yaklaşık 4000 karakterlik bir anahtar akışı elde etti . Ardından , Araştırma Bölümü'nün yeni gelen bir üyesi olan Bill Tutte , Lorenz makinesinin mantıksal yapısını çözmek için bu anahtar dizisini kullandı. On iki tekerleğin, χ ( chi ) ve ψ ( psi ) tekerlekleri, geri kalan ikisine ise μ ( mu ) veya "motor" tekerlekleri adını verdiği beşli iki gruptan oluştuğunu çıkardı . Ki iken tekerlekler, şifrelenmiş her harf ile düzenli olarak hızlandırdı psi jantlar, motor tekerleklerin kontrolü altında, düzensiz çıktı.

Yükseltilmiş (etkin) ve alçaltılmış (etkin değil) konumlarını gösteren 9 ve 10 numaralı tekerleklerdeki kamlar. Aktif bir kam, bir bitin (0→1 ve 1→0) değerini tersine çevirdi.

Yeterince rasgele bir anahtar akışıyla, bir Vernam şifresi , şifreli metinde tek tip bir dağılım oluşturmak için düz metin mesajının farklı karakterlerin eşit olmayan frekans dağılımına sahip doğal dil özelliğini kaldırır . Tunny makinesi bunu iyi yaptı. Bununla birlikte, kriptanalistler, düz karakterler yerine şifreli metindeki karakterden karaktere değişikliklerin frekans dağılımını inceleyerek, sisteme bir yol sağlayan tekdüzelikten bir ayrılma olduğunu keşfettiler. Bu, her bitin veya karakterin halefiyle XOR- edildiği "farklılaştırma" ile sağlandı . Almanya teslim olduktan sonra, müttefik kuvvetler bir Tunny makinesini ele geçirdi ve bunun elektromekanik Lorenz SZ ( Schlüsselzusatzgerät , şifre eki) sıralı şifreleme makinesi olduğunu keşfetti .

İletilen mesajların şifresini çözmek için iki görevin gerçekleştirilmesi gerekiyordu. İlki, tüm tekerlekler için kam desenlerinin keşfi olan "tekerlek kırma" idi. Bu modeller Lorenz makinesinde kuruldu ve daha sonra bir dizi farklı mesaj için sabit bir süre için kullanıldı. Genellikle birden fazla mesaj içeren her şanzıman, tekerleklerin farklı bir başlangıç ​​konumu ile şifrelenmiştir. Alan Turing, Turingery olarak bilinen bir tekerlek kırma yöntemi icat etti . Turing'in tekniği, Colossus'un manuel analiz için tablolar üretebildiği "Dikdörtgenleme" olarak daha da geliştirildi. Colossi 2, 4, 6, 7 ve 9, bu sürece yardımcı olacak bir "gadget"a sahipti.

İkinci görev, belirli bir mesaj için tekerleklerin başlangıç ​​konumlarını belirleyen ve yalnızca kam desenleri bilindikten sonra denenebilen "tekerlek ayarı" idi. Colossus'un başlangıçta tasarlandığı şey bu görevdi. Bir mesaj için chi çarklarının başlangıç ​​konumunu keşfetmek için Colossus, programlanabilir Boole fonksiyonlarının değerlendirilmesinden elde edilen istatistikleri sayarak iki karakter akışını karşılaştırdı. İki akış, bir kağıt banttan yüksek hızda okunan şifreli metin ve bilinmeyen Alman makinesinin bir simülasyonunda dahili olarak oluşturulan anahtar akışıydı. Muhtemel chi- wheel ayarlarını keşfetmek için bir dizi farklı Colossus çalışmasının ardından, işlenen şifreli metindeki karakterlerin frekans dağılımı incelenerek bunlar kontrol edildi. Colossus bu frekans sayımlarını üretti.

