恩尼格瑪密碼機:加密與解密的密碼機-中文百科頻道

簡介

恩尼格瑪密碼機是在密碼學史中一種用于加密與解密文件的密碼機。确切地說，恩尼格瑪是一系列相似的轉子機械的統稱，它包括了一系列不同的型号。

經過多年的市場開拓和培育,公司的産品質量和服務得到了客戶的廣泛認可。公司自成立以來，積極承擔一系列國家與省部級科技項目，積累了豐富研發與技術經驗。目前，安德信科技為用戶提供的四大類主要産品：一是帶電粒子加速器及其部件，包括雙等離子體離子源、橢球超導腔、橢球超導艙、電子輻照源、醫用電子加速管、輻照加速器、束測設備等；二是大功率固态放大器與微波設備，包括P～C波段大功率固态放大器、S波段激勵源、RF電源、TR組件、大功率微波器件、Feedthrough等；三是環保設備，包括稭稈處理與工業有機污水處理設備等；四是真空部件，基于鋁鎂合金密封技術的密封圈與法蘭等。這些産品已經由中科院高能物理研究所、中科院上海應用物理研究所、中國科技大學、清華大學、哈爾濱工業大學、中國工程物理研究院等單位使用，滿足技術要求。目前，公司為中外客戶提供近百種産品，有相關授權專利31項，高新技術産品3件，企業标準3部。

發明背景

自從無線電和摩爾斯電碼問世後，軍事通訊進入了一個嶄新的時代，但是無線電通訊完全是一個開放的系統，在己方接受電文的同時，對方也可“一覽無遺”，因此人類曆史上伴随戰争出現的密碼，也就立即與無線電結合，出現了無線電密碼。直到第一次世界大戰結束，所有無線電密碼都是使用手工編碼。毫無疑問，手工編碼效率極其低下，同時由于受到手工編碼與解碼效率的限制，使得許多複雜的保密性強的加密方法無法在實際中應用，而簡單的加密方法又很容易被破譯，因此在軍事通訊領域，急需一種安全可靠，而又簡便有效的方法。

1918年德國發明家亞瑟·謝爾比烏斯（Arthur Scherbius）和理查德·裡特（Richard Ritter）創辦了一家新技術應用公司，曾經學習過電氣應用的謝爾比烏斯，想利用現代化的電氣技術，來取代手工編碼加密方法，發明一種能夠自動編碼的機器。謝爾比烏斯給自己所發明的電氣編碼機械取名“恩尼格瑪”（ENIGMA，意為啞謎），乍看是個放滿了複雜而精緻的元件的盒子，粗看和打字機有幾分相似。可以将其簡單分為三個部分：鍵盤、轉子和顯示器。

恩尼格瑪密碼機在間諜史上赫赫有名，在二戰更是引導間諜風雲，成為影響戰局翻雲覆雨的靈掌。事實上，它發明于1920年，一開始被一些商業企業采用，德國很快就将其納入軍事用途，軍用版德國防衛軍恩尼格瑪機從此正式現身。

誕生

恩尼格瑪機由德國發明家亞瑟•謝爾比烏斯和理查德•裡特于1918年制造。确切地說，是一種用于加密與解密文件的密碼機。大體由三部分組成：鍵盤、轉子和顯示器。由于其性質，謝爾比烏斯将這種電氣編碼機械取名“恩尼格瑪”（ENIGMA，意為啞謎），它來源于英國作曲家愛德華•艾爾加的《謎之變奏曲》。

謝爾比烏斯在1918年為“恩尼格瑪”密碼機申請了專利，于1920年開發出産品，但由于成本太高而無人問津，而且他還同時面對着三個競争對手，荷蘭人亞曆山大•科赫、瑞典人阿維德•達姆、美國人愛德華•赫本也同在這個項目上申請了專利。

“恩尼格瑪”密碼機最初并沒有給他的發明者帶來許多好處，也沒有引起軍方的重視。直到1923年國際郵政協會大會，英國政府公布了一戰的官方報告，提及一戰期間英國通過破譯德國無線電密碼所取得的決定性優勢。警惕的德國人迅速捕捉到了這個重要信息，“恩尼格瑪”密碼機從此登堂入室，大展身手。

