Počítač Colossus - Colossus computer

Kolosový počítač

Počítač Colossus Mark 2, který provozuje Wrens . Šikmý ovládací panel vlevo byl použit k nastavení vzorů „pin“ (nebo „cam“) Lorenza. Doprava papírového pásku „na postel“ je vpravo.
Vývojář	Tommy Flowers , pomáhali Sidney Broadhurst, William Chandler a u strojů Mark 2 Allen Coombs
Výrobce	Výzkumná stanice pošty
Typ	Speciální elektronický digitální programovatelný počítač
Generace	Počítač první generace
Datum vydání
Přerušeno	1960
Jednotky odeslány	12
Média
procesor	Vlastní obvody využívající termionické ventily a tyratrony . Celkem 1 600 v Mk 1 a 2 400 v Mk 2. Také relé a krokové spínače
Paměť	Žádný (bez RAM )
Zobrazit	Panel s kontrolkou
Vstup	Papírová páska až 20 000 × 5bitových znaků v souvislé smyčce
Napájení	8,5 kW

Colossus byla sada počítačů vyvinutých britskými kryptolomery v letech 1943–1945 na pomoc při kryptoanalýze Lorenzovy šifry . Kolos používal termionické ventily (vakuové trubice) k provádění booleovských a počítacích operací. Colossus je tedy považována za první na světě programovatelný , elektronické , digitální počítač, ačkoli to byl naprogramován spínačů a zásuvek a nikoliv uloženým programem .

Colossus byl navržen výzkumným telefonním inženýrem General Post Office (GPO) Tommy Flowers, aby vyřešil problém, který představuje matematik Max Newman ve škole Government Code and Cypher School (GC&CS) v Bletchley Park . K jeho návrhu přispělo použití pravděpodobnosti Alana Turinga v kryptoanalýze (viz Banburismus ). Někdy bylo chybně uvedeno, že Turing navrhl Colossa, aby pomohl kryptanalýze Enigmy . Turingův stroj, který pomohl dekódovat Enigmu, byl elektromechanický Bombe , ne Colossus.

Prototyp, Colossus Mark 1 , byl prokázán jako funkční v prosinci 1943 a byl používán v Bletchley Parku počátkem roku 1944. Vylepšený Colossus Mark 2, který používal posuvné registry k pětinásobnému zrychlení zpracování, poprvé pracoval 1. června 1944, právě v r. čas na vylodění v Normandii v den D. Do konce války bylo v provozu deset Colossů a jedenáctý byl uveden do provozu. Použití těchto strojů Bletchley Park umožnilo Spojencům získat obrovské množství vojenské inteligence na vysoké úrovni ze zachycených radiotelegrafických zpráv mezi německým vrchním velením ( OKW ) a jejich armádními veleními v celé okupované Evropě.

Existence strojů Colossus byla až do poloviny 70. let minulého století utajována. Všechny stroje kromě dvou byly rozebrány na tak malé části, že jejich použití nebylo možné odvodit. Oba zachované stroje byly nakonec v šedesátých letech rozebrány. Funkční přestavba kolosu Mark 2 byla dokončena v roce 2008 Tony Sale a týmem dobrovolníků; je vystaven v The National Museum of Computing v Bletchley Parku .

Účel a původ

Šifrovací stroj Lorenz SZ42 s odstraněnými kryty v Národním muzeu výpočetní techniky v Bletchley Parku

Stroje Lorenz SZ měly 12 kol, každé s jiným počtem vaček (neboli „čepů“).

Číslo kola	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Název kola BP	ψ 1	ψ 2	ψ 3	ψ 4	ψ 5	μ 37	μ 61	χ 1	χ 2	χ 3	χ 4	χ 5
Počet vaček (kolíků)	43	47	51	53	59	37	61	41	31	29	26	23

Počítače Colossus byly použity k rozluštění zachycených zpráv rádiového dálnopisu , které byly zašifrovány pomocí neznámého zařízení. Zpravodajské informace odhalily, že Němci nazývali přenosové systémy bezdrátových dálnopisů „Sägefisch“ ( sawfish ). To vedlo Brity k tomu, aby říkali šifrovanému německému dálnopisnému provozu „ Fish “, a neznámému stroji a jeho zachyceným zprávám „ Tunny “ (tuňák).

Než Němci zvýšili bezpečnost svých operačních postupů, britští kryptoanalytici diagnostikovali, jak neviditelný stroj funguje, a postavili jeho napodobeninu s názvem „ British Tunny “.