Şifre çözme işlemleri

gösterim
düz metin
Anahtar - İkili kullanılan karakterlerin dizisi XOR ile
şifreli vermek düz metin
anahtarın chi bileşeni
anahtarın psi bileşeni
genişletilmiş psi - ilerlemediklerinde olanlar da dahil olmak üzere
, psi tekerlekleri tarafından eklenen gerçek karakter dizisi
şifreli metin
de- ki ile -the şifreli ki anahtarın bileşeni kaldırıldı
yukarıdakilerden herhangi biri, halefi karakteri veya biti ile XOR'lendi
XOR işlemi
Telgraf kod alanı için Bletchley Park kısayolu (sıfır)
Bletchley Park telgraf kodu işaretinin kısaltması (bir)

Tutte, farkı kullanarak ve psi çarklarının her karakterle ilerlemediğini bilerek , farklı şifreli metne karşı chi akışının sadece iki farklı bitini (impuls) denemenin rastgele olmayan bir istatistik üreteceğini buldu. Bu Tutte'nin "1+2 molası" olarak bilinir hale geldi . Aşağıdaki Boole işlevinin hesaplanmasını içeriyordu:

ve kaç kez "yanlış" (sıfır) verdiğini saymak. Bu sayı, "toplam küme" olarak bilinen önceden tanımlanmış bir eşik değerini aşarsa, yazdırıldı. Kriptanalist, chi -1 ve chi -2 tekerlekleri için varsayılan başlangıç ​​konumlarından hangisinin en doğru olduğunu belirlemek için çıktıyı inceler .

Bu teknik daha sonra, beş chi çarkının hepsinin olası başlangıç ​​konumunu belirlemek için diğer çiftlere veya tekli darbelere uygulanacaktır . Bu kaynaktan, depresyon düzeyi bir şifreli (D) olan, elde edilebilir psi bileşeni el yöntemlerle çıkarılabilir. De- karakterlerin frekans dağılımı ise chi şifreli sürümü belirli sınırlar içinde idi ve "tekerlek ayarı" chi tekerlekler elde edilmiş kabul edildi ve mesaj ayarları ve de- ki "aktarıldı Testery " . Bu, Bletchley Park'ta Binbaşı Ralph Tester tarafından yönetilen , şifre çözme işinin büyük kısmının manuel ve dilsel yöntemlerle yapıldığı bölümdü.

Colossus ayrıca psi ve motor tekerleklerinin başlangıç ​​konumunu da türetebilirdi , ancak bu, savaşın son birkaç ayına kadar, bol miktarda Colossi'nin bulunduğu ve Tunny mesajlarının sayısının azaldığı zamana kadar pek yapılmadı.

tasarım ve yapım

Colossus, on iki rotorlu Lorenz SZ40/42 on-line teleprinter şifreleme makinesine (kod adı Tunny, tunafish için) karşı makine yöntemlerinden sorumlu olan matematikçi Max Newman'ın başkanlığındaki bölüm olan " Newmanry " için geliştirildi . Colossus tasarımı, " Heath Robinson " adlı bir sayma makinesi üreten önceki bir projeden ortaya çıktı . Sürecin bu kısmı için makine analizi kavramını kanıtlamasına rağmen, başlangıçta güvenilmezdi. Elektro-mekanik parçalar nispeten yavaştı ve biri şifrelenmiş mesajı içeren ve diğeri Lorenz makinesinin anahtar akışının bir parçasını temsil eden iki ilmekli kağıt bandı senkronize etmek zordu , ayrıca bantlar en yüksek hızda okunduğunda esneme eğilimindeydi. Saniyede 2000 karakter.

İddiaya göre GCHQ Direktörü tarafından NSA Direktörüne 1986'da UKUSA Anlaşmasının 40. yıldönümü münasebetiyle sunulan orijinal bir Colossus'tan adım geçişi

Tommy Çiçekler MBE kıdemli elektrik mühendisi ve Switching Grup Başkanı oldu Postane Araştırma İstasyonu de Dollis Tepesi . Colossus üzerindeki çalışmasından önce , Alman Enigma şifreleme makinesinin kriptanalizinde kullanılan Bombaları geliştirmek amacıyla Şubat 1941'den itibaren Bletchley Park'ta GC&CS ile çalışmıştı . Max Newman'a Bombalar'daki çalışmalarından etkilenen Alan Turing tarafından önerildi. Heath Robinson makinesinin ana bileşenleri aşağıdaki gibiydi.

