連接板的秘密

德軍大規(guī)模部署的這款Enigma I型可以說(shuō)是一個(gè)十分經(jīng)典的型號(hào)了。為什么這么說(shuō)呢？因?yàn)檫@個(gè)型號(hào)被德軍使用了整整8年，到1939年開(kāi)始攻打波蘭的時(shí)候才被后續(xù)型號(hào)取代。而且所謂的后續(xù)型號(hào)，其實(shí)也只是做了一些小修小改，而Enigma的基本框架，在這個(gè)型號(hào)就已經(jīng)定型了。尤其值得一提的是，這個(gè)型號(hào)的Enigma加入了一個(gè)“邪惡”的新機(jī)關(guān)，正是這個(gè)新機(jī)關(guān)，讓Enigma的加密強(qiáng)度有了“鳥(niǎo)槍換炮”股的飛躍。

這是什么新機(jī)關(guān)這么厲害？它的名字就叫“連接板”。所謂連接板，也可以叫接線板，其實(shí)就是一塊電路板，上面標(biāo)著26個(gè)字母，每個(gè)字母對(duì)應(yīng)一個(gè)插線孔，如果用一根電線把任意兩個(gè)插線孔連起來(lái)，這兩個(gè)孔所對(duì)應(yīng)的字母就會(huì)被交換。舉個(gè)例子，如果我用線把A孔和T孔連起來(lái)，這時(shí)按下鍵盤(pán)上的A，實(shí)際上相當(dāng)于按下了T，反過(guò)來(lái)，按下T實(shí)際上相當(dāng)于按下了A。

為什么說(shuō)這玩意兒邪惡呢？為了搞清楚這個(gè)問(wèn)題，我們先做幾道數(shù)學(xué)題吧。首先，我們知道Enigma的每個(gè)轉(zhuǎn)輪上有26個(gè)觸點(diǎn)，那么—個(gè)轉(zhuǎn)輪通過(guò)旋轉(zhuǎn)就相當(dāng)于產(chǎn)生了26種不同的置換表，而Enigma配備有3個(gè)轉(zhuǎn)輪，而且它們是像時(shí)鐘上的秒針、分針、時(shí)針—樣分級(jí)步進(jìn)的，這就相當(dāng)于總共產(chǎn)生了26×26×26=17576種不同的置換表。不僅如此，這3個(gè)轉(zhuǎn)輪還可以按不同的順序來(lái)安裝，搬出高中數(shù)學(xué)講的排列組合，我們不難計(jì)算出，3個(gè)轉(zhuǎn)輪總共可以有P（3，3）=3x2x1=6種排列方式，于是置換表的總數(shù)就變成了，17576x6=105456種。

我們前面說(shuō)過(guò)了，Enigma的本質(zhì)就是一種多表置換密碼，這一點(diǎn)跟維熱納爾方表沒(méi)什么區(qū)別，但不同的是，維熱納爾方表只有26種置換表，而相比之下，Enigma的置換表數(shù)量至少有10萬(wàn)種，中間差了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)呢。但是你說(shuō)10萬(wàn)種置換表算不算很多呢？唔，這個(gè)問(wèn)題有點(diǎn)微妙。從手工破譯的角度來(lái)看，這可以說(shuō)是個(gè)天文數(shù)字了，而且除非電文的字?jǐn)?shù)超過(guò)10萬(wàn)（一般是不可能的，這玩意兒又不是用來(lái)寫(xiě)小說(shuō)的），否則在一篇電文里置換表根本就不會(huì)重復(fù)，這就意味著用來(lái)破譯維熱納爾方表的“卡西斯基測(cè)試”（忘了的話回去翻一下《多表密碼攻防戰(zhàn)（五）》吧）在這里也完全失靈了。但是，由于轉(zhuǎn)輪的步進(jìn)方式實(shí)際上是固定的，那么破譯者要做的就是找出3個(gè)轉(zhuǎn)輪的初始位置。盡管這個(gè)初始位置的可能性也是10萬(wàn)種，但手工破譯從來(lái)都是靠技巧吃飯的，通過(guò)一些線索的幫助，這個(gè)數(shù)量可以大大縮減。這意味著在知道每個(gè)轉(zhuǎn)輪的連線方式的前提下，只有3個(gè)轉(zhuǎn)輪的Enigma依然有可能被手工破譯，這讓本來(lái)就有點(diǎn)驚弓之鳥(niǎo)的德國(guó)人心里感覺(jué)還是有點(diǎn)虛。

這時(shí)候就該發(fā)揮連接板的邪惡威力了。我們剛才講了，連接板的作用是可以讓兩個(gè)字母在進(jìn)入轉(zhuǎn)輪之前就互換位置，接—根線交換兩個(gè)字母，那么總共26個(gè)字母最多可以接13根線?，F(xiàn)在問(wèn)題來(lái)了，接線板到底能給置換表增加多少種變化呢？又到了做數(shù)學(xué)題的時(shí)間，大家準(zhǔn)備好了嗎？