Bylo vyvozeno, že stroj měl dvanáct kol a používal Vernamovu šifrovací techniku ​​na znaky zpráv ve standardním 5bitovém telegrafním kódu ITA2 . Toho bylo dosaženo kombinací znaků prostého textu s proudem klíčových znaků pomocí funkce XOR Boolean k vytvoření šifrového textu .

V srpnu 1941 vedla chyba německých operátorů k přenosu dvou verzí stejné zprávy se stejným nastavením stroje. Ty byly zachyceny a pracovalo se na nich v Bletchley Parku. Za prvé, John Tiltman , velmi talentovaný kryptoanalytik GC&CS, odvodil klíčový proud téměř 4000 znaků. Poté Bill Tutte , nově příchozí člen sekce výzkumu, použil tento klíčový proud k vypracování logické struktury stroje Lorenz. Vyvodil, že dvanáct kol sestává ze dvou skupin po pěti, které pojmenoval kola χ ( chi ) a ψ ( psi ), zbývající dvě nazýval kola μ ( mu ) nebo „motor“. Tyto chi kola pravidelně vystoupil s každým písmenem, která byla zašifrována, zatímco psi kola vstoupil nepravidelně, pod kontrolou motorových kol.

Vačky na kolech 9 a 10 ukazující jejich zvednuté (aktivní) a snížené (neaktivní) polohy. Aktivní vačka obrátila hodnotu bitu (0 → 1 a 1 → 0).

S dostatečně náhodným klíčovým proudem Vernamova šifra odstraní vlastnost přirozeného jazyka zprávy prostého textu s nerovnoměrným rozdělením frekvencí různých znaků, aby se vytvořilo rovnoměrné rozdělení v šifrovacím textu. Stroj Tunny to udělal dobře. Kryptanalyzátoři však zjistili, že zkoumáním rozložení frekvencí změn znaku na znak v šifrovém textu namísto prostých znaků došlo k odklonu od uniformity, která poskytla cestu do systému. Toho bylo dosaženo „odlišením“, ve kterém byl každý bit nebo znak XOR-ed se svým nástupcem. Poté, co se Německo vzdalo, spojenecké síly zajaly stroj Tunny a zjistily, že se jedná o elektromechanický šifrovací stroj Lorenz SZ ( Schlüsselzusatzgerät , šifrovací nástavec).

Aby bylo možné dešifrovat přenášené zprávy, musely být provedeny dva úkoly. První z nich bylo „rozbití kola“, což byl objev vzorů vaček pro všechna kola. Tyto vzory byly nastaveny na stroji Lorenz a poté použity po pevně stanovenou dobu pro posloupnost různých zpráv. Každý přenos, který často obsahoval více než jednu zprávu, byl zašifrován s jinou počáteční polohou kol. Alan Turing vynalezl metodu rozbíjení kol, která se stala známou jako Turingery . Turingova technika byla dále rozvinuta do „Obdélníku“, pro který mohl Colossus vyrábět tabulky pro ruční analýzu. Kolosy 2, 4, 6, 7 a 9 měly „gadget“, který tomuto procesu pomohl.

Druhým úkolem bylo „nastavení kola“ , které vypracovalo počáteční polohy kol pro konkrétní zprávu a bylo možné se o něj pokusit až poté, co byly známy vzory vaček. Právě k tomuto úkolu byl Colossus původně určen. Aby Colossus zjistil počáteční pozici chi koleček pro zprávu, porovnal dva proudy znaků a počítal statistiky z vyhodnocení programovatelných booleovských funkcí. Dva proudy byly šifrový text, který byl čten vysokou rychlostí z papírové pásky, a klíčový proud, který byl generován interně, v simulaci neznámého německého stroje. Poté, co řada různých kolosových běhů objevila pravděpodobná nastavení chi -wheel, byla zkontrolována prozkoumáním rozložení frekvencí postav ve zpracovaném šifrovém textu. Colossus vytvořil tyto počty frekvencí.

Dešifrovací procesy

Zápis

${\ displaystyle P}$	prostý text
${\ displaystyle K}$	klíč - posloupnost znaků použitých v binárním XOR s holým textem k poskytnutí šifrového textu
${\ displaystyle \ chi}$	chi složka klíče
${\ Displaystyle \ psi}$	psi složka klíče
${\ Displaystyle \ psi '}$	prodloužená psi - skutečný posloupnost znaků přidal se psi kola, včetně těch, kdy ne zálohu
${\ displaystyle Z}$	šifrový text
${\ displaystyle D}$	de- chi -The šifrovaný text s chi složkou vytažení klíče
${\ displaystyle \ Delta}$	kterýkoli z výše uvedených XOR'ed s jeho nástupnickým charakterem nebo bitem
${\ displaystyle \ oplus}$	operace XOR
${\ displaystyle \ bullet}$	Zkratka Bletchley Park pro telegrafní kódový prostor (nula)
${\ displaystyle \ mathbf {x}}$	Bletchley Park zkratka pro telegrafní kódovou značku (jedna)