Heath Robinson'ın birleştirme ünitesini tasarlamak için çiçekler getirilmişti. Mesaj bandı ile senkronize tutulması gereken bir anahtar bandı sisteminden etkilenmedi ve kendi inisiyatifiyle, Lorenz'in elektronik bir analoguna sahip olarak anahtar bandı ihtiyacını ortadan kaldıran bir elektronik makine tasarladı. Tunny) makinesi. Bu tasarımı Şubat 1943'te Max Newman'a sundu, ancak önerilen bir ila iki bin termiyonik valfin ( vakum tüpleri ve tiratronlar ) birlikte güvenilir bir şekilde çalışabileceği fikri büyük bir şüphecilikle karşılandı, bu nedenle Dollis Hill'den daha fazla Robinson sipariş edildi. Ancak Flowers, savaş öncesi çalışmasından, termiyonik valf arızalarının çoğunun, çalıştırma sırasındaki termal streslerin bir sonucu olarak meydana geldiğini biliyordu, bu nedenle bir makineyi kapatmamak arıza oranlarını çok düşük seviyelere indirdi. Ek olarak, ısıtıcılar düşük voltajda çalıştırılıp yavaş yavaş tam voltaja getirilirse, termal stres azaltıldı. Geçmeli tabanlarla ilgili güvenilmez olabilecek sorunları önlemek için valflerin kendileri lehimlenebilir. Flowers bu fikirde ısrar etti ve Araştırma İstasyonu Müdürü W Gordon Radley'den destek aldı.

Flowers ve anahtarlama grubundaki yaklaşık elli kişilik ekibi, 1943 yılının Şubat ayının başından itibaren on bir ayını, tekerlek kalıplarını elektronik olarak üreterek Heath Robinson'ın ikinci kasetini ortadan kaldıran bir makine tasarlamak ve inşa etmek için harcadı. Çiçekler proje için kendi parasının bir kısmını kullandı. Bu prototip, Mark 1 Colossus, 1.600 termiyonik valf (tüp) içeriyordu. 8 Aralık 1943'te Dollis Hill'de tatmin edici bir performans sergiledi ve sökülüp Bletchley Park'a sevk edildi, burada 18 Ocak'ta teslim edildi ve Harry Fensom ve Don Horwood tarafından yeniden monte edildi . Ocak ayında faaliyete geçti ve ilk mesajına 5 Şubat 1944'te başarıyla saldırdı. Büyük bir yapıydı ve sözde WRNS operatörleri tarafından 'Colossus' olarak adlandırıldı . Ancak, 18 Ocak 1944'te Max Newman tarafından Ulusal Arşivlerde tutulan bir notta, 'Colossus bugün geldi' yazıyor.

Prototipin geliştirilmesi sırasında, geliştirilmiş bir tasarım geliştirildi - Mark 2 Colossus. Bunlardan dördü Mart 1944'te sipariş edildi ve Nisan ayı sonunda sipariş edilen sayı on ikiye çıkarıldı. Dollis Hill, bunlardan ilkinin 1 Haziran'a kadar çalıştırılması için baskı altına alındı. Allen Coombs sadece Allied zamanında, Haziran 1944, 1 ile 08:00 ile faaliyete geçen - 2.400 valfleri içeren - bunlardan birincisi, üretim Marka 2 Sütunlardan başına geçti Normandiya ile D-Day . Daha sonra, Colossi ayda yaklaşık bir oranında teslim edildi. VE Günü zamanında , Bletchley Park'ta çalışan on Colossi vardı ve onbirincisinin montajına başlandı.

Colossus 10, şu anda Ulusal Bilgisayar Müzesi'nin Tunny galerisini içeren alanda Bletchley Park'taki H Blok'taki genişletilmiş karyolasıyla

Mark 2 tasarımının ana birimleri aşağıdaki gibiydi.

  • 8 fotoselli okuma mekanizmasına sahip bir bant aktarımı.
  • Altı karakterli bir FIFO kaydırma yazmacı .
  • Her tekerlek için bir bit akışı üreten Lorenz makinesini simüle eden on iki tiratron halka deposu.
  • Programı ve "toplam kümeyi" belirtmek için anahtar panelleri.
  • Boole işlemlerini gerçekleştiren bir dizi işlevsel birim .
  • Bandın bir kısmı için sayımı askıya alabilecek bir "aralık sayacı".
  • Saat ölçümü, başlatma ve durdurma sinyalleri, sayaç okuma ve yazdırma işlemlerini gerçekleştiren bir ana kontrol.
  • Beş elektronik sayaç.
  • Elektrikli daktilo.

