Колоссальный компьютер

Не путать с одноименным вымышленным компьютером из фильма «Колосс: Проект Форбина» .

Колоссальный компьютер

Компьютер Colossus Mark 2, которым управляет Ренс . Наклонная панель управления слева использовалась для установки шаблонов «штифтов» (или «кулачков») Лоренца. Транспортер с бумажной лентой «кровать» находится справа.
Разработчик	Томми Флауэрс , которому помогают Сидни Бродхерст, Уильям Чендлер и для машин Mark 2 Аллен Кумбс
Производитель	Исследовательская станция почтового отделения
Тип	Электронно-цифровая программируемая вычислительная машина специального назначения.
Поколение	Компьютер первого поколения
Дата выпуска	Мк 1: декабрь 1943 г. ( 1943-12 ) Марк 2: 1 июня 1944 г. ( 1944-06-01 )
Снято с производства	1960
Отгружено единиц	12
СМИ	электрической пишущей машинки Выход Программируется с помощью переключателей и штепсельных панелей.
Процессор	Нестандартные схемы с использованием термоэмиссионных ламп и тиратронов . Всего 1600 в Mk 1 и 2400 в Mk 2. Также реле и шаговые переключатели.
Память	Нет (без оперативной памяти )
Отображать	Панель индикаторной лампы
Вход	Бумажная лента , содержащая до 20 000 × 5-битных символов в непрерывном цикле.
Власть	8,5 кВт

Colossus — набор компьютеров, разработанных британскими взломщиками кодов в 1943–1945 годах. помочь в криптоанализе шифра Лоренца . Колосс использовал термоэмиссионные клапаны (вакуумные лампы) для выполнения логических и счетных операций. Таким образом, Колосс считается как первый в мире программируемый сохраненной электронный цифровой помощью компьютер, хотя он программировался с помощью переключателей и вилок, а не с программы .

Колосс был разработан инженером-исследователем телефонной связи Главпочтамта (GPO) Томми Флауэрсом. на основе планов, разработанных математиком Максом Ньюманом в Государственной школе кодирования и шифрования (GC&CS) в Блетчли-Парке .

Аланом Тьюрингом Использование вероятности в криптоанализе (см. Banburismus ) способствовало его разработке. Иногда ошибочно утверждалось, что Тьюринг разработал Колосса для помощи в криптоанализе Загадки . (Машиной Тьюринга, которая помогла расшифровать «Энигму», была электромеханическая Бомба , а не Колосс.)

Прототип Colossus Mark 1 был показан в работе в декабре 1943 года и использовался в Блетчли-Парке к началу 1944 года. Усовершенствованный Colossus Mark 2 , в котором для пятикратного увеличения скорости обработки использовались сдвиговые регистры , впервые заработал 1 июня 1944 года, как раз к высадке в Нормандии в день «Д». К концу войны в эксплуатации находилось десять Колоссов, а одиннадцатый входил в строй. Использование этих машин Блетчли-Парком позволило союзникам получить огромное количество военной разведки высокого уровня из перехваченных радиотелеграфных сообщений между немецким верховным командованием ( ОКВ ) и командованием их армий по всей оккупированной Европе.

Существование машин Colossus держалось в секрете до середины 1970-х годов. Все машины, кроме двух, были разобраны на такие мелкие детали, что невозможно было сделать вывод об их назначении. Две сохранившиеся машины были демонтированы в 1960-х годах. В январе 2024 года GCHQ опубликовал новые фотографии, на которых изображен модернизированный Colossus в совершенно другой среде, чем в зданиях Блетчли-парка, предположительно в GCHQ в Челтнеме. Функционирующая реконструкция Колосса Mark 2 была завершена в 2008 году Тони Сейлом и командой волонтеров; он выставлен в Национальном музее вычислительной техники в Блетчли-парке.

Цель и происхождение

См. Также: Криптоанализ шифра Лоренца.

Шифровальная машина Lorenz SZ42 со снятой крышкой в ​​Национальном музее вычислительной техники в Блетчли-парке.

Машины Lorenz SZ имели 12 колес, каждое из которых имело разное количество кулачков (или «штифтов»).

Номер колеса	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Название колеса БП	пс 1	пс 2	пс 3	пс 4	пс 5	м 37	м 61	х 1	х 2	х 3	х 4	х 5
Количество кулачков (штифтов)	43	47	51	53	59	37	61	41	31	29	26	23

Компьютеры «Колосс» использовались для расшифровки перехваченных радиотелетайпных сообщений , зашифрованных с помощью неизвестного устройства. По данным разведки, немцы называли беспроводные системы передачи телетайпов «Sägefisch» («рыба-пила»). Это заставило британцев называть зашифрованный немецкий телетайп « Рыбой ». и неизвестная машина и ее перехваченные сообщения « Тунни » (тунец).

Прежде чем немцы повысили безопасность своих операционных процедур, британские криптоаналитики диагностировали, как функционирует невидимая машина, и построили ее имитацию под названием « Британский Танни ».

Было установлено, что машина имела двенадцать колес и использовала технику шифрования Вернама для символов сообщений в стандартном 5-битном телеграфном коде ITA2 . Это было сделано путем объединения символов открытого текста с потоком ключевых символов с использованием XOR логической функции для создания зашифрованного текста .

