主题：【原创】密码传奇（三）：13、纯技术篇之活拆了ENIGMA（4） -- 1001n
家园 【原创】密码传奇（三）：13、纯技术篇之活拆了ENIGMA（4） 【附加模块】
操作员输入的字母信息，辛辛苦苦穿过了层层转轮，到现在总算是出来了。不过，出来了也白搭，因为它们还得回去——因为，横在这些电信号前面的，赫然竟是面镜子！
这面“镜子”，就是我们要说的反射板（[德]Umkehrwalze，[英]Reflector）。说是“板”，其实怎么看也不象块“板”；说起来，这明显是从英语里翻译过来的，也有人翻译做“反射子”——只是，walze在德语里有“轮子、辊子”的意思；看来，翻译成“反射轮”更加合适一些吧。
不过，为了和后文还要提到的反射轮相区别，这里，还是继续沿用反射板这个称呼好了。
说它是“镜子”，其实只是个形象的比方而已。镜子这东西，反射的是光线；而反射板这面“镜子”，反射的却是电信号——而“反射”两个字，倒还真是挺贴切的，呵呵。
前面，我们比较详细地研究了转轮组的特性。回想一下不难发现，正是由于转轮内部的连线，和转轮彼此之间的“触针 - 触点”式连接，整个转轮组才构成了通路。作个流程图，大概就是这样的：
进转轮组
│ ┌────────右轮────────┐
↓ ↓ ↓
字母信号 → 输入轮 → 右轮触针 → 右轮内触针到触点的连线 → 右轮触点 →
┌────────中轮────────┐
↓ ↓
→ 中轮触针 → 中轮内触针到触点的连线 → 中轮触点 →
出转轮组
┌────────左轮────────┐ │
↓ ↓ ↓
→ 左轮触针 → 左轮内触针到触点的连线 → 左轮触点 → 反射板 → ……
真是要命，为了说明反射板，还得介绍一下新出现的组件——输入轮（[德]Eintrittwalze；[英]Entry Wheel，entry stator）。好在这个轮子不是什么关键设备，简单提一下也就可以了。
这输入轮有点“神似”转轮，但是跟转轮又完全不同；打比方说，它有点象个挤压成型的机器，专门负责把原料挤压成一定形状，供后续工序使用。
比如，当原料——字母信号进来的时候，它们跟转轮组的触点、触针们是没法一个个匹配的；而经过输入轮的“加工梳理”，这些字母信号就会沿着输入轮左面的触点们流入转轮组。
因此，外观上，输入轮的左面也有转轮般的触点；跟转轮完全不同的是，输入轮肯定是不能转的——否则它巧笑倩兮地轻轻一转，那些负责向输入轮传递字母信号的集束线缆，还不全得拧麻花了啊。。。
在这里也强调一下：输入轮所接收的，其实还不是操作员直接在键盘上打出来的字母信号，而是被后文要介绍的连接板交换过一次后的字母信号。这个倒不影响理解，因为传进输入轮的字母信号无论是什么，后续的步骤都是一样的——不都是字母信号么？通吃通吃，呵呵。。。
为了便于理解后文，我们不妨再打个比方：输入轮象一座桥，让它接收的字母信息可以顺利地抵达彼岸——转轮组，并被加密。
既然是桥，允许去彼岸，那么从彼岸折返回来自然也是可以的——信号经过反射板，折返回转轮组，还会再回到输入轮。这样，能够被转轮组识别的“触点 - 触针”式字母信号，又在这里被转换成线缆信号，从而可以送入后续的连接板。
关于输入轮还有个小八卦。在商用型的ENIGMA上，操作员输入的字母是按键盘顺序被映射的，举例来说，他通过键盘输入Q、W、E、R、T……，将被输入轮分别映射为A、B、C、D、E……，并传入后面的转轮组进行进一步加密。这个QWER，正是所谓的键盘顺序映射，如下：
输入字母 Q W E R T Z U I O A S D F G H J K P Y X C V B N M L
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