Elektronik tasarımın çoğu, William Chandler, Sidney Broadhurst ve Allen Coombs tarafından desteklenen Tommy Flowers'ın eseriydi; Erie Speight ve Arnold Lynch'in fotoelektrik okuma mekanizmasını geliştirmesiyle. Coombs, Flowers'ın tasarımının kaba bir taslağını çıkardığını ve onu parçalara ayırdığını ve ayrıntılı tasarımı yapmaları ve ekiplerine bunu üretmelerini sağlamaları için meslektaşlarına dağıttığını hatırladı. Mark 2 Colossi, prototipten hem beş kat daha hızlıydı hem de kullanımı daha basitti.

Colossus'a veri girişi , şifrelenmiş yakalanan mesajın bir kağıt bant transkripsiyonunun fotoelektrik okuması ile yapıldı. Bu, birden çok kez okunabilmesi ve yeniden okunabilmesi için sürekli bir döngüde düzenlenmiştir - veriler için dahili depolama yoktur. Tasarım , dişli deliklerini okumaktan bir saat sinyali üreterek elektronik aksamı mesaj bandının hızıyla senkronize etme sorununun üstesinden geldi . İşlemin hızı, bu nedenle, kaseti okuma mekaniği tarafından sınırlandırıldı. Geliştirme sırasında, bant okuyucu, bant dağılmadan önce saniyede 9700 karaktere (53 mph) kadar test edildi. Böylece 5000 karakter/saniye (40 ft/sn (12,2 m/sn; 27,3 mph)) normal kullanım için hız olarak belirlendi. Flowers, hem delta fonksiyonunu (ΔZ) hesaplamak hem de beş işlemcide Tunny'nin tekerleklerinin beş farklı olası başlangıç ​​noktasını test etmek için kullanılan 6 karakterli bir kaydırma yazmacı tasarladı. Bu beş yönlü paralellik, saniyede 25.000 karakterlik etkili bir işlem hızı vererek beş eşzamanlı test ve sayımın gerçekleştirilmesini sağladı. Hesaplama, bir Tunny mesajının şifresini çözmek için WT Tutte ve meslektaşları tarafından geliştirilen algoritmaları kullandı .

Operasyon

Diğerlerinin yanı sıra karyola üzerindeki uzak bandın seçimlerini gösteren ve algoritmaya giriş için Colossus seçim paneli: Δ Z , Δ ve Δ .

Newmanry'de kriptanalistler, Kadınlar Kraliyet Donanma Servisi'nden (WRNS) operatörler - "Wrens" olarak bilinir - ve bakım ve onarım için sürekli olarak hazır bulunan mühendisler vardı. Savaşın sonunda personel 272 Wrens ve 27 erkekti.

Colossus'u yeni bir mesaj için çalıştırmanın ilk işi, kağıt bant döngüsünü hazırlamaktı. Bu, iki ucu Bostik yapıştırıcı kullanarak birbirine yapıştıran ve mesajın sonu ile başlangıcı arasında 150 karakter uzunluğunda boş bant olmasını sağlayan Wrens tarafından yapıldı . Özel bir el zımbası kullanarak üçüncü ve dördüncü kanallar 2 arasına bir başlangıç ​​deliği yerleştirdiler.+Boş bölümün sonundan 12 dişli deliği ve dördüncü ve beşinci kanallar arasında bir durdurma deliği 1+Mesajın karakterlerinin sonundan 12 dişli deliği. Bunlar özel olarak yerleştirilmiş fotoseller tarafından okunarak mesajın ne zaman başlayacağı ve ne zaman biteceği belirtilir. Operatör daha sonra kağıt bandı kapıdan ve karyola makaralarının çevresinden geçirecek ve gerginliği ayarlayacaktır. İki bantlı karyola tasarımı, bir öncekini çalıştırırken bir bant yüklenebilmesi için Heath Robinson'dan alınmıştır. Seçim Panelindeki bir anahtar "yakın" veya "uzak" bandını belirledi.

Çeşitli sıfırlama ve sıfırlama görevlerini gerçekleştirdikten sonra, Wren operatörleri, kriptanalistin talimatı altında, istenen algoritmayı ayarlamak için "toplam set" onlu anahtarlarını ve K2 panel anahtarlarını çalıştırır. Daha sonra karyola bandı motorunu ve lambasını çalıştıracaklar ve bant hızlandığında ana çalıştırma anahtarını çalıştıracaklardı.