В августе 1941 года ошибка немецких операторов привела к передаче двух версий одного и того же сообщения с идентичными настройками машины. Они были перехвачены и над ними работали в Блетчли-парке. Во-первых, Джон Тилтман , очень талантливый криптоаналитик GC&CS, получил поток ключей длиной почти 4000 символов. Затем Билл Татт , недавно прибывший член исследовательского отдела, использовал этот ключевой поток для разработки логической структуры машины Лоренца. Он пришел к выводу, что двенадцать колес состояли из двух групп по пять штук, которые он назвал колесами χ ( чи ) и ψ ( пси ), а оставшиеся два он назвал μ ( му ) или «моторными» колесами. Колеса ци двигались равномерно с каждой зашифрованной буквой, в то время как колеса пси двигались нерегулярно, под контролем мотор-колес.

Кулачки на колесах 9 и 10 показывают их поднятое (активное) и опущенное (неактивное) положения. Активный кулачок менял значение бита (0→1 и 1→0).

При достаточно случайном ключевом потоке шифр Вернама удаляет свойство естественного языка открытого текстового сообщения, заключающееся в неравномерном частотном распределении различных символов, чтобы обеспечить равномерное распределение в зашифрованном тексте. Машина Танни справилась с этой задачей хорошо. Однако криптоаналитики выяснили, что, исследуя распределение частот посимвольных изменений в зашифрованном тексте, а не простых символов, произошло отклонение от единообразия, которое открыло путь в систему. Это было достигнуто путем «дифференцирования», при котором каждый бит или символ подвергался операции XOR со своим преемником. После капитуляции Германии союзные войска захватили машину Танни и обнаружили, что это была электромеханическая Лоренца SZ ( Schlüsselzusatzgerät , шифровальное приспособление). линейная шифровальная машина

Чтобы расшифровать передаваемые сообщения, нужно было выполнить две задачи. Первым была «ломка колес», то есть открытие кулачковых кулачков для всех колес. Эти шаблоны были созданы на машине Лоренца, а затем использовались в течение фиксированного периода времени для последовательности различных сообщений. Каждая передача, часто содержащая более одного сообщения, шифровалась с разным начальным положением колес. Алан Тьюринг изобрел метод разрушения колес, который стал известен как Тьюринги . Техника Тьюринга получила дальнейшее развитие в «Прямоугольнике», для которого Колосс мог создавать таблицы для ручного анализа. У Колоссов 2, 4, 6, 7 и 9 был «гаджет», помогающий этому процессу.

Второй задачей была «настройка колес» , которая определяла начальные положения колес для определенного сообщения, и ее можно было выполнить только после того, как были известны схемы расположения кулачков. Именно для этой задачи изначально проектировался Колосс. Чтобы определить начальное положение колес ци для сообщения, Колосс сравнил два потока символов, подсчитав статистику оценки программируемых логических функций. Двумя потоками были зашифрованный текст, который считывался на высокой скорости с бумажной ленты, и ключевой поток, который генерировался внутри, в модели неизвестной немецкой машины. После серии различных запусков Колосса с целью обнаружения вероятных настроек колеса ци они были проверены путем изучения частотного распределения символов в обработанном зашифрованном тексте. Колосс произвел эти частотные отсчеты.

Процессы расшифровки

Обозначения

$P$	открытый текст
$K$	ключ – последовательность символов, используемая в двоичном XOR с открытый текст, чтобы дать зашифрованный текст
$\chi$	компонент ци ключа
$\psi$	пси- компонент ключа
$\psi '$	расширенный psi – фактическая последовательность символов, добавленная пси - колеса, в том числе и те, когда они не продвигаются вперед
$Z$	зашифрованный текст
$D$	де- чи — зашифрованный текст, из хи. ключа которого удален компонент
$\Delta$	любой из вышеперечисленных операций, подвергнутый операции XOR с последующим символом или битом
$\oplus$	операция исключающее ИЛИ
$\bullet$	Сокращение Блетчли-Парка для телеграфного кодового пространства (ноль)
$\mathbf {x}$	Сокращение Блетчли-Парк для обозначения телеграфного кода (один)

Используя дифференцирование и зная, что пси- колеса не продвигаются вперед с каждым символом, Тутте выяснил, что попытка сопоставления всего двух разных битов (импульсов) потока ци с разностным зашифрованным текстом приведет к получению неслучайной статистики. Это стало известно как «взрыв 1+2» Тутте . Он включал вычисление следующей логической функции:

$\Delta Z_{1}\oplus \Delta Z_{2}\oplus \Delta \chi _{1}\oplus \Delta \chi _{2}=\bullet$

и подсчет количества раз, когда он дал «ложь» (ноль). Если это число превышало заранее определенное пороговое значение, известное как «установленная сумма», оно распечатывалось. Криптоаналитик исследовал распечатку, чтобы определить, какая из предполагаемых начальных позиций, скорее всего, будет правильной для колес хи -1 и хи -2.

Затем этот метод будет применен к другим парам или одиночным импульсам, чтобы определить вероятное начальное положение всех пяти колес ци . Из этого можно было получить дехи (D) зашифрованного текста, из которого пси- компонент можно было удалить ручными методами. Если частотное распределение символов в дехи- варианте зашифрованного текста находилось в определенных пределах, «постановку колеса» ци считали достигнутой. а настройки сообщений и дечи были переданы в " Тестерию ". Это был отдел в Блетчли-Парке, которым руководил майор Ральф Тестер, где основная часть работы по расшифровке выполнялась ручными и лингвистическими методами.

Колосс также мог определить начальное положение пси- колес и мотор-колес. Возможность регулярного использования этой дополнительной возможности стала возможной в последние несколько месяцев войны, когда было доступно много Колоссов, а количество сообщений Танни сократилось.

