Colossus: diferència entre les revisions

[[Fitxer:Colossus.jpg|thumb|El Colossus sent utilitzat durant la Segona Guerra Mundial|373x373px]]'''Colossus''' va ser el nom d'una col·lecció d'ordinadors desenvolupada per criptoanalistes britànics entre 1943 fins a 1945 amb l'objectiu d'ajudar en el [[criptoanàlisi]] del còdi Lorenz. El Colossus feia servir vàlvules termoiòniques per resoldre l'[[àlgebra de Boole]] i operacions de càlcul. Colossus va ser d'aquesta manera considerat el primer ordinador programable, electrònic i digital, tot i que va ser programat per mitjà d'interruptors i clavilles i no per un per un [[ordinador de programa emmagatzemat]].<ref>{{Ref-web|url=|títol=Sale 2000|consulta=|llengua=|editor=|data=}}</ref>

Tommy Flowers va ser un enginyer elèctric i cap del grup de commutació a l'Estació d'Investigació de l'oficina de correus en Dollis Hill, que havia estat nomenat MBE el juny de 1943. Abans del seu treball en el Colossus, havia estat involucrat amb GC & CS en Bletchley Park des del febrerdefebrer de 1941 en un intent de millorar la [[Bombe]] que es va utilitzar en la cripto-anàlisi de la màquina alemanya de xifrat [[Màquina Enigma|Enigma]]. Alan Turing, que havia estat impressionat pel seu treball en la Bombe, va recomanar a Max Newman en treballar en el Colossus.

El '''[[Newmanry]]''' va ser atès pels criptoanalistes, els operadors de [[servei Reial Naval de la Dona]] (WRNS) - conegut com "Wrens" - i enginyers que estaven permanentment a la seva disposició per reparar el CollosiCollossus. El primer treball en l'operació del COlossusColossus per a un missatge nou era preparar el llaç de cinta de paper. Això realitzava pels operadors Wren que connectaven els dos extrems junts utilitzant Bostic, assegurant-se que no hi havia una longitud 150 caràcter de cinta en blanc entre el final i l'inici del missatge. Amb un punxó especial per a les mans que s'inserien, es reslitzavarealitzava un orifici entre els canals tercer i quart al final de la secció en blanc, i un orifici d'atur entre els canals quart i icnquècinquè al final dels caràcters del missatge. Aquests eren llegits per fotocèl·lules especialment posicionades i s'indicàvenindicaven al processador quan el missatge estava a punt de començat i quan acabava. Llavors, l'operador roscava la cinta de paper a través de la porta, i al voltant de les politges de la carcassa de llit s'ajustava la tensió. El disseny de la carcassa de llit de dues cintes havia estat portada a terme a partir de [[Heath Robinson]] perquè una cinta podia carregar mentre que l'anterior s'executava. Un interruptor en el panell de selecció especificava si estava "a prop" o "lluny" la cinta.

[[Howard Campaign]], matemàtic i criptoanalista de l'OP-20-G de la Marina dels Estats Units va escriure el següent en un pròleg a ''Flowers'1983 paper "The Design of Colossus".''<blockquote>''El meu punt de vista del Colossus va ser la del criptoanalista-programador. Li vaig ordenar a la màquina que fes certs càlculs i recomptes, i després d'estudiar els resultats, li vaig dir que fes un altre treball. No recordava el resultat anterir, ni podria haver actuat sobre ell si hagés estat capacitada. El Colossus i jo ens alternàvem en una interacció que de vegades aconseguia una anàlisi d'un sistema de xifrat alemany inusual, anomenat "Geheimschreiber" i "Fish" per als criptoanalistes.''</blockquote>El Colossus no era un [[ordinador de programa emmagatzemat]]. Les dades d'entrada per als cinc processadors paral·lels es llegien de la cinta de paper en missatge en bucle i els generadors de patrons electrònics per a les rodes "chi", la ISP i del motor. El programes per als processadors s'establien i es mantenien en els interruptors i connexions del panelpanell connector. Cada processador podria avaluar en [[Funció booleana|funció de Boole]] , comptar i mostrar el nombre de vegades que s'obtenia el valor especificat de "fals" (0) o "vertader" (1) per a cada passada de la cinta de missatge.

