二战的战场上,除了枪炮与坦克,还进行着一场看不见的交锋——密码战。谁先读懂对方发出的无线电密电,谁就握住了战场的主动权。在这场无声的较量里,一台看似普通的、像打字机一样的机器,和一群躲在英国乡间别墅里的数学家,实实在在地改变了战争的走向。
战争爆发之后,德国军队几乎每一道命令、每一份情报,都通过无线电传出。为了防止被敌人截获破译,德军使用了一台名叫"恩尼格玛"(Enigma)的加密机器。它的外形像一台沉重的打字机,却带着一块标满字母的键盘、一排会转动的"转子",以及前方一块亮着字母的小灯板。发报员敲下明文中的一个字母,灯板上另一个字母就会亮起——那就是加密后的密文;收报方用同样的机器和同样的设置,敲下密文,就能还原出原文。其实早在战前的二三十年代,这类转子密码机就已经在德国军队的通信体系里扎根,从指挥部到前线部队都能见到它的身影,连海军还用上了转子更多的型号。
恩尼格玛的核心,是它内部的几个转子。每敲一个字母,转子就转动一下,字母的加密路径随之改变。而转子本身可以拆卸、调换顺序,加上机器上那一排可以随意插拔的接线板,每天还有一张专门印刷的"密钥表"规定当天的初始设置。更巧妙的是机器里那块叫"反射器"的部件:它让信号在走过转子之后被折返,因此同一套设置既能加密也能解密——可副作用是,任何一个字母都绝不会加密成它自己。这个看似不起眼的漏洞,后来成了破译者最关键的下手处。即便如此,由于设置每天都在变,对手面对的仍是天文数字般的排列组合,当时的德军坚信:恩尼格玛的密码,根本不可能被外人破解。
不过机器再精密,也挡不住人的疏忽。德军报务员有时图省事,会连续多天采用相近的初始设置,或在报文里写进"天气报告""希特勒万岁"这类套路化的套话。对破译者来说,这些可预测的内容等于白送一段"已知明文",正好拿来当撬开当天密钥的支点,让本来极难的筛选事半功倍。
其实,在战争还没全面打响之前,就有人撬开了这道门缝。二十世纪三十年代,波兰的三位年轻数学家里安·雷耶夫斯基(Marian Rejewski)、杰日·鲁日茨基(Jerzy Różycki)和亨里克·齐加尔斯基(Henryk Zygalski),凭借有限的资料和一台从谍报渠道获得的商用恩尼格玛,用数学方法重建了军用机的内部接线。他们用群论和排列组合分析截获的密文,造出最早的破译装置,还发明了带孔洞的"齐加尔斯基纸页"来筛选密钥,甚至做出了名为"炸弹"(Bomba)的电机雏形。一九三九年,随着战云逼近,波兰将研究成果和装置交给了英法——这成了后来英国破译工作的真正起点。
英国人把密码战的大本营,设在伦敦西北一处叫布莱切利园(Bletchley Park)的乡间别墅。这里名义上是"政府密码学校",聚集了当时英国最聪明的头脑:语言学家、象棋高手、数学天才,还有从大学里征召来的学者。他们分散在一间间编号的"小屋"(Hut)里,每天的工作就是从截获的海量德军密电中,找出那把当天还在转动的"钥匙"。
在这些人当中,有一位后来改变了世界的人——阿兰·图灵(Alan Turing)。他意识到,靠人脑一条一条试错太慢,必须让机器来对付机器。于是他主导设计了一台被称为"炸弹机"(Bombe)的机电装置:它模拟恩尼格玛的转子逻辑,利用"字母不会加密成自己"这条规律,配合一段猜测出的明文(行内叫"crib"),用高速旋转的电路在几小时内筛掉绝大多数不可能的设置,把需要人工判断的范围压缩到极小。另一位学者戈登·韦尔奇曼(Gordon Welchman)又为它加上了关键的"对角线板",让筛选效率再上一个台阶。随着战争推进,炸弹机越造越多,破译的速度也越来越快。
经过破译得到的德军密电情报,被盟军冠上一个绝密代号:ULTRA。这些情报的保密等级极高——为了让德军始终以为自己的密码安全,盟军有时宁可承受一次小规模袭击,也不轻易动用情报去化解,生怕暴露"我们已经能读懂你们的电报"这个事实。丘吉尔曾把布莱切利园的人比作"会下金蛋却从不叫唤的鹅",正是对这份沉默贡献的形容。正是靠着这种克制,ULTRA 才得以在整个战争期间持续发挥作用。
密码破译的果实,结在了各个战场。在大西洋上,读懂德军潜艇"狼群"的调度密电,帮助盟军船队避开猎杀、保住海上生命线;在北非,隆美尔非洲军团的补给与调动屡屡被看穿,到阿拉曼战役前后,战场天平已悄然倾斜;到了一九四四年诺曼底登陆之前,盟军更是用精心编造的假情报,配合真实的破译成果,把德军主力牢牢骗在错误的地方。就连德国海军更新型的四转子恩尼格玛,最终也在缴获的密钥材料帮助下被逐步攻克。后世不少史学家认为,这场密码战让二战的进程缩短了大约两年。
在破译恩尼格玛的同时,布莱切利园还迎来了一台更厉害的机器——"巨人"(Colossus)。工程师汤米·弗劳尔斯(Tommy Flowers)是邮政总局的技术专家,他在一九四三到一九四四年间用电子管造出了世界上最早的可编程电子计算机之一,专门对付德军更高层级的洛伦兹密码。这台机器前后造了约十台,把原本要数周的破译压缩到几小时,不仅加速了胜利,也悄悄埋下了现代计算机的种子;只因被列为绝密,它的存在直到几十年后才被世人所知。
恩尼格玛的故事告诉我们:战争从来不只是钢铁的碰撞,智慧与信息同样是决定胜负的力量。一台加密机催生了破译机,破译机又催生了最早的电子计算机——而这一切,曾被长久地封存在保密档案里。直到战后数十年,人们才逐渐看清:人类最聪明的头脑,在最黑暗的年月里,用逻辑与密码,为和平抢回了宝贵的时间。
冷知识
- 恩尼格玛的发明者亚瑟·谢尔比乌斯(Arthur Scherbius),最初是想把它卖给银行和公司做商业加密,压根没打算军用。
- 直到二战结束、战败投降,许多德国军官仍坚信恩尼格玛不可破译,根本不知道自己的密电早已被"读"了多年。
- 布莱切利园的破译成果代号 ULTRA,是盟军最高机密之一,战后很长一段时间才逐步公开,连不少参战将领都不知详情。