Použitím diferenciace a vědomím, že psi kola nepostupují s každou postavou, Tutte došel k závěru, že pokus o pouhé dva diferencované bity (impulsy) chi proudu proti diferencovanému šifrovacímu textu by přinesl statistiku, která by nebyla náhodná. Toto se stalo známé jako Tutteho „vniknutí 1+2“ . Jednalo se o výpočet následující booleovské funkce:

${\ Displaystyle \ Delta Z_ {1} \ oplus \ Delta Z_ {2} \ oplus \ Delta \ chi _ {1} \ oplus \ Delta \ chi _ {2} = \ bullet}$

a spočítáním, kolikrát to dalo „false“ (nula). Pokud toto číslo překročilo předem definovanou prahovou hodnotu známou jako „nastavený součet“, bylo vytištěno. Kryptanalytik by prozkoumal výtisk, aby určil, která z předpokládaných počátečních poloh byla s největší pravděpodobností správná pro kola chi -1 a chi -2.

Tato technika by pak byla aplikována na další páry nebo jednotlivé impulsy k určení pravděpodobné počáteční polohy všech pěti chi kol. Z toho bylo možné získat dechi (D) šifrového textu, ze kterého bylo možné manuálně odstranit složku psi . V případě, že rozložení četnosti znaků ve vý- chi verzi ciphertext byla v určitých mezích, „kolo nastavení“ z chi kola byl považován byly dosaženy, a nastavení zpráv a de- chi byly předány „ Testery “ . Jednalo se o sekci v Bletchley Parku vedenou majorem Ralphem Testerem, kde převážná část dešifrovacích prací byla prováděna manuálními a lingvistickými metodami.

Kolos mohl také odvodit počáteční polohu psi a motorových kol, ale až do posledních několika měsíců války, kdy bylo k dispozici dostatek Colossi a počet zpráv Tunny klesal, se toho moc nedělalo.

Design a konstrukce

Kolos byl vyvinut pro „ Newmanry “, část vedenou matematikem Maxem Newmanem, která byla zodpovědná za strojní metody proti šifrovacímu stroji s dálkovým teleprintem Lorenz SZ40/42 s dvanácti rotory (kódovým názvem Tunny, pro tuňáky). Design Colossus vzešel z předchozího projektu, který produkoval počítací stroj nazvaný " Heath Robinson ". Ačkoli to prokázalo koncept strojové analýzy pro tuto část procesu, zpočátku to bylo nespolehlivé. Elektromechanické části byly relativně pomalé a bylo obtížné synchronizovat dvě smyčkové papírové pásky , z nichž jedna obsahovala zašifrovanou zprávu a druhá představovala část klíčového proudu stroje Lorenz. Rovněž pásky měly tendenci se při čtení natahovat až 2 000 znaků za sekundu.

Přechod na krok údajně z původního kolosu představeného ředitelem GCHQ řediteli NSA ke 40. výročí dohody UKUSA v roce 1986

Tommy Flowers MBE byl vedoucím elektrotechnikem a vedoucím skupiny Switching Group na výzkumné stanici Post Office na Dollis Hill . Před prací na Colossu byl od února 1941 zapojen do GC&CS v Bletchley Parku ve snaze vylepšit Bombes, které byly použity při kryptoanalýze šifrovacího stroje německé Enigmy. Maxu Newmanovi ho doporučil Alan Turing, kterého jeho práce na Bombes ohromila. Hlavní součásti stroje Heath Robinson byly následující.

• Mechanismus přenosu a čtení pásky, který spouštěl smyčky klíčů a zpráv rychlostí 1 000 až 2 000 znaků za sekundu.
• Kombinující jednotka, která implementovala logiku Tutteovy metody .
• Počítací jednotka, kterou navrhl CE Wynn-Williams z Telecommunications Research Establishment (TRE) ve společnosti Malvern, která počítala, kolikrát logická funkce vrátila zadanou pravdivostní hodnotu .