D'entrada als processadors de dues fonts, s'introduienintroduïen els registres de desplaçament de la cinta de lectura i els anells thyraton que emulaven les rodes de la màquina "''Tunny''". Els caràcters de la cinta de paper s'anomenaven Z i els caràcters de l'emulador "''Tunny''" feien referència a les lletres gregues que Bill Tutte havia donat quan treballava fora de l'estructura lògica de la màquina. Al tauler de selecció, els interruptors especificats bé Z o bé '''ΔZ'''; o&nbsp;'''Δ'''&nbsp;o&nbsp;bé '''Δ''' es passaven les dades a la presa i el camp "Panell Q". Aquests senyals dels simuladors de roda podrien ser especificats.

El panell Q tenia un grup d'interruptors a la banda esquerra per especificar l'algoritme. Els interruptors en el costat dret seleccionaven el taulell on s'omplia el resultat. El panell de connexions permetia condicions menys especialitzades que havien d'imposar-se. En general, els interruptosinterruptors del panell Q i el panell de connexions permetia unes cinc mil milions de combinacions diferents de les variables seleccionades.

De tant en tant, els operadors alemanys utilitzaven la mateixa sèrie d’ajustamentsd'ajustaments per a dos missatges diferents,cos que se suposava que no s’havias'havia de fer, i, gràcies a això, es va poder descodificar ''Tunny'', ja que la gran complexitat de l’assumptel'assumpte era que ningú havia vist la màquina, per tant no en coneixien l’estructural'estructura. Els criptògrafs havien de fer moltes hipòtesis i suposicions, però si en dos missatges diferents es trobaven el mateix indicador, aleshores els missatges es deia que estaven ''in depth'' (a fons) o la circumstancia anomenada ''depth'' (fons) llavors sabien que s’havias'havia utilitzat el mateix codi. Amb aquest descobriment, l’estiuestiu de 1941 la secció de recerca a Bletchley Park va trobar la manera de destruir ''Tunny''.<ref>{{Ref-web|url=https://cs.stanford.edu/people/eroberts/courses/soco/projects/2008-09/colossus/depths.html|títol=Depth Attack|consulta=17/11/2016|llengua=anglès|editor=|data=}}</ref><ref name=":0" />

Abans de l’octubrel'octubre de 1942, quan es van introduir els llibres QEP, llibres de configuració d’un sol ús que eren&nbsp; enviats als receptors dels missatges perquè poguessin descodificar la clau, l’operadorl'operador emissor enviava al receptor la posició inicial de les 12 rodes transmetent un grup de 12 lletres sense xifrar. La primera de les 12 donava la posició de la primera ''psi'' ''wheel'', les rodes de segon nivell.<ref>{{Ref-web|url=https://oilulio.wordpress.com/2014/07/20/encrypting-to-known-text-with-tunny/|títol=ENCRYPTING TO KNOWN TEXT WITH TUNNY|consulta=17/11/2016|llengua=anglès|editor=|data=20/07/2014}}</ref> A Bletchley Park, a aquests grups de lletres els hi van posar el nom de indicadors dels missatges. A vegades, l’emissorl'emissor expandia les 12 lletres de l’indicadorl'indicador en 12 noms sense xifrar.<ref name=":0" />

Quan al 30 d’agostd'agost de 1941 es van interceptar dos missatges amb el mateix indicador, Bletchley Parrk va sospitar que era un depth. Va resultar que la primera transmissió havia sigut corrompuda per soroll atmosfèric, i, a petició de l’operadorl'operador receptor, van tornar a enviar el missatge. Si l’emissor'emissor hagués enviat el missatge exactament idèntic, l’úsl'ús de la mateixa roda d’ajustamentsd'ajustaments hauria deixat a Bletchley Park sense possibilitats. No obstant, durant la segona transmissió, l’emissorl'emissor va introduir abreviacions i petits canvis. Així que el depth consistia en dos missatges gairebé idèntics encriptats seguint la mateixa seqüència.<ref name=":0" />

A Bletchley Park van començar a treballar amb la hipòtesi que la màquina havia produït el text xifrat afegint-hi una cadena de codi al text simple. Llavors Tiltman va sumar els dos textos xifrats, perquè, si la hipòtesi era correcta, això tindria l’efectel'efecte de cancel·lar la clau.<ref name=":0" />

