恩尼格玛密码机加密与解密的密码机

恩尼格玛密码机，是一种用于加密与解密文件的密码机。恩尼格玛密码机是一系列相似的旋转机的统称，它包括了一系列不同的型号。可以将其简单分为三个部分：键盘、转子和显示器。恩尼格玛密码机在1920年代早期开始被用于商业，也被一些国家的军队与政府采用过，在这些国家中，最著名的是第二次世界大战时的德国。

中文名

恩尼格玛密码机

外文名

Enigma

属于

一种用于加密与解密文件的密码机

别名

哑谜机

时间

1920年代

简介

恩尼格玛密码机

恩尼格玛密码机是在密码学史中一种用于加密与解密文件的密码机。确切地说，恩尼格玛是一系列相似的转子机械的统称，它包括了一系列不同的型号。

经过多年的市场开拓和培育,公司的产品质量和服务得到了客户的广泛认可。公司自成立以来，积极承担一系列国家与省部级科技项目，积累了丰富研发与技术经验。目前，安德信科技为用户提供的四大类主要产品：一是带电粒子加速器及其部件，包括双等离子体离子源、椭球超导腔、椭球超导舱、电子辐照源、医用电子加速管、辐照加速器、束测设备等；二是大功率固态放大器与微波设备，包括P～C波段大功率固态放大器、S波段激励源、RF电源、TR组件、大功率微波器件、Feedthrough等；三是环保设备，包括秸秆处理与工业有机污水处理设备等；四是真空部件，基于铝镁合金密封技术的密封圈与法兰等。这些产品已经由中科院高能物理研究所、中科院上海应用物理研究所、中国科技大学、清华大学、哈尔滨工业大学、中国工程物理研究院等单位使用，满足技术要求。目前，公司为中外客户提供近百种产品，有相关授权专利31项，高新技术产品3件，企业标准3部。[1]

发明背景

这张恩尼格玛的原理图显示了按下A键后机器是如何将它显示成D键的（灯D发亮），而按下D键的同时灯A也会发亮，但是按下A键是永远不会使灯A发亮的。

自从无线电和摩尔斯电码问世后，军事通讯进入了一个崭新的时代，但是无线电通讯完全是一个开放的系统，在己方接受电文的同时，对方也可“一览无遗”，因此人类历史上伴随战争出现的密码，也就立即与无线电结合，出现了无线电密码。直到第一次世界大战结束，所有无线电密码都是使用手工编码。毫无疑问，手工编码效率极其低下，同时由于受到手工编码与解码效率的限制，使得许多复杂的保密性强的加密方法无法在实际中应用，而简单的加密方法又很容易被破译，因此在军事通讯领域，急需一种安全可靠，而又简便有效的方法。

1918年德国发明家亚瑟·谢尔比乌斯（Arthur Scherbius）和理查德·里特（Richard Ritter）创办了一家新技术应用公司，曾经学习过电气应用的谢尔比乌斯，想利用现代化的电气技术，来取代手工编码加密方法，发明一种能够自动编码的机器。谢尔比乌斯给自己所发明的电气编码机械取名“恩尼格玛”（ENIGMA，意为哑谜），乍看是个放满了复杂而精致的元件的盒子，粗看和打字机有几分相似。可以将其简单分为三个部分：键盘、转子和显示器。

恩尼格玛密码机在间谍史上赫赫有名，在二战更是引导间谍风云，成为影响战局翻云覆雨的灵掌。事实上，它发明于1920年，一开始被一些商业企业采用，德国很快就将其纳入军事用途，军用版德国防卫军恩尼格玛机从此正式现身。

诞生

恩尼格玛机由德国发明家亚瑟•谢尔比乌斯和理查德•里特于1918年制造。确切地说，是一种用于加密与解密文件的密码机。大体由三部分组成：键盘、转子和显示器。由于其性质，谢尔比乌斯将这种电气编码机械取名“恩尼格玛”（ENIGMA，意为哑谜），它来源于英国作曲家爱德华•艾尔加的《谜之变奏曲》。

谢尔比乌斯在1918年为“恩尼格玛”密码机申请了专利，于1920年开发出产品，但由于成本太高而无人问津，而且他还同时面对着三个竞争对手，荷兰人亚历山大•科赫、瑞典人阿维德•达姆、美国人爱德华•赫本也同在这个项目上申请了专利。

“恩尼格玛”密码机最初并没有给他的发明者带来许多好处，也没有引起军方的重视。直到1923年国际邮政协会大会，英国政府公布了一战的官方报告，提及一战期间英国通过破译德国无线电密码所取得的决定性优势。警惕的德国人迅速捕捉到了这个重要信息，“恩尼格玛”密码机从此登堂入室，大展身手。

1925年，谢尔比乌斯的工厂开始批量生产“恩尼格玛”，1926年德军海军开始正式装备，两年后德国陆军也开始装备。到了德国希特勒时期，上至德军统帅部，下至陆海空三军，都把“恩尼格玛”作为标准的制式密码机广为使用，认为其是当时世界最先进最安全的通讯加密系统，无法破译的密码系统。