K návrhu kombinační jednotky Heatha Robinsona byly přivezeny květiny. Systém klíčové pásky, který musel být synchronizován se zprávou, na něj neudělal dojem, a z vlastní iniciativy navrhl elektronický stroj, který eliminoval potřebu pásku s klíči tím, že měl elektronický analog Lorenza ( Tunny) stroj. Tento návrh představil Maxovi Newmanovi v únoru 1943, ale myšlenka, že jeden až dva tisíce termionických ventilů ( vakuové trubice a tyratrony ) navržených, by mohlo spolehlivě spolupracovat, byla uvítána s velkou skepticitou, a tak bylo z Dollis Hill objednáno více Robinsonů. Flowers však ze své předválečné práce věděl, že většina poruch termionických ventilů nastala v důsledku tepelných napětí při zapnutí, takže když stroj nevypne, sníží se míra poruch na velmi nízké úrovně. Navíc, pokud byly ohřívače spuštěny na nízké napětí a poté pomalu přivedeny na plné napětí, bylo sníženo tepelné napětí. Samotné ventily by mohly být připájeny, aby se předešlo problémům se zásuvnými základnami, které by mohly být nespolehlivé. Flowers s touto myšlenkou setrval a získal podporu od ředitele výzkumné stanice W Gordona Radleye.

Flowers a jeho tým asi padesáti lidí ve spínací skupině strávili jedenáct měsíců od začátku února 1943 navrhováním a stavbou stroje, který se zaobíral bez druhé pásky Heatha Robinsona, generováním vzorů kol elektronicky. Flowers použil na projekt část svých vlastních peněz. Tento prototyp, Mark 1 Colossus, obsahoval 1600 termionických ventilů (trubek). To uspokojivě fungovalo na Dollis Hill dne 8. prosince 1943 a bylo rozebráno a odesláno do Bletchley Parku, kde bylo dodáno 18. ledna a znovu sestaveno Harry Fensomem a Donem Horwoodem . Byla uvedena do provozu v lednu a úspěšně zaútočila na svou první zprávu 5. února 1944. Byla to velká stavba a byla dabována „Kolos“, údajně podle operátorů WRNS . Nicméně zpráva uložená v Národním archivu napsaná Maxem Newmanem dne 18. ledna 1944 zaznamenává, že „Colossus dorazí dnes“.

Během vývoje prototypu byl vyvinut vylepšený design - Mark 2 Colossus. Čtyři z nich byly objednány v březnu 1944 a do konce dubna byl počet objednávek zvýšen na dvanáct. Dollis Hill byl vystaven tlaku, aby první z nich fungoval do 1. června. Allen Coombs převzal vedení výroby Mark 2 kolosů, z nichž první - obsahující 2,400 ventily - byla uvedena do provozu v 08:00 dne 1. června 1944, právě včas pro spojenecké invaze v Normandii na D-den . Následně byly Colossi dodávány rychlostí asi jeden za měsíc. V době Dne VE pracovalo v Bletchley Parku deset Colossů a zahájilo se sestavování jedenáctého.

Colossus 10 s prodlouženou postelí v bloku H v Bletchley Parku v prostoru, který nyní obsahuje galerii Tunny Národního muzea výpočetní techniky

Hlavní jednotky designu Mark 2 byly následující.

• Transport pásky s čtecím mechanismem s 8 fotobuňkami.
• Šest charakter FIFO posuvný registr .
• Dvanáct obchodů s kruhy tyratronů, které simulovaly stroj Lorenz generující bitový proud pro každé kolo.
• Panely přepínačů pro specifikaci programu a „nastaveného součtu“.
• Sada funkčních jednotek, které prováděly booleovské operace.
• „Počitadlo rozpětí“, které by mohlo pozastavit počítání části pásky.
• Hlavní ovládací prvek, který zvládl signály taktování, spuštění a zastavení, odečítání čítače a tisk.
• Pět elektronických čítačů.
• Elektrický psací stroj.

Většina designu elektroniky byla dílem Tommy Flowers, kterému pomáhali William Chandler, Sidney Broadhurst a Allen Coombs; Erie Speight a Arnold Lynch vyvíjejí fotoelektrický čtecí mechanismus. Coombs si vzpomněl na Flowers, který vytvořil hrubý návrh jeho designu a roztrhal ho na kousky, které rozdal svým kolegům, aby jim udělali detailní návrh a přiměli svůj tým k jeho výrobě. Mark 2 Colossi byly oba pětkrát rychlejší a jejich ovládání bylo jednodušší než u prototypu.

Vstup dat pro Colossus byl fotoelektrickým čtením přepisu šifrované zachycené zprávy na papírovou pásku. To bylo uspořádáno v souvislé smyčce, aby bylo možné jej číst a znovu číst několikrát-pro data neexistuje žádné interní úložiště. Konstrukce překonala problém synchronizace elektroniky s rychlostí pásku zpráv generováním hodinového signálu ze čtení jeho řetězových děr. Rychlost provozu byla tedy omezena mechanikou čtení pásky. Během vývoje byla čtečka pásek testována až na 9700 znaků za sekundu (53 mph), než se páska rozpadla. Takže rychlost 5 000 znaků/s (40 ft/s (12,2 m/s; 27,3 mph)) byla ustálena na rychlosti pro pravidelné používání. Flowers navrhl 6místný posuvný registr, který byl použit jak pro výpočet funkce delta (ΔZ), tak pro testování pěti různých možných výchozích bodů kol Tunny v pěti procesorech. Tato pětisměrná rovnoběžnost umožnila provést pět simultánních testů a počtů s efektivní rychlostí zpracování 25 000 znaků za sekundu. Při výpočtu byly k dešifrování zprávy Tunny použity algoritmy navržené WT Tuttem a kolegy.