Проектирование и строительство

Клапаны (вакуумные трубки) в воссозданной версии компьютера Colossus.

Колосс был разработан для « Ньюманри », секция, возглавляемая математиком Максом Ньюманом , которая отвечала за машинные методы против двенадцатироторной онлайн-телетайпной шифровальной машины Lorenz SZ40/42 (под кодовым названием Tunny, что означает тунец). Дизайн Colossus возник в результате параллельного проекта по созданию менее амбициозной счетной машины, получившей название « Хит Робинсон ». Хотя машина Хита Робинсона подтвердила концепцию машинного анализа для этой части процесса, она имела серьезные ограничения. Электромеханические части работали относительно медленно, и было сложно синхронизировать две зацикленные бумажные ленты , одна из которых содержала зашифрованное сообщение, а другая представляла собой часть ключевого потока машины Лоренца. Кроме того, ленты имели тенденцию растягиваться и рваться при чтении со скоростью до 2000 символов в секунду.

Говорят, что шаговый переключатель взят от оригинального Колосса, подаренного директором GCHQ директору АНБ в ознаменование 40-летия Соглашения UKUSA в 1986 году.

Томми Флауэрс MBE был старшим инженером-электриком и руководителем группы коммутации на исследовательской станции почтового отделения в Доллис-Хилл . До работы над «Колоссом» он с февраля 1941 года работал в GC&CS в Блетчли-Парке, пытаясь улучшить бомбы , которые использовались при криптоанализе немецкой шифровальной машины «Энигма». Его порекомендовал Максу Ньюману Алан Тьюринг, который был впечатлен его работой над бомбами. Основные узлы машины Хита Робинсона были следующими.

• Механизм транспортировки и чтения ленты, который запускал зацикленные ленты ключей и сообщений со скоростью от 1000 до 2000 символов в секунду.
• Комбинирующий блок, реализовавший логику метода Тутте .
• Счетное устройство, разработанное CE Wynn-Williams из Исследовательского центра телекоммуникаций (TRE) в Малверне, которое подсчитывало, сколько раз логическая функция возвращала заданное значение истинности .

Флауэрс был привлечен для разработки комбинированного устройства Хита Робинсона. Его не впечатлила система ключевой ленты, которую нужно было синхронизировать с лентой сообщений, и он по собственной инициативе разработал электронную машину, которая устранила необходимость в ключевой ленте, имея электронный аналог Лоренца ( Танни) машина. Он представил эту конструкцию Максу Ньюману в феврале 1943 года, но идея о том, что предложенные от одной до двух тысяч термоэмиссионных ламп ( вакуумные лампы и тиратроны ) могут надежно работать вместе, была встречена с большим скептицизмом. поэтому в Доллис Хилл было заказано еще больше Робинсонов. Однако Флауэрс из своих довоенных работ знал, что большинство отказов термоэмиссионных клапанов происходит в результате тепловых напряжений при включении питания, поэтому отказ от выключения машины снижает частоту отказов до очень низкого уровня. Кроме того, если нагреватели запускались при низком напряжении, а затем медленно доводились до полного напряжения, тепловое напряжение уменьшалось. Сами вентили можно было бы припаять, чтобы избежать проблем со вставными основаниями, которые могли быть ненадежными. Флауэрс настоял на своей идее и заручился поддержкой директора исследовательской станции У. Гордона Рэдли.

Флауэрс и его команда из примерно пятидесяти человек в сменной группе с начала февраля 1943 года потратил одиннадцать месяцев на проектирование и создание машины, которая обходилась без второй ленты Хита Робинсона, генерируя рисунок колес в электронном виде. Флауэрс использовал для проекта часть своих денег. Этот прототип, Mark 1 Colossus, содержал 1600 термоэмиссионных клапанов (трубок). Он показал себя удовлетворительно в Доллис-Хилл 8 декабря 1943 года. и был разобран и отправлен в Блетчли-Парк, куда он был доставлен 18 января и снова собран Гарри Фенсомом и Доном Хорвудом. Он заработал в январе и он успешно атаковал свое первое сообщение 5 февраля 1944 года. Это было большое сооружение, получившее название «Колосс». В записке, хранящейся в Национальном архиве и написанной Максом Ньюманом 18 января 1944 года, записано, что «Колосс прибывает сегодня».

В ходе разработки прототипа была разработана улучшенная конструкция – Mark 2 Colossus. Четыре из них были заказаны в марте 1944 года, а к концу апреля количество заказов было увеличено до двенадцати. Доллис Хилл была вынуждена заставить первый из них заработать к 1 июня. Аллен Кумбс взял на себя руководство производством Mark 2 Coossi, первый из которых, содержащий 2400 клапанов, вступил в строй в 08:00 1 июня 1944 года, как раз к вторжению союзников в Нормандию в день «Д» . В дальнейшем «Колоссы» поставлялись со скоростью примерно по одному в месяц. Ко Дню Победы в Блетчли-Парке работало десять Колоссов, и уже было положено начало сбору одиннадцатого. Семь Колоссов использовались для «постановки колес», а три — для «ломки колес».

Колосс 10 с расширенной кроватью в блоке H в Блетчли-парке, в помещении, где сейчас находится галерея Танни Национального музея вычислительной техники.

Основные агрегаты конструкции Mark 2 были следующими.