工作原理

恩尼格玛机旋转盘的工作原理图，连续按两次A键后，电流会流经所有旋转盘，通过反射器后分别向反方向流到G灯和C灯。 注意：旋转盘上的灰色线条代表了其它可能的线路，这些线条与旋转盘以硬接连方式连接起来。 连续按两次A键会得到不同的结果，第一次得到的是G，第二次是C。这是因為最右边的旋转盘在第一次按下A键后会旋转一点点，这就将A键发出的电流送到了一个完全不同的路线上。

但是如果连续键入26个字母，转子就会整整转一圈，回到原始的方向上，这时编码就和最初重复了。而在加密过程中，重复的现象就很是最大的破绽，因为这可以使破译密码的人从中发现规律。于是“恩尼格玛”又增加了一个转子，当第一个转子转动整整一圈以后，它上面有一个齿轮拨动第二个转子，使得它的方向转动一个字母的位置。假设第一个转子已经整整转了一圈，按A键时显示器上D灯泡亮；当放开A键时第一个转子上的齿轮也带动第二个转子同时转动一格，于是第二次键入A时，加密的字母可能为E；再次放开键A时，就只有第一个转子转动了，于是第三次键入A时，与之相对应的就是字母就可能是F了。

因此只有在26ｘ26＝676个字母后才会重复原来的编码。而事实上“恩尼格玛”有三个转子（二战后期德国海军使用的“恩尼格玛”甚至有四个转子！），那么重复的概率就达到26ｘ26ｘ26＝17576个字母之后。在此基础谢尔比乌斯十分巧妙地在三个转子的一端加上了一个反射器，把键盘和显示器中的相同字母用电线连在一起反射器和转子一样把某一个字母连在另一个字母上，但是它并不转动。

使用“恩尼格玛”通讯时，发信人首先要调节三个转子的方向（而这个转子的初始方向就是密匙，是收发双方必须预先约定好的），然后依次键入明文，并把显示器上灯泡闪亮的字母依次记下来，最后把记录下的闪亮字母按照顺序用正常的电报方式发送出去。

保密原理

这是恩尼格玛机旋转盘组。三个旋转盘位於右边的固定介面和左边（标著B）的反射器两个装置之间。

前面定位挡料系统根据板料尺寸自动调整到位后，挡料杆从左右后三个方向推板料，将其准确定位。所有挡块和定位系统均由编码器或伺服系统驱动，在触摸屏中预置参数自动调整。优点：工作稳定具有记忆功能，存储已经生产过的板料记录，可以直接调出应用比较普遍缺点：结构复杂[2]。

机械系统这样运行的原因是要產生不同的电流通路，字母的加密由机器自动完成。当一个键被按下后，电流就会流过各种线路，最终点亮其中一个灯，这个灯显示的就是加密后的字母。举例来说，如果想要发送一条以ANX开头的信息，操作员会先按下A键，这时灯Z就可能变亮，Z就是加密后的信息的第一个字母。操作员之后会按同样的步骤继续输入信息。

设计结构

恩尼格玛机旋转盘的转动示意图。绿色的为防倒转装置。第一个旋转盘（1）的防倒转齿总是与防倒转爪相接，所以在每一次按键后都会转动。第二个旋转盘（2）的防倒转齿现在与防倒转爪相接，因为防倒转爪位于第一个旋转盘上的缺口内。而第三个旋转盘（3）的防倒转齿没有与防倒转爪相接，因为防倒转爪位於第二个旋转盘上的缺口以外，所以它只会沿著第二个旋转盘的光滑外缘滑动。

旋转盘组成了恩尼格玛机的核心部分。每个旋转盘的直径大约為10厘米，形状为圆盘形，由硬质橡胶或电木制成，一系列由弹簧承载的黄铜管脚呈环形排列於其中一面，而另一面相对应的则是圆形的金属触点。管脚与触点代表的是字母表上的全部字母，典型的排列就是A-Z（以下的介绍全部假设旋转盘为这种排列方式）。当两个旋转盘的位置相邻时，其中一个的管脚就会接触另外一个的金属触点，这就形成了一个通路。在旋转盘内部，有26条金属线将一面的管脚与另一面的触点连接起来，这些金属线的排列方式在每个旋转盘内都有所不同。

单一的一个旋转盘的加密方式是很简单的，它只使用了一种初级的替换式密码。比如说，E键对应的管脚可能会连到同一个旋转盘另一面的T触点。使恩尼格玛机的加密变得复杂的是多个旋转盘的同时使用，一般在一台恩尼格玛机内有3个或4个旋转盘，在输入信息的同时旋转盘还会转动，这就產生了一种安全得多的加密方式。

操作步驟

当盖子盖上后，恩尼格玛就可以开始使用了。旋转盘的外缘从盖子内伸出，使操作员能够改变它的位置，而且这些旋转盘现在的位置（RDKP）可以通过一系列小窗让操作员看见。

德军的各支部队使用一些不同的通讯线路，每条线路中的恩尼格玛机都有不同的设置。为了使一条信息能够正确地被加密及解密，发送信息与接收信息的恩尼格玛机的设置必须相同；旋转盘必须一模一样，而且它们的排列顺序，起始位置和接线板的连线也必须相同。所有这些设置都需要在使用之前确定下来，并且会被记录在密码本中。

参考资料

1.简介·科创板精选

2.机械对中系统·机器人科技

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