Programlama

Algoritma belirleme anahtarlarını (solda) ve seçilecek sayaçları (sağda) gösteren Colossus K2 anahtar paneli.
Colossus 'toplamını ayarla' anahtar paneli

ABD Donanması OP-20-G'den bir matematikçi ve kriptanalist olan Howard Campaigne, Flowers'ın 1983 tarihli "The Design of Colossus" makalesine bir önsöz yazdı.

Colossus hakkındaki görüşüm kriptanalist programcınınkiydi. Makineye belirli hesaplamalar ve sayımlar yapmasını söyledim ve sonuçları inceledikten sonra başka bir iş yapmasını söyledim. Önceki sonucu hatırlamıyordu ve bilseydi de ona göre hareket edemezdi. Colossus ve ben, bazen Almanlar tarafından "Geheimschreiber" ve kriptanalistler tarafından "Balık" olarak adlandırılan alışılmadık bir Alman şifreleme sisteminin analizini sağlayan bir etkileşimde bulunduk.

Colossus, depolanmış bir program bilgisayarı değildi . Beş paralel işlemci için girdi verileri, ilmekli mesaj kağıt bandından ve chi , psi ve motor tekerlekleri için elektronik model oluşturuculardan okundu . İşlemciler için programlar, anahtarlar ve jak paneli bağlantılarında ayarlandı ve tutuldu. Her işlemci bir Boole işlevini değerlendirebilir ve mesaj bandının her geçişi için belirtilen "yanlış" (0) veya "doğru" (1) değerini kaç kez verdiğini sayabilir ve görüntüleyebilir.

İşlemcilere girdi, iki kaynaktan geldi; şerit okumadan gelen kaydırma kayıtları ve Tunny makinesinin tekerleklerini taklit eden tiratron halkaları. Kağıt banttaki karakterlere Z adı verildi ve Tunny öykünücüsünden gelen karakterler, makinenin mantıksal yapısını çalışırken Bill Tutte'nin onlara verdiği Yunanca harflerle anıldı. Seçim panelinde, her iki belirtilen anahtarlar Z veya ΔZ ya veya Í ve ya veya Í veri girişi alanı ile 'K2 anahtarı paneli' geçirilecek için. Tekerlek simülatörlerinden gelen bu sinyaller, mesaj bandının her yeni geçişinde devreye girip girmediği şeklinde belirtilebilir.

K2 anahtar panelinin sol tarafında algoritmayı belirtmek için bir grup anahtar vardı. Sağ taraftaki anahtarlar, sonucun beslendiği sayacı seçti. Santral, daha az özel koşulların uygulanmasına izin verdi. Genel olarak, K2 anahtar paneli anahtarları ve santral, seçilen değişkenlerin yaklaşık beş milyar farklı kombinasyonuna izin verdi.

Örnek olarak: Bir mesaj bandı için bir dizi çalıştırma , Tutte'nin 1+2 algoritmasında olduğu gibi, başlangıçta iki chi tekerleğini içerebilir . Zamanı beş kat azaltmak için paralellik kullanılmadıkça, ortalama sekiz dakika süren böyle bir iki teker koşusu uzun koşu olarak adlandırıldı. Sonraki koşular, yalnızca bir chi çarkının ayarlanmasını içerebilir ve yaklaşık iki dakika süren kısa bir koşu sağlar. Başlangıçta, ilk uzun çalıştırmadan sonra, denenecek bir sonraki algoritmanın seçimi kriptanalist tarafından belirlendi. Ancak deneyimler, bu yinelemeli süreç için karar ağaçlarının, vakaların bir kısmında Wren operatörleri tarafından kullanılmak üzere üretilebileceğini göstermiştir.

Etki ve kader

Colossus, modern standartlarla sınırlı olsa da, programlanabilirliğe sahip elektronik dijital makinelerin ilki olmasına rağmen, çoğu Boolean algoritmalarının değerlendirilmesinin sonuçlarını saymayı içeren bir dizi kriptanalitik görev için tasarlanmış genel amaçlı bir makine değildi.