Tiltman va aconseguir treure els dos textos simples de la cadena (els va costar 10 dies). Havia d’endevinard'endevinar paraules de cada missatge, però Tiltman era molt bon endeví. Cada vegada que endevinava una paraula d’un missatge, ho afegia a la cadena de caràcters en el lloc correcte, i si la conjectura era correcta, un fragment intel·ligible del segon fragment apareixia. Per exemple, afegint la paraula probable d’aparèixerd'aparèixer ‘''geheim’'' (secret) en els caràcters del 83 al 88 de la cadena, se’ns revela el fragment ‘''eratta’''. Aquest petit avanç després es va poder estendre cap a la dreta i l’esquerral'esquerra: més lletres del segon missatge es van poder obtenir endevinant que ‘''eratta''’ era una part de la paraula ‘''militaerattache''’ (atac militar), i si aquestes lletres s’afegeixen al seu equivalent a la cadena, més lletres del primer missatge apareixen. &nbsp;Eventualment Tiltman va aconseguir petits trossos dels missatges suficients com per adonar-se que trams llargs de cada missatge eren iguals, i així va ser capaç de desencriptar tot el text.<ref name=":0" />

Afegint el text simple deduït per Tiltman al seu text xifrat corresponent va revelar la seqüència de codi utilitzada per encriptar els missatges. Els 4.000 caràcters de la clau es van passar a Tutte i, el gener de 1942, Tutte va deduir sense ajuda l’estructura fonamental de la màquina ''Tunny''. Es va centrar en només un dels cinc trosso de la cadena de codi, la fila de dalt de tot. Cada un d’aquests trossos eren anomenats un ‘''impulse’'' (impuls) a Bletchley Park.<ref name=":0" />

Tutte va aconseguir deduir que l’impuls de dalt de tot de la cadena de codi era el resultat de l’adiciól'adició de dos cadenes de punts i creus. Les dues cadenes eren produïdes per un parell de rodes que va anomenar ‘''chi''’ i ‘''psi''’. La ''chi wheel'' (roda chi) va determinar que sempre es movia endavant un lloc, de la lletra del text a la següent, i la ''psi wheel'' (roda psi) a vegades es movia endavant i a vegades es quedava quieta. Va ser una gesta remarcable de la cripto-anàlisi[[criptoanàlisi]]. En aquest moment, la resta de la secció de recerca se li va unir i al cap de poc tota la màquina va quedar al descobert, sense que cap d’ellsd'ells n’haguésn'hagués vist mai cap.<ref name=":0" />

El Colossus va ser desenvolupat principalment per '''[[Tommy Flowers|Thomas H. Flowers]]''', un enginyer que treballava a la branca telefònica del Serveis de Correus de Londres. Allà va ser pioner en l’úsl'ús d’electrònicad'[[electrònica]] de gran escala, dissenyant un equipament que contenia més de 3.000 vàlvules electròniques. Va arribar a Bletchley Park per assistir a Turing en l’atacl'atac a Enigma, però poc després ja es va involucrar en ''Tunny''.<ref name=":0">{{Ref-web|url=http://www.colossus-computer.com/colossus1.html|títol=Colossus: The First Large Scale Electronic Computer|consulta=11/11/2016|llengua=anglès|editor=Jack Copeland|data=}}</ref>

'''[[Max Newman]]''' era el cap de la secció encarregada de trencar el codi de ''Tunny'', anomenada ''[[Newmanry]]'', era el topòleg principal. Era qui va estar al càrrec del Colossus des de 1943 fins a finals de la guerra. Ell venia de donar classes a Cambridge, va ser professor del propi Turing i es va unir a l’equipl'equip de Bletchley Park a finals d’agost de 1942. Després de la Segona Guerra Mundial va fundar el Laboratori de màquines computadores a la [[Universitat de Manchester]].<ref name=":0" />

