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1、模仿游戏模仿游戏获获第第8787届奥斯卡金像届奥斯卡金像奖最佳改编剧本奖。奖最佳改编剧本奖。模仿游戏模仿游戏讲讲述了述了“计算机科学之计算机科学之父父”艾伦艾伦图灵的传图灵的传奇人生，故事主要聚奇人生，故事主要聚焦于图灵协助盟军破焦于图灵协助盟军破译德国密码系统译德国密码系统“英英格玛格玛”，从而扭转二，从而扭转二战战局的经历。战战局的经历。这部由这部由这部由这部由“卷福卷福卷福卷福”主主主主演的演的演的演的模仿游戏模仿游戏模仿游戏模仿游戏曾拿曾拿曾拿曾拿下下下下8 8 8 8项奥斯卡提名、项奥斯卡提名、项奥斯卡提名、项奥斯卡提名、5 5 5 5项金球奖提名，但引进项金球奖提名，但引进项金球奖
2、提名，但引进项金球奖提名，但引进国内的路途却曲曲折折，国内的路途却曲曲折折，国内的路途却曲曲折折，国内的路途却曲曲折折，在经历了全球同步上映在经历了全球同步上映在经历了全球同步上映在经历了全球同步上映无望之后，时隔七个月无望之后，时隔七个月无望之后，时隔七个月无望之后，时隔七个月正式公映又不幸遇上正式公映又不幸遇上正式公映又不幸遇上正式公映又不幸遇上“国产保护月国产保护月国产保护月国产保护月”，上映空，上映空，上映空，上映空间被缩减无几（每日不间被缩减无几（每日不间被缩减无几（每日不间被缩减无几（每日不足足足足5%5%5%5%的排片，上映六的排片，上映六的排片，上映六的排片，上映六天，仅报收天
3、，仅报收天，仅报收天，仅报收1840184018401840万万万万）艾伦艾伦图灵，计算机科学之父，战时密码图灵，计算机科学之父，战时密码的破译者，偏见的牺牲品。的破译者，偏见的牺牲品。英国官方给图灵的纪念铜牌英国官方给图灵的纪念铜牌英国官方给图灵的纪念铜牌英国官方给图灵的纪念铜牌Enigma：密码学界划时代的丰碑：密码学界划时代的丰碑德国人亚瑟谢尔比乌斯波兰数学家和密码学家马里安雷耶夫斯基英国天才的数学家和计算机理论专家阿兰图灵5Enigma密码机v创世纪的机械密码机创世纪的机械密码机v发明者：发明者：Arthur Scherbius亚瑟亚瑟谢尔比乌斯谢尔比乌斯v时间：时间：1918v意义：
4、彻底改变了手意义：彻底改变了手工加密的历史，实现工加密的历史，实现了加密的机械化了加密的机械化vEnigma：德语：谜：德语：谜v因此又称因此又称“谜密谜密”6构成7主要部件：转子8转子v加密一次，加密一次，转子就旋转转子就旋转一次，这样一次，这样对应关系就对应关系就变了变了v这就是谢尔这就是谢尔比乌斯关于比乌斯关于ENIGMA的的最重要的设最重要的设计：每次使计：每次使用不同的替用不同的替换密钥换密钥9最初设置输入一个字母后10多转子v第一个转子旋转一周，就带动第二个转子旋转；v第二个转子旋转一周，就带动第三个转子旋转v三个轮子，可以变化出26*26*26=17576种字母代换关系v如果增加
5、轮子，字母间的代换关系将增加26种v相当于使用17576张字母代换表进行加密，完全打乱了字母频率，因而频率分析完全失效v使用简单的强力破解：对第一个明文字母：有17576变换,对第二个明文字母：有17576变换，对10个字母的密文：1757610=1042种变换，其中一种是对的v但由于密码机的转轮之间的关系，实际的变换没有这么多。密钥为三个字母，共17576种，此时强力破解有效。11反射器12反射器实物13加密解密过程v发送消息过程发送消息过程发信人首先要调节三个转子的方向，使它们处于发信人首先要调节三个转子的方向，使它们处于17576个方向中个方向中的一个（事实上转子的初始方向就是密匙）的一