映射结果 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
顺便说一句，这映射就是指进入输入轮的字母，和流出输入轮的字母的对应关系。看了上面这张映射表，不难发现：ENIGMA的键盘顺序，和我们今天用的键盘有点不一样；各位也不用辛苦去一个个按表对比了，这里直接附上图吧：
外链图片需谨慎，可能会被源头改这是ENIGMA的键盘
不妨低头看看，是不是跟自己的键盘顺序不太一样？
前文提过，波兰人不是买过商用型的ENIGMA么？按说，费点儿劲拆了这个输入轮，波兰人就能看到输入轮里面的连线情况，也就知道了它的映射规律是键盘顺序映射；可邪了门儿的是，拿这个顺序来破解德军电文，却总是不对。
天才，总是在最需要的时刻才闪出智慧的火花啊——我们的雷杰文斯基同志算啊算的，算着算着，眼前突然就一亮——闹了半天，这个输入轮和军用型号的输入轮，里面的构造是不一样的；或者说，它们的映射规律是不同的。
原来，德军的ENIGMA输入轮的映射关系是这样的：操作员输入A、B、C、D、E……，经过输入轮，出来的信号还是A、B、C、D、E……，这就是所谓的字母表顺序映射。
说了半天，不就是“M对M，N对N；一百年，不许变”么？还搞东搞西的——可说是这么说，当你完全不知道军用型的输入轮会偷偷地改变的时候，面对怎么也对不上的计算结果，恐怕首先先怀疑的，该是自己的计算方式吧？何况，转轮组、反射板、连接板都是可以变化的——在此前提下，还能想到问题可能会出在这个最不起眼的输入轮上——雷杰文斯基之厉害，也就可以想见了。。。
不过，恰恰是因为军用型ENIGMA的输入轮的映射规律比较简单，看上去实在是再正常不过，很多文献资料在介绍ENIGMA构造的时候，干脆就把它给忽略了。好，关于输入轮就八卦到这里；现在，让我们接着来看本节的重点，ENIGMA的标志性装置——那极有个性的反射板吧。
外链图片需谨慎，可能会被源头改惭愧，这张截取的不是很清楚，但主体是反射板，嘿嘿
右侧的，则是以前介绍过的字母轮箍——只不过，轮箍上的是数字而已
和输入轮一样，反射板也是和转轮组直接连接的，所以，它的模样多少跟转轮有点儿象——在ENIGMA机里，反射板位于转轮组的左边；或者说，反射板的右面，和转轮组左轮的左面相连。
上文说过，转轮的左面有触点，右面有触针。那么，为了和转轮相连接，反射板应该是右面有触针的；实际情况，当然也正是这样——严格地符合逻辑推理结果，呵呵。
这些触针说明了一个问题：所谓的“反射”，其实不过是通联电路的折返而已——而要说明白这个机理，实在比较麻烦，我们还是看图吧。
顺便说一句，图中所示均为简化情况，别真去找26个触点哟——就为这点玩意儿，真是活活画了一个下午加一个晚上。。。
外链图片需谨慎，可能会被源头改这是单个转轮的抽象图，只画了4个触点和触针，意思意思而已，呵呵
现在我们上转轮组了：
外链图片需谨慎，可能会被源头改同样的办法，把反射板、输入轮也抽象化：
外链图片需谨慎，可能会被源头改在机器内，它们的相互关系就是这样的，只差紧密扣在一起了
外链图片需谨慎，可能会被源头改好啦，现在它们亲密无间了
这下，我们就可以开始研究ENIGMA的加密过程了。首先，我们输入一个字母R，也即
外链图片需谨慎，可能会被源头改挺清楚的，就不解释了
外链图片需谨慎，可能会被源头改进入转轮组的中轮了。
注意，R在右轮内之所以掉头折下，是因为右轮触针-触点之间的连线就是这么连接的
外链图片需谨慎，可能会被源头改R这回杀到连接板了
外链图片需谨慎，可能会被源头改得，在连接板里来了个大窝脖儿
外链图片需谨慎，可能会被源头改被遣送回来了。为了和进入的路径区别，这里改用红线标注折返路径
外链图片需谨慎，可能会被源头改辛辛苦苦，总算是从转轮组里出来了
外链图片需谨慎，可能会被源头改不用说，出来的肯定跟进去的不一样了