Bir Colossus bilgisayarı bu nedenle tamamen Turing tamamlanmış bir makine değildi. Bununla birlikte, San Francisco Üniversitesi profesörü Benjamin Wells, yapılan on Colossus makinesinin tümü belirli bir kümede yeniden düzenlenseydi , tüm bilgisayar setinin evrensel bir Turing makinesini simüle edebileceğini ve böylece Turing'in tamamlanmış olabileceğini gösterdi. Bilgisayarın genel amaçlı bir makine olduğu, yani zor ama belirli sorunları çözmeye adanmış bir hesap makinesinden daha fazlası olduğu fikri, II. Dünya Savaşı sonrasına kadar öne çıkmadı.

Colossus ve yapım nedenleri son derece gizliydi ve Savaştan sonra 30 yıl boyunca öyle kaldı. Sonuç olarak, uzun yıllar bilgisayar donanımı tarihine dahil edilmedi ve Flowers ve ortakları, hak ettikleri tanınmadan mahrum kaldılar. Colossi 1'den 10'a savaştan sonra sökülmüş ve parçaları Postaneye iade edilmiştir. Orijinal amacı konusunda temizlenmiş bazı bölümleri, Max Newman'ın götürüldü Royal Society Hesaplama Makinesi Laboratuvarı de Manchester Üniversitesi . Tommy Flowers'a tüm belgeleri imha etmesi ve Dollis Hill'deki bir fırında yakma emri verildi. Daha sonra bu emri söyledi:

Bu korkunç bir hataydı. Yaptığım tüm kayıtları yok etmem istendi. Colossus ile ilgili tüm çizimleri, planları ve tüm bilgileri kağıda alıp kazan ateşine attım. Ve yandığını gördüm.

Colossi 11 ve 12, iki kopya Tunny makinesi ile birlikte, taşınan muhafaza edildi GCHQ de 'in yeni merkez Eastcote ve tekrar için GCHQ Nisan 1946 Cheltenham 1952 ve 1954 olarak bilinen Colossi, biri arasında Dev Blue , 1959'da dağıtıldı; diğeri 1960'da. Bunları başka amaçlara uyarlamaya yönelik girişimlerde bulunuldu, çeşitli başarılar elde edildi; sonraki yıllarda eğitim için kullanılmışlardı. Jack Good , savaştan sonra Colossus'u ilk kullananın nasıl olduğunu anlattı ve ABD Ulusal Güvenlik Ajansı'nı , özel amaçlı bir makine yapmayı planladıkları bir işlevi yerine getirmek için kullanılabileceğine ikna etti . Colossus ayrıca rastgele olmama durumunu test etmek için tek seferlik ped bandında karakter sayımı yapmak için kullanıldı .

Colossus ile ilişkili olan ve büyük ölçekli, güvenilir, yüksek hızlı elektronik dijital bilgi işlem cihazlarının uygulanabilir olduğunu bilen az sayıda insan, İngiltere'de ve muhtemelen ABD'de erken bilgisayar çalışmalarında önemli roller oynadı. Ancak, çok gizli olduğu için sonraki bilgisayarların gelişimi üzerinde çok az doğrudan etkisi oldu; öyleydi EDVAC zaman seminal bilgisayar mimarisi olduğunu söyledi. 1972'de Colossus'tan ve onun Alan Turing ( ACE ), Max Newman ( Manchester bilgisayarları ) ve Harry Huskey ( Bendix G-15 ) gibi kişilerin projelerine bıraktığı mirastan habersiz olan Herman Goldstine , şunları yazdı:

İngiltere öyle bir canlılığa sahipti ki, savaştan hemen sonra bilgisayar alanında pek çok iyi tasarlanmış ve iyi uygulanmış projeye girişebilirdi.

1970'lerde Colossus hakkında bilgi ortaya çıkaran Profesör Brian Randell , bu konuda şu yorumu yaptı:

Bence COLOSSUS projesi bu canlılığın önemli bir kaynağıydı, büyük ölçüde takdir edilmeyen bir kaynaktı ve dijital bilgisayarın icadının kronolojisindeki yerinin önemi vardı.