'''[[John Tiltman]]''' estava a l’exèrcitl'exèrcit però el 1920 el van cridar perquè ajudés al [[GC & CS]], el ''Government Code and Cypher School'' (una organització de l’Exèrcitl'Exèrcit i la Marina per trencar codis dins del [[GCHQ]], el ''Government Communications Headquarters'', creada el 1919, després de la [[Primera Guerra Mundial]]).Com que va tenir èxit instantàniament com a trencador de codis, no va tornar mai als seus deures ordinaris de l’exèrcitl'exèrcit. Des de 1933 cap endavant va fer una sèrie de grans descobriments contra els codis militars xifrats dels japonesos i a inicis de la guerra, també va trencar uns quants xifrats alemanys, entre els quals hi havia els doble [[sistema Playfair]] de l’exèrcit (un sistema manual d’encriptació que generalment s’utilitzava per transmetre missatges importants però no crítics), i la versió de l’Enigma que utilitzaven les autoritats del ferrocarril. El 1941 Tiltman va fer el primer descobriment important sobre ''Tunny''. El 1944 va ser ascendit &nbsp;i va acabar sent el cap de GC & CS i la GCHQ. Un cop es va jubilar, es va unir a la ''National Security Agency'', l’Agència Nacional de Seguretat.<ref name=":0" />

[[Fitxer:Alan Turing portré.jpg|thumb|160x160px|[[Alan Turing]], desencriptador d'Enigma, creador de la Bomba i participant en la creació del Colossus.]]

'''[[William T. Tutte]]''' es va especialitzar en química a [[Trinity College (Cambridge)|Trinity Colledge]], Cambridge però de seguida es va sentir atret per les matemàtiques. A principis de 1941 va ser recrutat a Bletchley Park, unint-se a la secció de recerca. Primer va treballar amb la màquina de xifrar Hagelin, la C-37 específicament, construïda per la marina francesa i utilitzada per aquesta i les cooperacions franceses i angleses.<ref>{{Ref-web|url=http://cryptomuseum.com/crypto/hagelin/c37/index.htm|títol=Hagelin C-37|consulta=13/11/2016|llengua=anglès|editor=|data=}}</ref> Després, l’octubrel'octubre de 1941, es va passar a ''Tunny''. La feina que Tutte va fer, incloent-hi la deducció dedel l’estructura'estructura de la màquina ''Tunny'', pot ser comparada en importància a la feina que Turing va fer amb Enigma. En acabar la guerra, se li va donar una beca de recerca en matemàtiques a Trinity College, amb la qual va descobrir la [[teoria de grafs]].<ref name=":0" />

Durant els seus anys posteriors els dos Colossus van ser extensivament utilitzats per entrenament. Els detalls de en què van treballar prior a això segueixen classificats. Hi ha una pista de la importància d’aquest nou rol dels supervivents de la Newmanry en una carta escrita per Jack Good:<blockquote>''"He sentit que Churchill ha demanat que tots els Colossus es destrueixin després de la guerra, però el GCHQ ha decidit de quedar-se com a mínim amb un d’ells. Conec aquest un perquè l’he utilitzava jo mateix. Aquesta va ser la primera vegada que va ser utilitzat després de la guerra. El vaig utilitzar per un propòsit pel qual la NSA [Nacional Security Agency] estava planejant de construir una nova màquina amb un nou propòsit. Quan vaig mostrar que la feina es podia dur a terme en el Colossus, la NSA va decidir no continuar amb el seu pla. Presumptament, aquesta és una raó per la qual estic encara considerat amb respecte dins de la NSA. Glode em va dir que un amic seu que visitava la NSA li va explicar que “''em veuen com Déu''” allà".''</blockquote>[[Fitxer:Colossus Computer, Bletchley Park - geograph.org.uk - 1590854.jpg|thumb|417x417px|Reconstrucció del Colossus a Bletchley Park.]]Després dels espectaculars èxits de Bletchley contra les màquines alemanyes, el GCHQ estava, naturalment, reticent a utilitzar màquines codificadores generadores de claus per protegir el tràfic diplomàticdipl'lomàtic britànic d’alt nivell. En canvi, el GCHQ es va decidir pel [[Bloc d'un sol ús|bloc d’un sol ús]]. L’emissor i el receptor rebien la mateixa clau, que és aleatòria, de la mateixa llargada del text i només s’utilitza una vegada. Això fa que sigui irrompible, per tant, molt segura. La desavantatge és que es requereix un sistema complex i molt segur per distribuir les claus. És molt segur que el GCHQ inicialment va subestimar les dificultats de la distribució de la clau.