Úkon

Panel výběru Colossus zobrazující mimo jiné výběry vzdálené pásky na lůžku a pro vstup do algoritmu: Δ Z , Δ a Δ .${\ displaystyle \ chi}$${\ Displaystyle \ psi}$

V Newmanry pracovali kryptoanalytici, operátoři z Královské námořní služby žen (WRNS) - známé jako „Wrens“ - a inženýři, kteří byli trvale po ruce pro údržbu a opravy. Do konce války bylo v personálu 272 Wrenů a 27 mužů.

První prací při obsluze Colossu pro novou zprávu byla příprava smyčky papírové pásky. To provedli Wrensovi, kteří oba konce slepili lepidlem Bostik a zajistili, aby mezi koncem a začátkem zprávy byla prázdná páska o délce 150 znaků. Speciální ruční děrovačkou zasunuli startovací otvor mezi třetí a čtvrtý kanál 2+1 / 2 ozubených kol od konce prázdné sekce a dorazový otvor mezi čtvrtým a pátým kanálem 1+1 / 2 ozubené kolečko otvory od konce znaků zprávy. Ty byly přečteny speciálně umístěnými fotobuňkami a indikovány, kdy měla zpráva začít a kdy skončila. Obsluha by pak provlékla papírovou pásku branou a kolem kladek lůžka a upravila napětí. Konstrukce lůžka se dvěma páskami byla převzata od Heatha Robinsona, takže jedna páska mohla být vložena, zatímco byla spuštěna předchozí. Přepínač na panelu výběru určoval pásku „blízko“ nebo „daleko“.

Po provedení různých úkolů resetování a nulování by operátoři Wren na pokyn kryptanalyzátoru ovládali přepínače dekády „set total“ a přepínače panelu K2 k nastavení požadovaného algoritmu. Potom spustili páskový motor a lampu na lůžku a když byla páska dostatečně rychlá, ovládali hlavní startovací spínač.

Programování

Panel přepínače Colossus K2 zobrazující přepínače pro specifikaci algoritmu (vlevo) a čítače, které mají být vybrány (vpravo).

Přepínací panel Colossus „set total“

Howard Campaigne, matematik a kryptoanalytik z amerického námořnictva OP-20-G , napsal v předmluvě k dokumentu Flowers z roku 1983 „The Design of Colossus“ následující text.

Můj pohled na Kolos byl pohled na programátora kryptanalyzátorů. Řekl jsem stroji, aby provedl určité výpočty a počty, a po prostudování výsledků jsem mu řekl, aby udělal jinou práci. Nepamatoval si předchozí výsledek, ani by na něj nemohl jednat, kdyby ano. Kolos a já jsme se střídali v interakci, která někdy vedla k analýze neobvyklého německého šifrovacího systému, který Němci nazývali „Geheimschreiber“, a kryptanalytici „Ryba“.

Colossus nebyl počítač s uloženým programem . Vstupní data pro pět paralelních procesorů byla čtena ze smyčkové papírové pásky a elektronických generátorů vzorů pro chi , psi a motorová kola. Programy pro procesory byly nastaveny a drženy na přepínačích a konektorech konektoru panelu. Každý procesor mohl vyhodnotit booleovskou funkci a počítat a zobrazovat, kolikrát poskytl zadanou hodnotu „false“ (0) nebo „true“ (1) pro každý průchod pásky zpráv.

Vstup do procesorů pocházel ze dvou zdrojů, posuvných registrů z čtení pásek a tyratronových prstenců, které emulovaly kola stroje Tunny. Znakům na papírovém pásku se říkalo Z a na postavy z emulátoru Tunny se odkazovalo řeckými písmeny, která jim dal Bill Tutte při vypracovávání logické struktury stroje. Na výběrovém panelu byly pro data, která mají být předána do pole konektoru a „přepínače K2“ , uvedeny přepínače určené buď pro Z nebo ΔZ , buď nebo Δ a buď nebo Δ . Tyto signály ze simulátorů kol by mohly být specifikovány jako krokové s každým novým průchodem pásky zpráv nebo ne. ${\ displaystyle \ chi}$${\ displaystyle \ chi}$${\ Displaystyle \ psi}$${\ Displaystyle \ psi}$

Přepínací panel K2 měl skupinu přepínačů na levé straně pro specifikaci algoritmu. Přepínače na pravé straně zvolily čítač, na který byl výsledek podáván. Plugboard umožňoval zavést méně specializované podmínky. Celkově přepínače přepínače K2 a zásuvná deska umožňovaly asi pět miliard různých kombinací vybraných proměnných.

