Heath Robinson (machine à déchiffrer) - Heath Robinson (codebreaking machine)

Réplique de travail de la machine Heath Robinson au National Museum of Computing . Sur la droite se trouve le mécanisme de transport de bande de papier qui a été surnommé le « sommier » en raison de sa ressemblance avec un cadre de lit en métal renversé.

Heath Robinson était une machine utilisée par les briseurs de code britanniques à la Government Code and Cypher School (GC&CS) à Bletchley Park pendant la Seconde Guerre mondiale dans la cryptanalyse du chiffrement de Lorenz . Cela a permis de déchiffrer les messages dans le chiffrement du téléimprimeur allemand produit par la machine de chiffrement en ligne Lorenz SZ40/42 . Le chiffre et les machines ont été appelés "Tunny" par les décrypteurs, qui ont nommé différents chiffrements de téléimprimeurs allemands d'après le poisson . C'était principalement une machine électromécanique, ne contenant pas plus de deux douzaines de valves (tubes à vide) , et était le prédécesseur de l' ordinateur électronique Colossus . Il a été surnommé "Heath Robinson" par les Wrens qui l'ont exploité, d'après le dessinateur William Heath Robinson , qui a dessiné des dispositifs mécaniques extrêmement compliqués pour des tâches simples, similaires (et quelque peu antérieurs) à Rube Goldberg aux États-Unis.

La spécification fonctionnelle de la machine a été produite par Max Newman . La conception technique principale était l'œuvre de Frank Morrell à la station de recherche du bureau de poste à Dollis Hill dans le nord de Londres, avec son collègue Tommy Flowers concevant la "Combining Unit". Le Dr CE Wynn-Williams du Telecommunications Research Establishment à Malvern a produit les compteurs à valve et relais électroniques à grande vitesse. La construction a commencé en janvier 1943, la machine prototype a été livrée à Bletchley Park en juin et a été utilisée pour la première fois pour aider à lire le trafic crypté actuel peu de temps après.

Comme le Robinson était un peu lent et peu fiable, il a ensuite été remplacé par l' ordinateur Colossus à de nombreuses fins, y compris les méthodes utilisées contre le téléimprimeur en ligne Lorenz SZ42 à douze rotors (nom de code Tunny, pour thon).

La méthode statistique de Tutte

La base de la méthode mise en œuvre par la machine Heath Robinson était la "technique 1+2" de Bill Tutte . Cela impliquait d'examiner les deux premières des cinq impulsions des caractères du message sur la bande de texte chiffré et de les combiner avec les deux premières impulsions d'une partie de la clé générées par les roues de la machine de Lorenz. Cela impliquait la lecture de deux longues boucles de bande de papier, l'une contenant le texte chiffré et l'autre le composant de la clé. En faisant en sorte que la bande de touches soit plus longue d'un caractère que la bande de message, chacune des 1271 positions de départ de la séquence 1 2 a été comparée au message. Un compte a été amassé pour chaque position de départ et, s'il dépassait un "total défini" prédéfini, a été imprimé. Le compte le plus élevé était le plus susceptible d'être celui avec les valeurs correctes de 1 et 2 . Avec ces valeurs, les réglages des autres roues pourraient être essayés pour casser les cinq positions de départ des roues pour ce message. Cela a ensuite permis de supprimer l'effet du composant de la clé et d'attaquer le message modifié résultant par des méthodes manuelles dans le Testery .

Transport de bande

Le "lit" était un système de poulies autour desquelles deux boucles continues de ruban étaient entraînées en synchronie. Initialement, c'était au moyen d'une paire de roues dentées sur un axe commun. Cela a été changé pour entraîner par des poulies à friction avec les roues dentées maintenant la synchronisation lorsqu'il a été constaté que cela causait moins de dommages aux bandes. Des vitesses allant jusqu'à 2000 caractères par seconde ont été atteintes pour les bandes plus courtes, mais seulement 1000 pour les bandes plus longues. Les bandes ont été guidées devant un réseau de cellules photoélectriques où les caractères et autres signaux ont été lus. Les longueurs de bande possibles sur le sommier étaient de 2000 à 11 000 caractères.