我們先來(lái)看接1根線的情況。用1根線把兩個(gè)字母連接起來(lái)，總共有多少種連法呢？排列組合學(xué)得好的同學(xué)馬上就能算出來(lái)，這相當(dāng)于從26個(gè)字母中取出2個(gè)，且排列順序無(wú)關(guān)，也就是G（26，2）=（26x25）/（2x1）=325種。這意味著，我只要在接線板上接1根線，就可以讓置換表的變化數(shù)量擴(kuò)大325倍！那么如果接2根線會(huì)怎樣呢？還是一樣的算法，接2根線相當(dāng)于從26個(gè)字母中取出4個(gè)，即G（26，4）=（26x25x24x23）/（4x3x2xl）=14950種。但這還不算完，因?yàn)樵谶x出的2個(gè)字母上接1根線只有1種接法，但在4個(gè)字母上接2根線可就不一樣了，總共有3種接法，因此我們還得再乘以3，即：14 950x3=44 850種。

這真是太神奇了！只要接兩根線，Enigma的置換表就能立馬擴(kuò)大4萬(wàn)倍！而實(shí)際使用中—股需要接幾根線呢？根據(jù)資料記載，通常情況下接線板需要接10根線。我們不難算出，如果接10根線，也就是交換20個(gè)字母，那么光接線板產(chǎn)生的變化就超過(guò)了150萬(wàn)億種，再乘上由轉(zhuǎn)輪本身產(chǎn)生的10萬(wàn)種變化，這個(gè)數(shù)字已經(jīng)大到無(wú)法描述了，反正很大很大就對(duì)了。

總之，相比3個(gè)轉(zhuǎn)輪能產(chǎn)生的10萬(wàn)級(jí)別的變化，接線板則能夠產(chǎn)生百萬(wàn)億級(jí)別的變化，怪不得要用“邪惡”來(lái)形容這個(gè)設(shè)計(jì)了。但是，聰明的你一定也發(fā)現(xiàn)了，轉(zhuǎn)輪的位置每打一個(gè)字母都會(huì)發(fā)生變化，但接線板的連法是不可能自動(dòng)變化的，而是操作員按照密碼本每天早上接好，然后一整天就保持不動(dòng)了。因此盡管它能產(chǎn)生的變化數(shù)量極其龐大，但還是留下了一個(gè)不小的軟肋。我們?cè)谶@里先賣(mài)個(gè)關(guān)子，后面講到盟軍如何破譯Enigma的時(shí)候，還要再細(xì)說(shuō)這個(gè)問(wèn)題，大家先在小本本上記—下哦。

德國(guó)變天

講到這里你可能要問(wèn)了，“一戰(zhàn)”都打輸了，德國(guó)為啥還要從1930年開(kāi)始如此大規(guī)模地在軍隊(duì)里配備密碼機(jī)呢？難不成他們?cè)谧聊ナ裁葱皭旱挠?jì)劃？這還用說(shuō)嘛，要不然“二戰(zhàn)”是怎么打起來(lái)的嘛。

之前我們說(shuō)過(guò)，“一戰(zhàn)”之后的德國(guó)元?dú)獯髠?918～1919年間爆發(fā)了一場(chǎng)大革命，把皇帝都給干翻了，德意志帝國(guó)也給改成了共和國(guó)?？墒牵品嘶实?，人們就真的能過(guò)上好日子了嗎？當(dāng)然沒(méi)那么簡(jiǎn)單。德國(guó)在“一戰(zhàn)”中吃了敗仗，不得不默默地承受各種割地賠款裁軍的制裁，這種狀況下人民能過(guò)上好日子那就見(jiàn)鬼了。

俗話說(shuō)屋漏偏逢連夜雨，這新上臺(tái)的共和國(guó)政權(quán)還沒(méi)坐穩(wěn)，一場(chǎng)席卷世界的經(jīng)濟(jì)大蕭條又給德國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)結(jié)實(shí)實(shí)地來(lái)了一次暴擊。雖然說(shuō)大蕭條本身是一發(fā)地圖炮，并不是只打德國(guó)一家，但德國(guó)剛剛才割地賠款再加上政變，本來(lái)就已經(jīng)弱不禁風(fēng)了，這大蕭條一來(lái)，就直接給打趴下起不來(lái)了。德國(guó)過(guò)得這么慘，歐洲其他國(guó)家的情況也好不到哪兒去，但大家都覺(jué)得，德國(guó)這樣也挺好的，至少再也沒(méi)力氣到處挑事兒了吧？

結(jié)果怎么樣呢？大家都太天真了，狗急了還能跳墻呢，越是日子不好過(guò)的地方越容易滋生極端思想，因?yàn)樵谶@種水深火熱的情況下，只要有人站出來(lái)振臂高呼一聲，就一定會(huì)有人跟著干，畢竟再怎么折騰，情況也不會(huì)變得比現(xiàn)在更糟糕了是吧？那么這個(gè)站出來(lái)的人是誰(shuí)呢？這個(gè)人大家都再熟悉不過(guò)了，他就是阿道夫.希特勒（Adolf Hitler）。