画这些图真是麻烦死了……不过，为了更形象地表现这个过程，1001n又画蛇添足地把它们做成了动画，希望各位看起来能对这个流程更清楚一些：
外链图片需谨慎，可能会被源头改是循环的，看不清楚不妨多看几遍，咱心里也更满足一些啊，呵呵
得，喘口气，冒根烟儿……
一个1001n自认为比较清晰的流程就是这样的，反映了加密单个字母的情况。下面的，则是连续加密两个字母的情形了：
外链图片需谨慎，可能会被源头改注意，本图忽略了输入轮
有必要介绍一句的是，这张图没有版权，原作者也不详。唉，不能不承认，人家画的是真好啊，又简练又说明问题；而1001n，也只是把它翻译了一下而已。
不过，没有前面的烂图铺垫，这张图也许还不太容易一下看懂——而能一下看懂的兄弟，就别说什么了；呵呵，咱总得给自己的拙劣画工找个台阶下吧。。
到了这个时候，什么转轮的构造啊，转轮组的构造啊，输入轮的构造啊，反射板的构造啊……等等之前我们介绍了半天的东西，才终于组合出了强大的威力；正是这些组件的精诚合作，一个个字母才会被变得连它们的亲人都认不出来了……
——密码机啊密码机，认真琢磨起来，其实也不算太难，是不是？嘿嘿。。。
现在，再来八卦一下这个反射板吧；顺便说一句，1001n的这类“八卦”，和坊间真正的“八卦”，那水准实在差的太远了……
反射板这东西，和转轮组的左轮是相连接的；而左轮，是可以转动的。这也就是说，左轮和反射板其实是处于一个相对旋转的状态的；既然是相对旋转，有左轮旋转就够了，反射板完全可以固定不动，一样可以达到不断改变连通电路的要求。
于是，在ENIGMA的大部分型号中，反射板都是这么固定着的。这也确实有一定道理：毕竟，在图纸上让它转一下容易，可要在机械结构上实现，肯定要增加工序和改动相关零件；而这么做，似乎又想不出什么必要，那还是别多此一举了吧。
不过，人们对于安全强度的认识，是会随着时间流逝而进步的；观察反射板的发展历程，我们就可以很清楚地看到这一点。
1926年，德国海军率先采购了ENIGMA Funkschlussel - C [ENIGMA 无线电（收发报机）密码 - C型]，而它的原型，就是商用型的ENIGMA - C。在这个商用的C型上，虽然反射板在机器出厂的时候就被固定了，但是，可以有一到两种安装位置的选择。于是，出厂的C型机，其实就有了两种稍有区别的亚型。
这实际就意味着人们已经认识到：对密码机来说，一静不如一动；也因此，“反射板可以不转”并非最好的主意。既然如此，针对反射板的改革很快接踵而至了。
随后，C型的ENIGMA发展为枝繁叶茂、多子多福的D型ENIGMA，而这个反射板，也跟着升级了——它可以调节到26个位置中的任意一个。这样一来，变化的总体可能自然又是原来的26倍了——只不过，在对电文加密的时候得事先确定一个位置，中途是不能改的。不管怎么说，这会儿的反射板，已经隐约有了反射轮的意思了。
再往后，反射板开始沿着两个不同的方向进化着：一是陆军和空军使用的国防军型ENIGMA的方向，二是海军型ENIGMA的方向。
这先说这国防军型的吧。这个系列的反射板都是固定的，也不能转，但是由于内部连线关系不同，先后发展出4个型号。最开始的，是A型反射板（Umkehrwalze A）；1937年11月1日，升级为B型（这里说的A、B、C、D型都是反射板的型号，不是ENIGMA的型号）。
外链图片需谨慎，可能会被源头改这张图上，左上角的就是反射板；上面的B字，清楚地标明了它是B型反射板
从1937年直到开战后的一段时间，反射板都没有什么新的改变。直到1941年，它才又升级为C型；而D型，具体装备时间不详，被盟军发现的时间，则迟至1944年1月2日，具体情况不详。1001n估计，大概也是盟军缴获后才发现：呀嗬，这地方有点儿不一样了啊。。