1925年，謝爾比烏斯的工廠開始批量生産“恩尼格瑪”，1926年德軍海軍開始正式裝備，兩年後德國陸軍也開始裝備。到了德國希特勒時期，上至德軍統帥部，下至陸海空三軍，都把“恩尼格瑪”作為标準的制式密碼機廣為使用，認為其是當時世界最先進最安全的通訊加密系統，無法破譯的密碼系統。

工作原理

但是如果連續鍵入26個字母，轉子就會整整轉一圈，回到原始的方向上，這時編碼就和最初重複了。而在加密過程中，重複的現象就很是最大的破綻，因為這可以使破譯密碼的人從中發現規律。于是“恩尼格瑪”又增加了一個轉子，當第一個轉子轉動整整一圈以後，它上面有一個齒輪撥動第二個轉子，使得它的方向轉動一個字母的位置。假設第一個轉子已經整整轉了一圈，按A鍵時顯示器上D燈泡亮；當放開A鍵時第一個轉子上的齒輪也帶動第二個轉子同時轉動一格，于是第二次鍵入A時，加密的字母可能為E；再次放開鍵A時，就隻有第一個轉子轉動了，于是第三次鍵入A時，與之相對應的就是字母就可能是F了。

因此隻有在26ｘ26＝676個字母後才會重複原來的編碼。而事實上“恩尼格瑪”有三個轉子（二戰後期德國海軍使用的“恩尼格瑪”甚至有四個轉子！），那麼重複的概率就達到26ｘ26ｘ26＝17576個字母之後。在此基礎謝爾比烏斯十分巧妙地在三個轉子的一端加上了一個反射器，把鍵盤和顯示器中的相同字母用電線連在一起反射器和轉子一樣把某一個字母連在另一個字母上，但是它并不轉動。

使用“恩尼格瑪”通訊時，發信人首先要調節三個轉子的方向（而這個轉子的初始方向就是密匙，是收發雙方必須預先約定好的），然後依次鍵入明文，并把顯示器上燈泡閃亮的字母依次記下來，最後把記錄下的閃亮字母按照順序用正常的電報方式發送出去。

保密原理

前面定位擋料系統根據闆料尺寸自動調整到位後，擋料杆從左右後三個方向推闆料，将其準确定位。所有擋塊和定位系統均由編碼器或伺服系統驅動，在觸摸屏中預置參數自動調整。優點：工作穩定具有記憶功能，存儲已經生産過的闆料記錄，可以直接調出應用比較普遍缺點：結構複雜。

機械系統這樣運行的原因是要產生不同的電流通路，字母的加密由機器自動完成。當一個鍵被按下後，電流就會流過各種線路，最終點亮其中一個燈，這個燈顯示的就是加密後的字母。舉例來說，如果想要發送一條以ANX開頭的信息，操作員會先按下A鍵，這時燈Z就可能變亮，Z就是加密後的信息的第一個字母。操作員之後會按同樣的步驟繼續輸入信息。

設計結構

旋轉盤組成了恩尼格瑪機的核心部分。每個旋轉盤的直徑大約為10厘米，形狀為圓盤形，由硬質橡膠或電木制成，一系列由彈簧承載的黃銅管腳呈環形排列於其中一面，而另一面相對應的則是圓形的金屬觸點。管腳與觸點代表的是字母表上的全部字母，典型的排列就是A-Z（以下的介紹全部假設旋轉盤為這種排列方式）。當兩個旋轉盤的位置相鄰時，其中一個的管腳就會接觸另外一個的金屬觸點，這就形成了一個通路。在旋轉盤内部，有26條金屬線将一面的管腳與另一面的觸點連接起來，這些金屬線的排列方式在每個旋轉盤内都有所不同。

單一的一個旋轉盤的加密方式是很簡單的，它隻使用了一種初級的替換式密碼。比如說，E鍵對應的管腳可能會連到同一個旋轉盤另一面的T觸點。使恩尼格瑪機的加密變得複雜的是多個旋轉盤的同時使用，一般在一台恩尼格瑪機内有3個或4個旋轉盤，在輸入信息的同時旋轉盤還會轉動，這就產生了一種安全得多的加密方式。