提到希特勒，我們都知道他是個(gè)臭名昭著的獨(dú)裁者和戰(zhàn)犯。希特勒1919年加入了德國(guó)工人黨，僅僅用了兩年的時(shí)間就當(dāng)上了老大，主要是因?yàn)檫@個(gè)黨總共就沒(méi)幾個(gè)人，希特勒又特別能吹，前任老大安東.德萊克斯勒（ Anton Drexler）也很器重他。希特勒當(dāng)上老大之后，立馬給黨改了個(gè)名，叫“國(guó)家社會(huì)主義德國(guó)工人黨”，這里面“國(guó)家社會(huì)主義”這個(gè)詞兒聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)陌生，其實(shí)“納粹”就是它的縮寫(xiě)。

希特勒把他的納粹黨搞得風(fēng)生水起，黨員越來(lái)越多，勢(shì)力也越來(lái)越大。1930年，大蕭條的影響開(kāi)始波及德國(guó)，像希特勒這種鼓吹國(guó)家民族主義的人，在這種時(shí)候特別吃香，一下子就有了跟現(xiàn)在的“網(wǎng)紅”差不多的熱度。希特勒一琢磨，既然如此，那我為啥不去競(jìng)選總統(tǒng)呢？搞笑的是，希特勒出生在奧地利，雖然在德國(guó)混了很多年了，但根本就沒(méi)有德國(guó)戶(hù)口！當(dāng)然了，作為一黨的老大，解決個(gè)戶(hù)口問(wèn)題有什么難的。于是1932年，希特勒真的去競(jìng)選總統(tǒng)了，然而他離成功就差了那么一點(diǎn)點(diǎn)，輸給了“一戰(zhàn)”時(shí)的著名將領(lǐng)保羅·馮-興登堡（ Paulvon Hindenburg）。

總統(tǒng)沒(méi)選上？沒(méi)關(guān)系，納粹黨現(xiàn)在已經(jīng)是國(guó)會(huì)第一大黨了，總統(tǒng)算個(gè)鳥(niǎo)??？興登堡雖然也是個(gè)右派，但他還是比較溫和的，并沒(méi)有想要侵吞民主共和的果實(shí)，看著希特勒和他的納粹黨在那邊上躥下跳，興登堡也覺(jué)得這個(gè)人太極端了，非得捅出簍子不可。興登堡想盡力法牽制希特勒的力量，倆人各種斗法，結(jié)果還是希特勒棋高一著，僅僅花了一年時(shí)間就當(dāng)上了德國(guó)總理，后來(lái)又是解散國(guó)會(huì)又是頒布法案折騰了一大圈，把自己的權(quán)力搞得越來(lái)越大。1934年，興登堡終于撐不住生病去世了，這下可沒(méi)人能按得住希特勒了，他給自己封了一個(gè)“元首”的頭銜，獨(dú)攬軍政大權(quán)于一身，德國(guó)從此徹底淪為納粹獨(dú)裁下的“德意志第三帝國(guó)”。

希特勒這么一個(gè)瘋狂的獨(dú)裁者居然能贏得88%的民眾支持率，可見(jiàn)當(dāng)時(shí)德國(guó)的社會(huì)狀況有多畸形。希特勒一上臺(tái)就做了個(gè)大決定，他把凡爾賽條約給撕了！什么戰(zhàn)爭(zhēng)賠款？老子不交了！什么限制軍備？老子不認(rèn)了！這一下又贏得了民眾的一片叫好，德國(guó)人早就對(duì)這個(gè)條約恨之入骨了，現(xiàn)在終于有人站出來(lái)幫我們出氣了。希特勒對(duì)內(nèi)狂打雞血，對(duì)外各種挑釁，大張旗鼓地搞軍國(guó)主義，擴(kuò)充軍備。你說(shuō)希特勒這么干，旁邊那些國(guó)家就真能坐得??？旁邊那些國(guó)家都有誰(shuí)啊，意大利的墨索里尼跟希特勒是穿一條褲子的，然后倆人出兵幫西班牙的獨(dú)裁者弗朗哥打贏了內(nèi)戰(zhàn)，奧地利呢又被德國(guó)吞了，其他國(guó)家也都沒(méi)什么實(shí)力，能說(shuō)上兩句話的也就英國(guó)跟法國(guó)了。然而英法兩國(guó)在“一戰(zhàn)”當(dāng)中也被消耗得很厲害，再加上大蕭條的影響，能把自己管好就不錯(cuò)了，根本沒(méi)精力管德國(guó)，只能各種妥協(xié)，指望跟德國(guó)簽幾個(gè)協(xié)議讓希特勒老實(shí)待著別惹事兒。但這種軟綿綿的手段怎么拴得住希特勒呢？等英法緩過(guò)神兒來(lái)之后再—看，歐洲的形勢(shì)早就失去控制了……

（一場(chǎng)世界大戰(zhàn)一觸即發(fā)，Enigma如何保障德軍的通信安全，又是誰(shuí)最先邁出了破譯Enigma的第一步呢？我們下期繼續(xù)講。）