Jako příklad: sada běhů pro kazetu se zprávou může zpočátku zahrnovat dvě chi kola, jako v Tutteho algoritmu 1+2. Takovému běhu na dvě kola se říkalo dlouhý běh, který v průměru trval osm minut, pokud nebyl paralelismus použit ke zkrácení času o faktor pět. Následující běhy mohou zahrnovat pouze nastavení jednoho chi kola, což zabere krátký běh asi dvě minuty. Zpočátku, po počátečním dlouhém běhu, výběr dalšího algoritmu, který se má vyzkoušet, zadal kryptanalytik. Zkušenosti však ukázaly, že rozhodovací stromy pro tento iterační proces by mohly být vyrobeny pro použití operátory Wren v části případů.

Vliv a osud

Přestože byl Colossus první z elektronických digitálních strojů s programovatelností, byť omezený moderními standardy, nebyl to stroj pro všeobecné použití, který byl navržen pro řadu kryptoanalytických úkolů, z nichž většina zahrnovala počítání výsledků hodnocení booleovských algoritmů.

Počítač Colossus tedy nebyl plně Turingův kompletní stroj. Nicméně, University of San Francisco profesora Benjamin Wells ukázal, že v případě všech deset Colossus stroje vyrobené byly upraveny v určitém shluku , pak celá řada počítačů mohla simuloval univerzální Turingův stroj , a tak může být Turing kompletní. Pojem počítač jako stroj pro všeobecné použití-tedy více než kalkulačka věnovaná řešení obtížných, ale konkrétních problémů-se proslavil až po druhé světové válce.

Kolos a důvody jeho stavby byly velmi tajné a zůstaly tak 30 let po válce. V důsledku toho to nebylo zahrnuto v historii výpočetního hardwaru po mnoho let a Flowers a jeho spolupracovníci byli zbaveni uznání, které jim náleželo. Kolosy 1 až 10 byly po válce rozebrány a části vráceny na poštu. Některé části, dezinfikované podle původního účelu, byly převezeny do laboratoře počítačových strojů Maxe Newmana v Královské společnosti na univerzitě v Manchesteru . Tommy Flowers dostal rozkaz zničit veškerou dokumentaci a spálit je v peci na Dollis Hill. Později o tomto rozkazu řekl:

To byla strašná chyba. Dostal jsem pokyn zničit všechny záznamy, což jsem udělal. Vzal jsem všechny kresby a plány a všechny informace o Kolosovi na papír a vložil do ohně kotle. A viděl to hořet.

Colossi 11 a 12, spolu se dvěma replikami strojů Tunny, byly zachovány a byly přesunuty do nového sídla GCHQ v Eastcote v dubnu 1946 a znovu s GCHQ do Cheltenhamu v letech 1952 až 1954. Jeden z Colossi, známý jako Colossus Blue , byl rozebrán v roce 1959; druhý v roce 1960. Došlo k pokusům přizpůsobit je jiným účelům, s různým úspěchem; v pozdějších letech byli využíváni k výcviku. Jack Good vyprávěl, jak jako první po válce použil Colossus, a přesvědčil americkou národní bezpečnostní agenturu , že by mohla být použita k plnění funkce, pro kterou plánovali stavbu účelového stroje. Kolos byl také použit k provádění počítání znaků na jednorázové podložce pro testování nenáhodnosti.

Malý počet lidí, kteří byli spojeni s Colossem-a věděli, že jsou k dispozici rozsáhlá, spolehlivá a vysokorychlostní elektronická digitální výpočetní zařízení-hrál významnou roli v rané práci s počítačem ve Velké Británii a pravděpodobně v USA. Protože byl tak tajný, měl malý přímý vliv na vývoj pozdějších počítačů; byl to EDVAC, který byl klíčovou počítačovou architekturou té doby. V roce 1972 Herman Goldstine , který nevěděl o Colossu a jeho odkazu na projekty lidí, jako jsou Alan Turing ( ACE ), Max Newman ( počítače Manchester ) a Harry Huskey ( Bendix G-15 ), napsal, že

Británie měla takovou vitalitu, že se hned po válce mohla pustit do tolika promyšlených a dobře provedených projektů v počítačové oblasti.