Randell'in çabaları 1970'lerin ortalarında, Grup Kaptanı Winterbotham'ın 1974'te The Ultra Secret adlı kitabını yayınlamasıyla Bletchley Park hakkındaki gizliliğin kırılmasından sonra meyve vermeye başladı . Ekim 2000'de Tunny şifresi ve kriptanalizi hakkında 500 sayfalık bir teknik rapor -Tunny Üzerine Genel Rapor başlıklı - GCHQ tarafından ulusal Kamu Kayıt Ofisine yayınlandı ve onunla çalışan kriptograflar tarafından Colossus'a büyüleyici bir övgü içeriyor :

Bir Colossus'un iş başındaki büyüsü hakkında yeterli bir fikir vermenin mümkün olmaması üzücü; onun katıksız kütlesi ve görünürdeki karmaşıklığı; parıldayan makaraların etrafındaki ince kağıt bandın olağanüstü hızı; değil, yayılma, yazdırma ana başlığı ve diğer aygıtların çocuksu zevki; harf harf tamamen mekanik kod çözme sihirbazlığı (bir acemi onun kandırıldığını düşündü); daktilonun insan yardımı olmadan ve bunun ötesinde doğru puanları basmadaki esrarengiz hareketi; ekranın adım atması; özlenen puanın aniden ortaya çıkmasıyla sonuçlanan hevesli beklenti dönemleri; ve her tür koşuyu karakterize eden garip ritimler: görkemli hırsızlık, düzensiz kısa koşu, tekerlek kırmanın düzenliliği, araba dönüşünün vahşi sıçramalarıyla kesintiye uğrayan sağlam dikdörtgen, bir motor koşusunun çılgın gevezeliği, hatta bir sürü sahte skorun gülünç çılgınlığı.

Yeniden yapılanma

Tony Sale (sağda) liderliğindeki bir ekip , Bletchley Park'ta bir Colossus Mark II'yi yeniden inşa etti. Burada, 2006'da Sale, tamamlanmış makine ile şifrelenmiş bir mesajın kırılmasını denetler.

Colossus Mark 2'nin tamamen işlevsel olarak yeniden inşası 1993 ve 2008 yılları arasında Tony Sale liderliğindeki bir ekip tarafından üstlenildi. Planların ve donanımın tahrip olmasına rağmen, şaşırtıcı miktarda malzeme hayatta kaldı, özellikle mühendislerin defterlerinde, ancak bunların önemli bir kısmı ABD'de Optik bant okuyucu en büyük sorunu oluşturmuş olabilir, ancak Dr. Arnold Lynch , orijinal tasarımcı, onu kendi orijinal özelliklerine göre yeniden tasarlamayı başardı. Yeniden yapılanma , Buckinghamshire , Milton Keynes'deki H Blok Bletchley Park'taki Ulusal Bilgisayar Müzesi'nde , Colossus No. 9 için tarihsel olarak doğru yerde sergileniyor .

Kasım 2007'de, projenin tamamlanmasını kutlamak ve Ulusal Bilgisayar Müzesi için bir bağış toplama girişiminin başlangıcını işaretlemek için, bir Şifre Mücadelesi, yeniden inşa edilen Colossus'u, Lorenz SZ42 kullanılarak şifrelenen üç mesajı ilk alan ve çözen dünya çapındaki radyo amatörleriyle karşı karşıya getirdi. ve Heinz Nixdorf MuseumsForum bilgisayar müzesindeki DL0HNF radyo istasyonundan iletilir . Yarışma, etkinliğe özenle hazırlanan ve Ada'yı kullanarak kendi sinyal işleme ve kod kırma kodunu geliştiren radyo amatörü Joachim Schüth tarafından kolayca kazanıldı . Colossus ekibi, II. Dünya Savaşı radyo ekipmanını kullanma istekleri nedeniyle engellendi ve kötü alım koşulları nedeniyle onları bir gün geciktirdi. Yine de, victor'un kendi kodunu çalıştıran 1.4 GHz dizüstü bilgisayarı, 12 tekerleğin tümünün ayarlarını bulması bir dakikadan az sürdü. Alman kod kırıcı şöyle dedi: "Dizüstü bilgisayarım şifreli metni saniyede 1,2 milyon karakter hızında sindirdi - Colossus'tan 240 kat daha hızlı. CPU frekansını bu faktöre göre ölçeklendirirseniz, Colossus için 5.8 MHz'lik eşdeğer bir saat elde edersiniz. Bu, 1944'te yapılmış bir bilgisayar için olağanüstü bir hız."