• Ленточный транспортер с 8-фотоэлементным считывающим механизмом.
• Шестизначный FIFO регистр сдвига .
• Двенадцать кольцевых накопителей тиратронов, имитирующих машину Лоренца, генерирующую битовый поток для каждого колеса.
• Панели переключателей для указания программы и «выставленной суммы».
• Набор функциональных блоков, выполняющих логические операции.
• «Счетчик промежутков», который мог приостановить подсчет части ленты.
• Главный элемент управления, который обрабатывал тактирование, сигналы запуска и остановки, считывание счетчиков и печать.
• Пять электронных счетчиков.
• Электрическая пишущая машинка.

Большая часть дизайна электроники была работой Томми Флауэрса, которому помогали Уильям Чендлер, Сидни Бродхерст и Аллен Кумбс; Эри Спейт и Арнольд Линч разрабатывают фотоэлектрический механизм считывания. Кумбс вспомнил, как Флауэрс подготовил черновой вариант своего проекта, разорвал его на части и раздал своим коллегам, чтобы они сделали детальный проект и заставили свою команду его изготовить. Колоссы Mark 2 были в пять раз быстрее и проще в эксплуатации, чем прототип.

Ввод данных в «Колосс» осуществлялся путем фотоэлектрического считывания с бумажной ленты транскрипции зашифрованного перехваченного сообщения. Это было организовано в виде непрерывного цикла, чтобы его можно было читать и перечитывать несколько раз — для данных не было внутреннего хранилища. В конструкции решена проблема синхронизации электроники со скоростью ленты сообщений за счет генерации тактового сигнала путем считывания отверстий ее звездочки. Таким образом, скорость работы была ограничена механикой чтения ленты. Во время разработки устройство чтения ленты было протестировано на скорости до 9700 символов в секунду (53 мили в час), прежде чем лента распалась. Таким образом, скорость 5000 символов в секунду (40 футов/с (12,2 м/с; 27,3 миль в час)) была выбрана в качестве скорости для регулярного использования. Флауэрс разработал 6-значный сдвиговый регистр, который использовался как для вычисления дельта-функции (ΔZ), так и для тестирования пяти различных возможных начальных точек колес Танни в пяти процессорах. Этот пятисторонний параллелизм позволило одновременно выполнять пять тестов и подсчетов, обеспечивая эффективную скорость обработки 25 000 символов в секунду. В расчетах использовались алгоритмы, разработанные У. Т. Таттом и его коллегами для расшифровки сообщения Танни.

Операция

Панель выбора Colossus, показывающая выборки, среди прочего, из дальней ленты на основании кровати и для ввода в алгоритм: Δ Z , Δ $\chi$ и Δ $\psi$.

На «Ньюманри» работали криптоаналитики, операторы Женской королевской военно-морской службы (WRNS) , известные как «Крапивники», и инженеры, которые постоянно находились под рукой для обслуживания и ремонта. К концу войны штатная численность составляла 272 Рена и 27 человек.

Первой задачей при работе с Колоссом для получения нового сообщения была подготовка петли бумажной ленты. Это было выполнено Крапивниками, которые склеили два конца вместе с помощью клея Бостик , гарантируя, что между концом и началом сообщения будет пустая лента длиной 150 символов. Используя специальный ручной пробойник, они вставили стартовое отверстие между третьим и четвертым швеллерами. 2 + 1 ⁄ 2 отверстия под звездочку от конца заготовки и стопорное отверстие между четвертым и пятым швеллерами 1 + 1 ⁄ 2 отверстия под звездочку от конца символов сообщения. Они считывались специально расположенными фотоэлементами и указывали, когда сообщение должно было начаться и когда оно закончится. Затем оператор продевал бумажную ленту через ворота и вокруг шкивов каркаса кровати и регулировал натяжение. Конструкция каркаса с двумя лентами была заимствована у Хита Робинсона, так что одну ленту можно было загружать во время воспроизведения предыдущей. Переключатель на панели выбора определял «ближнюю» или «дальнюю» ленту.

После выполнения различных задач по сбросу и обнулению операторы Рена по указанию криптоаналитика использовали декадные переключатели «установить общее количество» и переключатели панели K2, чтобы установить желаемый алгоритм. Затем они запускали ленточный двигатель и лампу на стойке кровати и, когда лента набирала скорость, включали главный пусковой переключатель.

Программирование

Панель переключателей Colossus K2, на которой показаны переключатели для задания алгоритма (слева) и выбираемых счетчиков (справа).

Панель переключателей Colossus «Set Total»

ВМС США Говард Кампейн, математик и криптоаналитик из OP-20-G , написал следующее в предисловии к статье Флауэрса 1983 года «Дизайн колосса».

Мой взгляд на Колосса был взглядом криптоаналитика-программиста. Я приказал машине произвести определенные расчеты и подсчеты, а после изучения результатов приказал ей выполнить еще одну работу. Он не помнил предыдущий результат и не мог бы действовать в соответствии с ним, если бы и помнил. Мы с Колоссом попеременно взаимодействовали, что иногда приводило к анализу необычной немецкой системы шифрования, которую немцы называли «Geheimschreiber», а криптоаналитики — «Рыба».

Колосс не был компьютером с хранимой программой . Входные данные для пяти параллельных процессоров считывались с зацикленной бумажной ленты с сообщениями и электронных генераторов шаблонов для ци , пси и мотор-колес. Программы для процессоров устанавливались и держались на переключателях и разъемах панели. Каждый процессор мог оценить логическую функцию, подсчитать и отобразить, сколько раз она давала указанное значение «ложь» (0) или «истина» (1) для каждого прохода ленты сообщений.