Profesor Brian Randell , který v 70. letech objevil informace o Kolosovi, to komentoval slovy:

Domnívám se, že projekt COLOSSUS byl důležitým zdrojem této vitality, který byl do značné míry nedoceněný, stejně jako význam jeho míst v chronologii vynálezu digitálního počítače.

Randellovo úsilí začalo přinášet ovoce v polovině 70. let, poté, co bylo prolomeno tajemství o Bletchley Parku, když kapitán skupiny Winterbotham vydal svou knihu The Ultra Secret v roce 1974. V říjnu 2000 byla vydána 500stránková technická zpráva o šifře Tunny a její kryptanalýze. „Pojmenovaná obecná zpráva o Tunny“ byla vydána GCHQ národnímu úřadu pro veřejné záznamy a obsahuje fascinující pauzu pro Colossus od kryptografů, kteří s ní pracovali:

Lituje, že není možné poskytnout adekvátní představu o fascinaci Kolosem při práci; jeho naprostá objemnost a zjevná složitost; fantastická rychlost tenké papírové pásky kolem třpytivých kladek; dětské potěšení z ne-ne, span, tisku hlavního záhlaví a dalších gadgetů; čarodějnictví čistě mechanického dekódování dopis po písmenu (jeden nováček si myslel, že byla podváděna); neskutečná činnost psacího stroje při tisku správných partitur bez lidské pomoci i mimo ni; krokování displeje; období dychtivého očekávání kulminující náhlým objevením vytouženého skóre; a podivné rytmy charakterizující každý typ běhu: majestátní vloupání, nepravidelný krátký běh, pravidelnost rozbíjení kol, tlustý obdélník přerušovaný divokými skoky návratu vozíku, zběsilé drnčení motorového běhu, dokonce i směšné šílenství zástupů falešných skóre.

Rekonstrukce

Tým vedený Tony Saleem (vpravo) zrekonstruoval Colossus Mark II v Bletchley Parku. Zde v roce 2006 dohlíží Sale na prolomení zašifrované zprávy s dokončeným strojem.

Stavbu plně funkční přestavby Colossus Mark 2 provedl v letech 1993 až 2008 tým pod vedením Tonyho Sale. I přes zničení plánů a hardwaru přežilo překvapivé množství materiálu, hlavně v notebookech inženýrů, ale jeho značné množství v USA Čtečka optických pásek mohla představovat největší problém, ale Dr. Arnold Lynch , jeho původní designér jej dokázal přepracovat podle své vlastní původní specifikace. Rekonstrukce je vystavena na historicky správném místě pro kolos č. 9 v The National Museum of Computing , v H Block Bletchley Park v Milton Keynes , Buckinghamshire.

V listopadu 2007, na oslavu dokončení projektu a zahájení iniciativy na získávání finančních prostředků pro Národní muzeum výpočetní techniky, Cipher Challenge postavila přestavěný Colossus proti radioamatérům na celém světě, protože jako první obdržela a dekódovala tři zprávy šifrované pomocí Lorenz SZ42. a vysíláno z rozhlasové stanice DL0HNF v počítačovém muzeu Heinz Nixdorf MuseumsForum . Výzvu snadno vyhrál radioamatér Joachim Schüth, který se na událost pečlivě připravil a vyvinul vlastní zpracování signálu a kód rozbíjející kód pomocí Ada . Týmu Colossu bránilo jejich přání používat rádiová zařízení druhé světové války a kvůli špatným příjmovým podmínkám je o den pozdrželo. Přesto vítězi 1,4 GHz notebook s vlastním kódem trvalo méně než minutu, než našel nastavení pro všech 12 kol. Německý tvůrce kódů řekl: „Můj notebook trávil šifrovací text rychlostí 1,2 milionu znaků za sekundu - 240krát rychleji než Colossus. Pokud měřítko frekvence procesoru o tento faktor, dostanete ekvivalentní takt 5,8 MHz pro Colossus. pozoruhodná rychlost pro počítač postavený v roce 1944. “

Cipher Challenge ověřila úspěšné dokončení projektu přestavby. „Na základě dnešního výkonu je Colossus stejně dobrý jako před šesti desetiletími,“ komentoval Tony Sale. „Jsme potěšeni, že jsme mohli vzdát poctu lidem, kteří pracovali v Bletchley Parku a jejichž inteligence vymyslela tyto fantastické stroje, které tyto šifry rozbily a zkrátily válku o mnoho měsíců.“

Čelní pohled na přestavbu Kolosu ukazující zprava doleva (1) „Lůžko“ obsahující pásku se zprávou v souvislé smyčce a s druhou načtenou. (2) J-rack obsahující panel pro výběr a panel konektoru. (3) K-rack s velkým přepínacím panelem „Q“ a šikmým patch panelem. (4) Dvojitý stojan S obsahující ovládací panel a nad obrázkem poštovní známky pět dvouřádkových čítačů. (5) Elektrický psací stroj před pěti sadami čtyř desetiletí přepínačů „set total“ v C-racku.