6、个（事实上转子的初始方向就是密匙）然后依次键入明文，并把闪亮的字母依次记下来，然后就可以把然后依次键入明文，并把闪亮的字母依次记下来，然后就可以把加密后的消息用比如电报的方式发送出去。加密后的消息用比如电报的方式发送出去。v解密过程解密过程当收信方收到电文后，使用一台相同的当收信方收到电文后，使用一台相同的ENIGMA，按照原来的约，按照原来的约定，把转子的方向调整到和发信方相同的初始方向上，定，把转子的方向调整到和发信方相同的初始方向上，然后依次键入收到的密文，并把闪亮的字母依次记下来，就得到然后依次键入收到的密文，并把闪亮的字母依次记下来，就得到了明文。了明文。v结果：结果：于是加密和解密
7、的过程就是完全一样的于是加密和解密的过程就是完全一样的这都是反射器起的作用，这都是反射器起的作用，也是此系统非常出彩的地方之一也是此系统非常出彩的地方之一。(当然当然副作用也很厉害副作用也很厉害)14连接板v方案4：增加单表替换加连接板：输入字母的两两交换连接板和线15连接板用途示意图16密码分析v连接板上两两交换6对字母的可能性数目非常巨大，有100391791500种v看看这时的密钥数量：转子自身的初始方向：26*26*26=17576转子之间的相互位置：6连接板连线的状况：100391791500所有可能的密钥数量：1016v结果：密钥数量暴增，暴力破解无效频率分析无效Kasiski试验
8、无效一代巨星横空出世！17商业上的成功v历史：历史：1918年发明年发明1923年，年，A型出现，带型出现，带反射板反射板1926年年，获得德国海，获得德国海军订单，接着政府，企军订单，接着政府，企业，铁路部门开始使用业，铁路部门开始使用1928年，德国陆军，年，德国陆军，空军采购空军采购仅德仅德国军队就采购了国军队就采购了3万台万台18成功的关键？v技术领先：Enigma是复合加密体制：w多表代换+单表代换密钥空间巨大，所有人都认为是不可破的v时代需要一战英国破译德国密码的解密，对德国刺激很大战争？19Enigma的破解v随着德国军队装备Enigma，最着急的是波兰人1926年2月，波兰人发
9、现德军海军密码没法破译了1928年7月，发现德国国防军的密码无法破译了无法了解德军动态！必须破译v方法：语言学家不行了，寻找数学家从接近德国的Poznam大学，招募数学专业学生著名的波兰三杰，就出自这个专业，包括破译Enigma的关键人物：Marian Rejewski（马里安雷耶夫斯基）马里安马里安亚当亚当雷耶夫斯基（雷耶夫斯基（Marian Adam Rejewski，1905年年1980年），波兰数学年），波兰数学家和密码学家。家和密码学家。20世纪世纪30年代领导波兰密码学家率先对年代领导波兰密码学家率先对德国使用的德国使用的Enigma密码进行了系统性的研究密码进行了系统性的研究和破
10、译。和破译。在破译过程中，雷耶夫斯基在破译过程中，雷耶夫斯基首次将严格的首次将严格的数学化方法应用到密码破译领域数学化方法应用到密码破译领域，这在密码学，这在密码学的历史上是一个重要成就。的历史上是一个重要成就。雷耶夫斯基等人在二战期间破译了大量来雷耶夫斯基等人在二战期间破译了大量来自德国的信息，他们的工作成为整个二战期间自德国的信息，他们的工作成为整个二战期间盟国破译德军盟国破译德军Enigma密码的基础。密码的基础。雷耶夫斯基与波兰数学家杰尔兹雷耶夫斯基与波兰数学家杰尔兹罗佐基罗佐基和亨里克和亨里克佐加尔斯基并称为密码研究领域的佐加尔斯基并称为密码研究领域的。”波兰三杰波兰三杰“波兰三杰波
11、兰三杰波兰数学家的功绩波兰数学家的功绩布莱奇利庄园布莱奇利庄园拦截密码战拦截密码战 布莱奇利园当局曾以布莱奇利园当局曾以每日电讯报每日电讯报的填字游戏作为面试测试，限令面试者要在的填字游戏作为面试测试，限令面试者要在12分分钟内完成填字游戏。此外，该报社亦曾被要求举办填字游戏比赛，然后再招揽胜出者钟内完成填字游戏。此外，该报社亦曾被要求举办填字游戏比赛，然后再招揽胜出者参与参与“一项特别的工作，为战事作出贡献一项特别的工作，为战事作出贡献”。阿兰阿兰图灵（图灵（Alan Turing）这个名字无论是在计算机领域、数学领域、人工这个名字无论是在计算机领域、数学领域、人工智能领域还是哲学、逻辑学等