Входные данные в процессоры поступали из двух источников: сдвиговых регистров чтения с ленты и колец тиратрона, имитирующих колеса машины Танни. Символы на бумажной ленте назывались Z , а символы из эмулятора Танни обозначались греческими буквами, которые Билл Татт дал им при разработке логической структуры машины. На панели выбора переключатели указывают либо Z , либо ΔZ , либо $\chi$ или Δ $\chi$ и либо $\psi$ или Δ $\psi$ для передачи данных в поле разъема и «панель переключателя K2». Эти сигналы от симуляторов колес могут быть определены как наступающие при каждом новом проходе ленты сообщений или нет.

На панели переключателей K2 с левой стороны была группа переключателей для задания алгоритма. Переключатели с правой стороны выбирали счетчик, на который подавался результат. Коммутационная панель позволяла налагать менее специализированные условия. В целом переключатели панели переключателей K2 и коммутационная панель допускают около пяти миллиардов различных комбинаций выбранных переменных.

Например: набор прогонов ленты сообщений может изначально включать два колеса ци , как в алгоритме Тутте 1+2. Такой пробег на двух колесах назывался длинным и занимал в среднем восемь минут, если только параллелизм не использовался для сокращения времени в пять раз. Последующие пробежки могут включать только установку одного колеса ци , что дает короткий пробег, занимающий около двух минут. Первоначально, после первоначального длительного прогона, выбор следующего алгоритма, который будет опробован, определялся криптоаналитиком. Однако опыт показал, что в ряде случаев деревья решений для этого итеративного процесса могут быть созданы для использования операторами Wren.

Влияние и судьба

Хотя «Колосс» был первой из электронных цифровых машин с возможностью программирования, пусть и ограниченной современными стандартами, это не была машина общего назначения, предназначенная для решения ряда криптоаналитических задач, большинство из которых включало подсчет результатов оценки булевых алгоритмов.

Таким образом, компьютер Colossus не был полностью полной по Тьюрингу машиной. Однако профессор Университета Сан-Франциско Бенджамин Уэллс показал, что если бы все десять созданных машин Колосса были перегруппированы в определенный кластер , то весь набор компьютеров мог бы моделировать универсальную машину Тьюринга и, таким образом, быть полным по Тьюрингу.

Колосс и причины его постройки были строго засекречены и оставались таковыми в течение 30 лет после войны. Следовательно, он не был включен в историю вычислительной техники на протяжении многих лет, а Флауэрс и его коллеги были лишены должного признания. Все Колоссы, кроме двух, были разобраны после войны, а части вернулись на почту. Макса Ньюмана Королевского общества Некоторые детали, продезинфицированные в соответствии с их первоначальным назначением, были доставлены в Лабораторию вычислительных машин в Манчестерском университете . Два Колосса вместе с двумя машинами Танни были сохранены и перевезены в ЦПС новую штаб-квартиру в Исткоте в апреле 1946 года, а затем в Челтнем между 1952 и 1954 годами. Один из Колоссов, известный как Colossus Blue , был разобран в 1959 году; другой в 1960-х годах. Томми Флауэрсу было приказано уничтожить всю документацию. Он должным образом сжег их в печи и позже сказал об этом приказе:

Это была ужасная ошибка. Мне было приказано уничтожить все записи, что я и сделал. Я взял все рисунки, планы и всю информацию о Колоссе на бумаге и положил ее в огонь котла. И увидел, как оно горит.

Колоссы были адаптированы для других целей с разной степенью успеха; в более поздние годы их использовали для тренировок. Джек Гуд рассказал, как он первым применил «Колосс» после войны, убедив Агентство национальной безопасности США , что его можно использовать для выполнения функции, для которой они планировали построить машину специального назначения. Colossus также использовался для подсчета символов на одноразовой ленте для проверки неслучайности.

Небольшое количество людей, которые были связаны с «Колоссом» и знали, что крупномасштабные, надежные и высокоскоростные электронные цифровые вычислительные устройства возможны, сыграли значительную роль в ранней компьютерной работе в Великобритании и, вероятно, в США. Однако, будучи настолько секретным, он не оказал прямого влияния на развитие более поздних компьютеров; именно EDVAC стала оригинальной компьютерной архитектурой того времени. В 1972 году Герман Голдстайн , который не знал о Colossus и его наследии к проектам таких людей, как Алан Тьюринг ( ACE ), Макс Ньюман ( Манчестерские компьютеры ) и Гарри Хаски ( Bendix G-15 ), написал, что:

Британия обладала такой жизненной силой, что могла сразу после войны приступить к осуществлению стольких хорошо продуманных и хорошо реализованных проектов в компьютерной области.

Профессор Брайан Рэнделл , раскопавший информацию о Колоссе в 1970-х годах, прокомментировал это, сказав, что:

По моему мнению, проект КОЛОССУС был важным источником этой жизненной силы, который в значительной степени недооценен, как и значение его места в хронологии изобретения цифрового компьютера.