Cipher Challenge, yeniden inşa projesinin başarıyla tamamlandığını doğruladı. Tony Sale, "Bugünkü performansın gücü üzerine Colossus, altmış yıl önce olduğu kadar iyidir", yorumunu yaptı. "Bletchley Park'ta çalışan ve beyin gücü, bu şifreleri kıran ve savaşı aylarca kısaltan bu fantastik makineleri tasarlayan insanlara uygun bir saygı duruşunda bulunmaktan mutluluk duyuyoruz."

Sağdan sola gösterilen Colossus yeniden inşasının önden görünümü (1) Sürekli döngüsünde ve ikinci bir yüklenmiş olarak mesaj kasetini içeren "karyola". (2) Seçim Paneli ve Fiş Panelini içeren J-rafı. (3) Büyük "Q" anahtar panelli ve eğimli bağlantı panelli K-rafı. (4) Kontrol panelini içeren çift S-rafı ve posta pulu görüntüsünün üzerinde iki satırlı beş sayaç göstergesi. (5) C-rafındaki dört "toplam" onluk anahtarın beş takımının önündeki elektrikli daktilo.

Diğer anlamlar

Adlı kurgusal bilgisayar oldu Colossus 1970 filmi de Forbin Proje: Colossus 1966 roman dayanıyordu Colossus tarafından DF Jones . Bu, Colossus ve hatta adı hakkındaki bilgilerin kamuya açıklanmasından önce geldiği için bir tesadüftü.

Neal Stephenson'ın Cryptonomicon (1999) adlı romanı da Turing ve Bletchley Park'ın oynadığı tarihsel rolün kurgusal bir incelemesini içerir.

Ayrıca bakınız

Dipnotlar

Referanslar

daha fazla okuma

  • Kampanya, Howard; Farley, Robert D. (28 Şubat 1990), Sözlü Tarih Röportajı: NSA-OH-14-83 Campaigne, Howard, Dr. 29 Haziran 83 Annopalis, MD Yazan: Robert G. Farley (PDF) , Ulusal Güvenlik Ajansı , alındı 16 Ekim 2016
  • Dev: Bir Dev oluşturma üzerinde YouTube , Google tarafından yapılan bir kısa film Colossus ve kutlamak için özellikle Tommy Flowers içinde orayı inşa edenler.
  • Cragon, Harvey G. (2003), Balıktan Colossus'a: Alman Lorenz Şifresi Bletchley Park'ta Nasıl Kırıldı , Dallas: Cragon Books, ISBN 0-9743045-0-6 – Tunny'nin kriptanalizinin ayrıntılı bir açıklaması ve Colossus'un bazı ayrıntıları (bazı küçük hatalar içerir)
  • Enever, Ted (1999), İngiltere'nin En İyi Korunan Sırrı: Ultra'nın Bletchley Park'taki Üssü (3. baskı), Sutton Publishing, Gloucestershire, ISBN 978-0-7509-2355-2 – Bletchley Park Trust'ın kurucu üyelerinden biri tarafından yazılmış, Park'ın tarihi ve coğrafyası hakkında rehberli bir tur
  • Fiyat, David A. (22 Haziran 2021). Savaşta Dahiler; Bletchley Park, Colossus ve Dijital Çağın Şafağı . New York: Knopf. ISBN'si 978-0-525-52154-9.
  • Rojas, R.; Hashagen, U. (2000), İlk Bilgisayarlar: Tarih ve Mimariler , MIT Press, ISBN 0-262-18197-5 - Colossus ve Tony Sale tarafından yeniden inşası hakkında bir bölümle ilk bilgisayarların karşılaştırılması.
  • Sale, Tony (2004), The Colossus Computer 1943–1996: İkinci Dünya Savaşında Alman Lorenz Şifresini Kırmaya Nasıl Yardımcı Oldu , Kidderminster: M.&M. Baldwin, ISBN 0-947712-36-4 Tony Sale'nin web sitesiyle aynı materyali içeren ince (20 sayfalık) bir kitapçık (aşağıya bakın)
  • Smith, Michael (2007) [1998], Station X: The Codebreakers of Bletchley Park , Pan Grand Strategy Series (Pan Books ed.), Londra: Pan MacMillan Ltd, ISBN 978-0-330-41929-1

Dış bağlantılar