Lecture de bande

Les bandes perforées ont été lues photo-électriquement à une "porte" qui a été placée aussi près que possible du pignon pour réduire l'effet des bandes étirées. Les caractères successifs de la bande étaient lus par une batterie de dix photocellules, une onzième pour les trous des pignons et deux supplémentaires pour les signaux « stop » et « start » qui étaient poinçonnés à la main entre les troisième et quatrième et quatrième et cinquième canaux.

Unité de combinaison

Ceci a été conçu par Tommy Flowers de la station de recherche du bureau de poste à Dollis Hill dans le nord de Londres. Il a utilisé des vannes thermoioniques (tubes à vide) pour mettre en œuvre la logique. Cela impliquait la fonction booléenne "exclusive or" (XOR) dans la combinaison des divers flux binaires. Dans la « table de vérité » suivante, 1 représente « vrai » et 0 représente « faux ». (À Bletchley Park, ils étaient respectivement appelés x et .)

SAISIR PRODUCTION
UNE B A B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0

Les autres noms de cette fonction sont : "pas égal" (NEQ), " addition modulo 2" (sans retenue) et "soustraction modulo 2" (sans "emprunt"). Notez que l'addition et la soustraction modulo 2 sont identiques. Certaines descriptions du décryptage de Tunny font référence à l'addition et d'autres à la différenciation, c'est-à-dire à la soustraction, mais elles signifient la même chose.

L'unité de combinaison a mis en œuvre la logique de la méthode statistique de Tutte . Cela nécessitait que la bande de papier contenant le texte chiffré soit essayée contre une bande qui contenait le composant de la machine à chiffrer Lorenz généré par les deux roues chi pertinentes à toutes les positions de départ possibles. Un compte a ensuite été effectué sur le nombre total de 0 s générés, un compte élevé indiquant une plus grande probabilité que la position de départ de la séquence de touches chi soit correcte.

Compte

Wynn-Williams avait obtenu son doctorat à l'Université de Cambridge pour son travail au Laboratoire Cavendish avec Sir Ernest Rutherford . En 1926, il avait construit un amplificateur utilisant des valves thermoioniques (tubes à vide) pour les très petits courants électriques provenant des détecteurs dans leurs expériences de désintégration nucléaire. Rutherford l'avait amené à consacrer son attention à la construction d'un amplificateur à valve fiable et à des méthodes d'enregistrement et de comptage de ces particules. Le compteur utilisait des tubes Thyratron remplis de gaz qui sont des dispositifs bistables.

Les compteurs conçus par Wynn-Williams pour Heath Robinson, puis pour les ordinateurs Colossus, utilisaient des thyratrons pour compter les unités de 1, 2, 4, 8 ; relais à grande vitesse pour compter les unités de 16, 32, 48, 64 ; et des relais plus lents pour compter 80, 160, 240, 320, 400, 800, 1200, 1600, 2000, 4000, 6000 et 8000. Le compte obtenu pour chaque passage de la bande de message a été comparé à une valeur prédéfinie , et s'il le dépassait, s'affichait avec un compte indiquant la position de la bande de touches par rapport à la bande de message. Les opérateurs de Wren ont d'abord dû noter ces chiffres avant que le prochain décompte dépassant le seuil ne soit affiché - ce qui était "une source d'erreur fructueuse", de sorte qu'une imprimante a rapidement été introduite.

Développements Robinson

L'original Heath Robinson était un prototype et était efficace malgré un certain nombre de graves défauts. Tous sauf un, le manque de capacité de "séparer", ont été progressivement surmontés dans le développement de ce qui est devenu connu sous le nom de " Old Robinson ". Cependant, Tommy Flowers s'est rendu compte qu'il pouvait produire une machine qui générait le flux de clés électroniquement afin d'éliminer le principal problème de maintenir deux bandes synchronisées l'une avec l'autre. Ce fut la genèse de l'ordinateur Colossus.

Malgré le succès de Colossus, l'approche Robinson était toujours valable pour certains problèmes. Des versions améliorées ont été développées, surnommées Peter Robinson et Robinson and Cleaver d'après les grands magasins de Londres. Un développement ultérieur des idées était une machine appelée Super Robinson ou Super Rob. Conçu par Tommy Flowers, celui-ci avait quatre sommiers pour permettre l'exécution de quatre bandes et était utilisé pour les profondeurs de fonctionnement et les « berceaux » ou les attaques en texte clair connues .

Références et notes

Bibliographie