Усилия Рэнделла начали приносить плоды в середине 1970-х годов. Секретность Блетчли-парка была раскрыта, когда капитан группы Уинтерботэм опубликовал свою книгу «Сверхсекретно» в 1974 году. Рэнделл исследовал историю информатики в Великобритании для конференции по истории вычислений, проходившей в Лос-Аламосской научной лаборатории, штат Нью-Мексико, 10–15 июня 1976 года, и получил разрешение представить доклад о разработке COLOSSI во время войны на конференции Исследовательская станция почтового отделения , Доллис-Хилл (в октябре 1975 года британское правительство опубликовало серию фотографий с подписями из Государственного архива). Интерес к «откровениям» в его статье привел к специальной вечерней встрече, на которой Рэнделл и Кумбс ответили на дополнительные вопросы. Позже Кумбс писал, что ни один член нашей команды никогда не мог забыть товарищество, целеустремленность и, прежде всего, захватывающее дух волнение тех дней . статью «Первый электронный компьютер» . В 1977 году Рэнделл опубликовал в нескольких журналах

В октябре 2000 года был опубликован 500-страничный технический отчет о шифре Танни и его криптоанализе, озаглавленный « Общий отчет о шифре Танни». — был передан Центром правительственной связи (GCHQ) в национальный государственный архив и содержит захватывающее восхваление Колосса, написанное криптографами, которые с ним работали:

К сожалению, невозможно дать адекватное представление об очаровании Колосса в действии; его огромный объем и кажущаяся сложность; фантастическая скорость тонкой бумажной ленты вокруг блестящих шкивов; детское удовольствие от не-не, спана, печати основного заголовка и прочих гаджетов; волшебство чисто механического дешифрования буква за буквой (одна новичок подумала, что ее разыгрывают); сверхъестественное действие пишущей машинки при печати правильных партитур без помощи человека и без ее участия; шаговость дисплея; периоды нетерпеливого ожидания, завершающиеся внезапным появлением вожделенной партитуры; и странные ритмы, характеризующие каждый тип пробега: величавая обкатка, беспорядочный короткий пробег, регулярность поломки колес, флегматичный прямоугольник, прерываемый дикими скачками возврата каретки, бешеный гул мотора, даже нелепое безумие множества фальшивых партитур.

Реконструкция

Команда под руководством Тони Сейла (справа) реконструировала Colossus Mark II в Блетчли-парке. Здесь, в 2006 году, Сейл наблюдает за взломом зашифрованного сообщения с помощью готовой машины.

Команда под руководством Тони Сейла построила полнофункциональную реконструкцию. Colossus Mark 2 в период с 1993 по 2008 год. Несмотря на то, что чертежи и оборудование были уничтожены, удивительное количество материалов сохранилось, в основном в записных книжках инженеров, но значительная их часть находится в США. Оптический считыватель ленты, возможно, представлял самую большую проблему, но доктор Арнольд Линч , его первоначальный дизайнер смог перепроектировать его в соответствии со своими первоначальными спецификациями. Реконструкция выставлена ​​в исторически правильном месте для Колосса № 9, в Национальном музее вычислительной техники , в H Block Bletchley Park в Милтон-Кинсе , Бакингемшир.

В ноябре 2007 года, чтобы отпраздновать завершение проекта и отметить начало инициативы по сбору средств для Национального музея вычислительной техники, Cipher Challenge. противопоставил восстановленный Колосс радиолюбителям всего мира, первым получившим и расшифровавшим три сообщения, зашифрованные с помощью Lorenz SZ42 и переданные с радиостанции DL0HNF в компьютерном музее Heinz Nixdorf MuseumsForum . Испытание легко выиграл радиолюбитель Иоахим Шют, тщательно подготовившийся. для мероприятия и разработал свой собственный код обработки сигналов и взлома кода с использованием Ada . Команде Colossus мешало желание использовать радиооборудование времен Второй мировой войны. задержка их на день из-за плохих условий приема. Тем не менее, 1,4-ГГц ноутбуку победителя, работающему под управлением его собственного кода, потребовалось меньше минуты, чтобы найти настройки для всех 12 колес. Немецкий взломщик сказал: «Мой ноутбук обрабатывал зашифрованный текст со скоростью 1,2 миллиона символов в секунду — в 240 раз быстрее, чем Colossus. Если масштабировать частоту процессора на этот коэффициент, вы получите эквивалентную тактовую частоту 5,8 МГц для Colossus. Это выдающаяся скорость для компьютера, построенного в 1944 году».

Cipher Challenge подтвердил успешное завершение проекта восстановления. «Сегодняшние результаты Colossus так же хороши, как и шесть десятилетий назад», - прокомментировал Тони Сейл. «Мы рады воздать должное людям, которые работали в Блетчли-Парке и чей ум разработал эти фантастические машины, которые взломали эти шифры и сократили войну на многие месяцы».

Вид спереди на реконструкцию Колосса, показывающий справа налево (1) «Крылья», содержащая ленту сообщений в непрерывном цикле и с загруженной второй. (2) J-образная стойка, содержащая панель выбора и панель разъемов. (3) K-стойка с большой Q-панелью переключателей и наклонной патч-панелью. (4) Двойная S-образная стойка с панелью управления и пятью двухстрочными дисплеями счетчиков над изображением почтовой марки. (5) Электрическая пишущая машинка перед пятью наборами из четырех декадных переключателей «всего набора» в C-стойке.

Другие значения

Смотрите также: Список вымышленных компьютеров

1966 года, был вымышленный компьютер по имени Колосс В фильме 1970 года «Колосс: Проект Форбина» , основанном на романе Колосс» « Д.Ф. Джонса . Это было совпадение, поскольку оно произошло до публичного обнародования информации о Колоссе или даже о его названии.

Нила Стивенсона Роман «Криптономикон» (1999) также содержит вымышленную трактовку исторической роли Тьюринга и Блетчли Парка.