最后发展出的这种D型反射板有个很特别的设置，就是允许操作员部分地改变反射板的内部连线关系。也就是说，本来在出厂时就已经固定了的内部连线，现在可以由操作员手工调整了——显然，从安全角度看，这比以前的反射板要好得多；只是，这个D型出现的实在是太晚了，等到它诞生的时候，二战已经打得差不多了。
无独有偶，类似这种“最后的才是最好的”的现象，也发生在海军型的反射板上。
海军型ENIGMA，从技术的角度讲，应该说是ENIGMA系列的精品。1941-1942年间，正是大西洋海战打的如火如荼的时候，海军M系列ENIGMA中的的M4型，也终于应运而生了。比起三年前的M2型和两年前的M3型，M4型最大的变化就在这个反射板上。
变在哪里呢？
两点：一、变薄了；二、能转了。
在这里也插一句：海军型的ENIGMA，从来都跟别的系统使用的型号不太一样。比如，在ENIGMA刚被装备不久的1930年，海军型ENIGMA还没有连接板，后来听取了陆军的意见，才有了这个装置。
不过自此以后，海军型ENIGMA就开始大踏步地领先其它型号的ENIGMA：1934年8月，在别的型号还是以三个转轮选3个的方式安装的时候，海军型ENIGMA已经改成五个转轮选3个了。
外链图片需谨慎，可能会被源头改这就是当年的海军五轮型ENIGMA的五个转轮，随机器专门有装它们的盒子
至于空出来的地方，1001n目前还没考证出该装什么，呵呵
五年以后，当陆军空军也终于升级为五选3的时候，一直在顺利破译ENIGMA的波兰人当场就没咒儿念了——可见，海军型的技术有多么领先；毕竟，那是整整五年的时间啊。这还没完，海军型ENIGMA很快又变成了七选3，八选3；最后发展到M4型时，连反射板也可以转了！
这个M4，在ENIGMA的成员众多的家族当中，大概该算是非常出名的一个了，以至于它都有个响亮的绰号——海神（Triton，可别翻译成和尚大吹的那个法螺哟）；而在盟军，还专门给它起了代号，是更加凶猛的鲨鱼（Shark）。
同一个家族的产物，为什么会出现这样的差别呢？说到底，还就是因为“客户才是上帝”。经过残酷的战争检验，虽然德国人相当信赖ENIGMA，但是从谨慎和多疑的天性出发，海军还是对ENIGMA的安全强度提出了更高的要求。
而到这时候，ENIGMA已经是个非常成熟的密码机了；要想再增加它的安全度，只有两条路：要么推倒重来，要么进行局部改良。推倒重来的话，时间肯定是不允许的；唯一的办法只有对ENIGMA进行局部改良。
而对于密码机来讲，它的安全强度是制造完毕的时候就已经确定下来的；因此，想要加强安全强度，德国工程师们别无它途，只能一个个重新审视ENIGMA的内部结构模块，并且寄希望于能够以最小的设计改动代价，来实现这个目的。
他们看来看去，最后还是看中了转轮组这个绝妙的装置的潜力，并决定为转轮组再增加一个转轮——很显然，生产这个第四转轮时，和生产其它转轮的工序大致相同，是个最经济最简单的解决方案。
而增加第四转轮，不仅经济上合算，而且也基本不需要额外培训——因为在使用时，它实在是跟前三个转轮的操作没什么区别；即便在安装时，也只要把它和反射板扣在一起，然后装在转轮组的旁边就成了——至于这第四转轮内部结构的变动，本身不能步进，等等这些机理上的细微区别，根本不需要操作员去具体理解和掌握，照样可以很好地完成任务。
这个第四转轮也有两种型号，即Beta型和Gamma型。下面这个，就是Beta型第四转轮和反射板、转轮组的全家福：
外链图片需谨慎，可能会被源头改最左面的是反射板，然后是Beta型第四转轮，再右边是三个转轮
外链图片需谨慎，可能会被源头改放大看看，中间这个就是Beta型第四转轮
注意，它的右面有触针，但是跟右面的转轮一比就知道，它没有棘轮