Jiné významy

Ve filmu 1970 Colossus: Forbin Project, který byl založen na románu Colossus od DF Jonese z roku 1966, byl fiktivní počítač s názvem Colossus . Byla to náhoda, protože to předcházelo veřejnému zveřejnění informací o Colossu, nebo dokonce jeho názvu.

Román Neala Stephensona Cryptonomicon (1999) také obsahuje fiktivní zpracování historické role, kterou hrají Turing a Bletchley Park.

Viz také

• Historie výpočetního hardwaru
• Seznam elektronkových počítačů
• Manchester Baby
• Z3
• Z4

Poznámky pod čarou

Reference

Další čtení

• Campaigne, Howard; Farley, Robert D. (28. února 1990), rozhovor o ústní historii: NSA-OH-14-83 Campaigne, Howard, Dr. 29. června 83 Annopalis, MD Autor: Robert G. Farley (PDF) , Národní bezpečnostní agentura , vyvoláno 16 Říjen 2016
• Colossus: Vytvoření obra na YouTube Krátký film vytvořený společností Google na oslavu Colossa a těch, kteří jej postavili, zejména Tommy Flowers.
• Cragon, Harvey G. (2003), Od ryby ke kolosu: Jak byla zlomena německá Lorenzova šifra v Bletchley Parku , Dallas: Cragon Books, ISBN 0-9743045-0-6 - Podrobný popis kryptoanalýzy Tunny a některé podrobnosti o Kolosovi (obsahuje některé drobné chyby)
• Enever, Ted (1999), Británie je nejlépe střeženým tajemstvím: Ultra's Base v Bletchley Parku (3. vyd.), Sutton Publishing, Gloucestershire, ISBN 978-0-7509-2355-2 - komentovaná prohlídka historie a geografie parku, kterou napsal jeden ze zakládajících členů Bletchley Park Trust
• Price, David A. (22. června 2021). Géniové ve válce; Bletchley Park, Colossus a úsvit digitálního věku . New York: Knopf. ISBN 978-0-525-52154-9.
• Rojas, R .; Hashagen, U. (2000), The First Computers: History and Architectures , MIT Press, ISBN 0-262-18197-5 - Porovnání prvních počítačů s kapitolou o Colossu a jeho rekonstrukci od Tony Sale.
• Sale, Tony (2004), The Colossus Computer 1943–1996: How It Helped to Break to the German Lorenz Cipher in WWII , Kidderminster: M. & M. Baldwin, ISBN 0-947712-36-4 Štíhlá (20stránková) brožura obsahující stejný materiál jako web Tony Sale (viz níže)
• Smith, Michael (2007) [1998], Station X: The Codebreakers of Bletchley Park , Pan Grand Strategy Series (Pan Books ed.), London: Pan MacMillan Ltd, ISBN 978-0-330-41929-1

externí odkazy

• Počáteční vývoj počítače
• Národní muzeum výpočetní techniky (TNMOC)
  • TNMOC: 75. výročí prvního útoku
• Kódy a šifry Tonyho Sale Obsahuje velké množství informací, včetně:
  • Kolos, revoluce v lámání kódu
  • Lorenz Cipher a kolos
    • Věk strojů přichází na lámání kódu Fish
    • The Colossus Rebuild Project
    • The Colossus Rebuild Project: Evolving to the Colossus Mk 2
    • Procházka Kolosem Podrobná prohlídka repliky Kolosu - kliknutím na odkazy „Více textu“ na každém obrázku zobrazíte informativní podrobný text o této části Kolosu
  • Přednáška IEEE - přepis přednášky, kterou Tony Sale popsal projekt rekonstrukce
• Zpravodajský článek BBC o replice Colossu
• Zpravodajský článek BBC: „Kolos znovu rozbije kódy“
• Zpravodajský článek BBC: Zpravodajský článek BBC: „Bletchleyho kolos rozbíjející kód“ s videorozhovory 2010-02-02
• Web o knize Copelanda z roku 2006 s mnoha informacemi a odkazy na nedávno odtajněné informace
• Bylo dítě Manchester počato v Bletchley Parku?
• Projděte si video z obnovy Colossu v Bletchley Parku na YouTube
• online virtuální simulace Colossus