См. также

• История вычислительной техники
• Список ламповых компьютеров
• Манчестер Бэби
• Z3
• Z4

Ссылки

• Андерсон, Дэвид (2007), Был ли «Манчестерский ребенок» зачат в Блетчли-парке? (PDF) , Британское компьютерное общество, заархивировано из оригинала (PDF) 23 сентября 2015 г. , получено 25 апреля 2015 г.
• Будянский, Стивен (2000), Битва умов: полная история взлома кодов во Второй мировой войне , Free Press, ISBN  978-0684859323
• Будянский, Стивен (2006), Колосс, взлом кодов и эпоха цифровых технологий , стр. 52–63 в Коупленде (2006).
• Картер, Фрэнк (2008), Взлом кода с помощью компьютера Colossus , Bletchley Park Reports, vol. 1 (новое издание), Bletchley Park Trust, ISBN  978-1-906723-00-2
• Чендлер, WW (1983), «Установка и обслуживание Colossus», IEEE Annals of the History of Computing , 5 (3): 260–262, doi : 10.1109/MAHC.1983.10083 , S2CID   15674470
• Кумбс, Аллен В.М. (июль 1983 г.), «Создание колосса» , IEEE Annals of the History of Computing , 5 (3): 253–259, doi : 10.1109/MAHC.1983.10085 , S2CID   597530
• Коупленд, Б.Дж. (октябрь – декабрь 2004 г.), «Колосс: его происхождение и создатели», IEEE Annals of the History of Computing , 26 (4): 38–45, doi : 10.1109/MAHC.2004.26 , S2CID   20209254
• Коупленд, Б. Джек , изд. (2006), Колосс: Секреты компьютеров для взлома кодов Блетчли-Парка , Оксфорд: Oxford University Press, ISBN  978-0-19-284055-4
• Коупленд, Б. Джек (2006), Введение в Коупленда (2006)
• Коупленд, Б. Джек (2006), Машина против машины в Коупленде (2006)
• Коупленд, Б. Джек (2006), Тьюрингери в Коупленде (2006)
• Коупленд, Б. Джек ; и др. (2006), «Секция мистера Ньюмана» в Коупленде (2006)
• Коупленд, Б. Джек (2010), «Колосс: нарушение немецкого «туннельного» кодекса в Блетчли-парке. Иллюстрированная история», The Rutherford Journal , 3
• Коупленд, Б. Джек (2011), Колосс и заря компьютерной эпохи , стр. 305–327 в Erskine & Smith (2011).
• Эрскин, Ральф; Смит, Майкл , ред. (2011), Взломщики кодов Блетчли-Парк , Biteback Publishing Ltd, ISBN  9781849540780 Обновленная и расширенная версия книги «Действие в этот день: от взлома кода загадки до рождения современной компьютерной Bantam Press», 2001 г.
• Фенсом, Гарри (2006), Как Колосс был построен и эксплуатировался - один из его инженеров раскрывает его секреты , стр. 297–303 в Коупленде (2006).
• Флауэрс, Томас Х. (1983), «Дизайн колосса» , Анналы истории вычислений , 5 (3): 239–252, doi : 10.1109/MAHC.1983.10079 , S2CID   39816473
• Цветы, Томас Х. (2006), Колосс в Коупленде (2006)
• Гэннон, Пол (2007), Колосс: величайший секрет Блетчли-Парка , Лондон: Atlantic Books, ISBN  978-1-84354-331-2
• «GCHQ отмечает 80-летие колосса» . ЦПС. 18 января 2024 г. Проверено 21 января 2024 г.
• Голдстайн, Герман Х. (1980), Компьютер от Паскаля до фон Неймана , Princeton University Press, ISBN  978-0-691-02367-0
• Хорошо, Джек ; Мичи, Дональд ; Тиммс, Джеффри (1945), Общий отчет о Танни: с акцентом на статистические методы , Государственный архив Великобритании HW 25/4 и HW 25/5
  • «(факсимиле)» . Архивировано из оригинала 17 сентября 2010 года . Проверено 15 сентября 2010 г. - через AlanTuring.net.
  • Сейл, Тони (2001). «Часть «Общего отчета о Танни», истории Ньюманри, в формате Тони Сейла» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 15 мая 2005 г. Проверено 20 сентября 2010 г. - через codeandciphers.org.uk.
  • «Общий отчет о Танни, часть 1» . Грэм Эллсбери . Проверено 30 ноября 2020 г. .
  • «Общий отчет о Танни, часть 2» . Грэм Эллсбери . Проверено 30 ноября 2020 г. .
• Гуд, И.Дж. (1979), «Ранние работы над компьютерами в Блетчли», IEEE Annals of the History of Computing , 1 (1): 38–48, doi : 10.1109/MAHC.1979.10011 , S2CID   22670337
• Гуд, И.Дж. (1980), «Новаторская работа над компьютерами в Блетчли», в Метрополисе, Николас; Хоулетт, Дж.; Рота, Джан-Карло (ред.), История вычислений в двадцатом веке , Нью-Йорк: Academic Press, ISBN  0124916503
• Кеньон, Дэвид (2019). Блетчли-Парк и день «Д»: нерассказанная история о том, как была выиграна битва за Нормандию . Нью-Хейвен и Лондон: Издательство Йельского университета. ISBN  978-0-300-24357-4 .
• Маккей, Синклер (2010), Тайная жизнь Блетчли-Парка: Центр взлома кодов времен Второй мировой войны и мужчины и женщины, которые там работали , Лондон: Aurum Press, ISBN  9781845135393
• Рэнделл, Брайан (1982) [1977], «Колосс: крестный отец компьютера», Истоки цифровых компьютеров: избранные статьи , Нью-Йорк: Springer-Verlag , ISBN  9783540113195
• Рэнделл, Брайан (1980), «Колосс» (PDF) , в Метрополисе, Северная Каролина ; Хоулетт, Дж .; Рота, Джан-Карло (ред.), История вычислений в двадцатом веке , Elsevier Science, стр. 47–92 , ISBN.  978-0124916500
• Рэнделл, Брайан (2006), О людях и машинах , стр. 141–149 в Коупленде (2006).
• Сейл, Тони (2000), «Колосс из Блетчли-Парка - немецкая система шифрования», в Рохасе, Рауль; Хашаген, Ульф (ред.), Первые компьютеры: история и архитектура , Кембридж, Массачусетс: MIT Press, стр. 351–364, ISBN.  0-262-18197-5
• Смолл, Альберт В. (декабрь 1944 г.), «Специальный отчет о рыбе» описывает работу Колосса по взлому сообщений Танни.
• Тутт, Уильям Т. (2006), Приложение 4: Моя работа в Блетчли-парке , стр. 352–369 в Коупленде (2006).
• Уэллс, Б. (2004), «Универсальная машина Тьюринга может работать на скоплении колоссов», Abstracts of the American Mathematical Society , 25 : 441.
• Уэллс, Бенджамин (2006), «Руководство пользователя ПК по Colossus» , стр. 116–140 в Коупленде (2006).