12、领域，都可谓智能领域还是哲学、逻辑学等领域，都可谓“掷掷地有声地有声”。图灵是计算机逻辑的奠基者，许多人。图灵是计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要方法也源自这位伟大的科学家。工智能的重要方法也源自这位伟大的科学家。他在他在24岁时提出了图灵机理论，岁时提出了图灵机理论，31岁参与了岁参与了Colossus（二战时，英国破解德国通讯密码的计（二战时，英国破解德国通讯密码的计算机）的研制，算机）的研制，33岁时构思了仿真系统，岁时构思了仿真系统，35岁提岁提出自动程序设计概念，出自动程序设计概念，38岁设计了岁设计了“图灵测试图灵测试”，在后来还创造了一门新学科，在后来还创造了一门新学科非线性
13、力学。虽非线性力学。虽然图灵去世时只有然图灵去世时只有42岁，但在其短暂而离奇的生岁，但在其短暂而离奇的生涯中的那些科技成就，已让后人享用不尽。人们涯中的那些科技成就，已让后人享用不尽。人们仰望着这位伟大的英国科学家，把仰望着这位伟大的英国科学家，把“计算机之父计算机之父”、“人工智能之父人工智能之父”、“破译之父破译之父”等等头衔等等头衔都加冕在了他身上，甚至认为，他在技术上的贡都加冕在了他身上，甚至认为，他在技术上的贡献及对未来世界的影响几乎可与牛顿、爱因斯坦献及对未来世界的影响几乎可与牛顿、爱因斯坦等巨人比肩。等巨人比肩。 23英国的破译 vBletchley Park（布莱奇利庄园）v
14、阿兰.图灵（Alan Turing）v方法:针对Enigma密码机的特性：自反的所以，某一位如果从来没有某字母，则可能就是该字母同时，针对德军报文发送的特点（如每日6:05分发送天气预报），猜测与天气有关的单词24v如天气预报密文第7个字母：从来不出现W第8个字母：从来不出现E第9个字母：从来不出现T第10个字母：从来不出现T第11个字母：从来不出现E第12个字母：从来不出现R v这些字母很可能就是WETTER由此构造明文-密文关系，以及字母循环圈25v如 WETTERETQWKYv字母循环W-E-T-W26方法v根据猜测的结果，将三台密码机如图连接v无论连接板如何，只要转子位置对了，这个电路
15、将是通的。v因而连好电路后，可以通过自动旋转轮子，直到电路通了就停下来，此时的转轮位置，就是初始转轮位置v消除了连接板的效应连接板27v因此，英国人也制造了自动破解的机器，称为bombe28英国bombe美国版本bombe波兰的bomba29v对付Enigma的Bombe1941年，英国制造了16台bombe 1943年底，英国共有99台Bombe1945年3月，英国共有211台Bombev结果：德军的报文，3个小时就能破译v破译队伍：12000人v费用：耗资惊人，倾全国之力Enigma：3万USDBombe：？v代价！30战果v1940年，破译纳粹空军“RED”通用密钥网v1941年，纳粹北
16、非空军作战密钥网被攻破v1942年，纳粹空军多个密钥网被攻破v1941年，纳粹海军多个密钥网被攻破vv1943年8月29日，本月1-18日所有截获电文全部被破译v31后话：Enigma输在哪里v对Enigma安全性估计过高导致德国在使用掉以轻心w即使在遭受损失时，也不敢将其与Enigma的失密联系起来导致盟国一开始不敢轻言破解v德国在使用时的所犯的错误是被破解的原因军民混用使用规则制定错误w初始转轮设置变动周期过长w加密的密文与密钥一起发送w新旧机型混用w不同密级文件，都用Enigma处理w格式错误：死板的格式32启示v科学技术的发展，是密码学前进的基石科学技术的发展，是密码学前进的基石v实践的需要，是推动密码科学前进的最大动力实践的需要，是推动密码科学前进的最大动力v密码编码和分析，是相互对抗和相互促进的，相辅相成密码编码和分析，是相互对抗和相互促进的，相辅相成v密码对抗中，人的因素是第一位的密码对抗中，人的因素是第一位的