Дальнейшее чтение

• Кампан, Ховард; Фарли, Роберт Д. (28 февраля 1990 г.), Интервью по устной истории: NSA-OH-14-83 Кампан, Ховард, доктор, 29 июня 83 г. Аннопалис, доктор медицинских наук Автор: Роберт Г. Фарли (PDF) , Агентство национальной безопасности , получено 16 Октябрь 2016 г.
• Колосс: Создание гиганта на YouTube Короткометражный фильм, снятый Google в честь Колосса и тех, кто его построил, в частности Томми Флауэрса.
• Крагон, Харви Г. (2003), От рыбы до колосса: как немецкий шифр Лоренца был взломан в Блетчли-парке , Даллас: Cragon Books, ISBN  0-9743045-0-6 — Подробное описание криптоанализа Танни и некоторые подробности Колосса (содержит небольшие ошибки)
• Эневер, Тед (1999), Самый сокровенный секрет Великобритании: база Ultra в Блетчли-парке (3-е изд.), Sutton Publishing, Глостершир, ISBN  978-0-7509-2355-2

Экскурсия по истории и географии парка, написанная одним из основателей Bletchley Park Trust.

• Ганнон, Пол (2006). Колосс: Величайшая тайна Блетчли-Парка . Лондон: Atlantic Books. ISBN  1-84354-330-3 .
• Прайс, Дэвид А. (2021). Гении на войне; Блетчли-Парк, Колосс и заря цифровой эпохи . Нью-Йорк: Кнопф. ISBN  978-0-525-52154-9 .
• Рохас, Р.; Хашаген, У. (2000), Первые компьютеры: история и архитектура , MIT Press, ISBN  0-262-18197-5 – Сравнение первых компьютеров с главой о Колоссе и его реконструкции Тони Сейла.
• Сейл, Тони (2004), Колоссальный компьютер 1943–1996: как он помог взломать немецкий шифр Лоренца во Второй мировой войне , Киддерминстер: M.&M. Болдуин, ISBN  0-947712-36-4 Тонкий (20-страничный) буклет, содержащий тот же материал, что и веб-сайт Тони Сейла (см. Ниже).
• Смит, Майкл (2007) [1998], Станция X: Взломщики кодов из Блетчли-парка , серия Pan Grand Strategy (изд. Pan Books), Лондон: Pan MacMillan Ltd, ISBN  978-0-330-41929-1

Внешние ссылки

• Раннее развитие компьютеров
• Национальный музей вычислительной техники (TNMOC)
  • TNMOC: 75 лет со дня первого теракта
• Коды и шифры Тони Сейла Содержат много информации, в том числе:
  • Colossus, революция в взломе кодов
  • Шифр Лоренца и Колосс
    • Век машин приходит к взлому кодов Fish
    • Проект восстановления Колосса
    • Проект реконструкции Colossus: развитие Colossus Mk 2
    • Прогулка по Колоссу Подробный тур по копии Колосса – не забудьте нажать на ссылку «Дополнительно» на каждом изображении, чтобы увидеть информативный подробный текст об этой части Колосса.
  • Лекция IEEE - стенограмма лекции Тони Сейла, описывающей проект реконструкции.
• Лекция Брайана Рэнделла о Колоссе 1976 года
• Статья новостей BBC, рассказывающая о точной копии Колосса
• Статья новостей BBC: «Колосс снова взламывает коды»
• Новостная статья BBC: Новостная статья BBC: «Колосс Блетчли, взламывающий коды» с видеоинтервью 2 февраля 2010 г.
• Веб-сайт книги Коупленда 2006 года с большим количеством информации и ссылками на недавно рассекреченную информацию.
• Был ли «Манчестерский ребенок» зачат в Блетчли-парке?
• Посмотрите видео о реконструкции Колосса в Блетчли-парке на YouTube.
• виртуальный онлайн-симулятор Колосса