这里也顺便说一句：这个第四转轮不能步进的原因，只是因为它本身是没有棘轮的；而没有棘轮，并不是因为工程师们的设计疏忽，而是故意把它省略掉了。
为什么好好的棘轮要被省略掉呢？
原来，在ENIGMA机槽内，能够推动转轮步进的掣爪（Pawl）只有三个。这三个掣爪是具有某种机械联动关系的，每个掣爪对应一个转轮，它的作用则是两个：既可以推动转轮上的棘轮，从而使转轮进行步进；也可以因为随着步进落入凹口圈的凹口，从而导致之后的转轮进位。
换言之，转轮组的步进、进位和双重步进，都是由于这三个联动的掣爪的存在，才能在机械上予以实现。前文为了清晰起见，没有提到这个小装置；而现在就要说一句了：第四转轮不能跟随转轮组步进的最根本原因，正是因为德国人从来就没有在机槽内设计出第四个掣爪来推动它！
外链图片需谨慎，可能会被源头改M4的机槽。注意图中四个褐红色的小滚轮下方，只对应了三个掣爪
掣爪，就是那三根细扁的金属短杆
实在说，要为第四转轮增添一个联动的掣爪，必然要对ENIGMA的内部机械结构做出相当大的调整才成；这样的大手术，必然需要时间。而在军情急如飞火的1942年，海军哪里还有那么多时间等工程师慢慢改良ENIGMA——时不他待，这个掣爪没被做出来，进而第四转轮也不能随转轮组旋转，也就是个可以理解的现象了。
这也是第四转轮被1001n排除在转轮组结构外的最重要的原因。既然不能按转轮组的规律运转，那么，无论它长得多象转轮组内的转轮，也得被单独拿出来分析。不过，第四转轮尽管不能随转轮组步进，只能靠手工调节，却也绝不是可有可无的一个创意。
稍微思考一下就会明白，增加这个转轮以后，ENIGMA的密钥周期长度（注）又将跃升为以前的26倍——这个数字无疑也是诱人的，一如我们前面计算的那样：
三个转轮的变化 * 第四轮的变化 = 16900 * 26 = 439400
[注]密钥周期长度，在此指转轮组与第四转轮在工作时，遍历所有可能状态的总数量。比如
第四转轮 - 左轮 - 中轮 - 右轮
T F Y B
这样的组合算一种可能状态；而第四转轮与转轮组所有可能状态的总量，就是所谓密钥周期的长度，它反映的是经过多少次加密以后，这些转轮的总体行为将出现循环。具体到上面那个例子，密钥周期长度就是截至再次出现 T - F - Y - B 这种组合时，转轮们逐字加密过的总次数——解说的不太好，希望baumchen老兄能够将就看明白，呵呵。
于是，这个第四转轮，就被作为M4型ENIGMA的标准件被采用了。但是在ENIGMA机器中，供安装输入轮、转轮组和反射板的空间，一直都是比较局促的；这几位就座以后，机槽里可真是再装不下什么新东西了。现在，凭空多出一个转轮，那反射板往哪搁？
不过，这种“螺蛳壳里做道场”的小问题，又怎么可能难得住德国的工程师们——把反射板削薄点儿，再把它跟第四转轮搞一块儿，总共只占原来反射板的空间大小不就完了嘛——于是在M4上，这个变薄了的反射板与第四转轮合在一起，也跟着能转了！
外链图片需谨慎，可能会被源头改还是刚才那张图，ENIGMA的机槽只有这么大
外链图片需谨慎，可能会被源头改这是把削薄的反射板和第四转轮，一起装入机槽后的样子
下面还等什么？当然是把转轮组也给装配好，其实就是用那根杆把三个转轮串起来：
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改再把转轮组装入，齐活儿啦
说来说去，M4就是在转轮组外，又附加了一个不能步进、只能手动的转轮而已。从这个角度讲，M4样子唬人，与其它型号的ENIGMA却也没有本质区别；相比其它国家的后起之秀，即便是M4，也只能望其项背了。
不过，关于其它型号密码机的话题，这里就暂不涉及了，也不敢说什么时候才会涉及——写起来才知道，这任何一个专题简直都是写不完的，这一台小小的ENIGMA，就……
唉。。
【反射板的作用分析】
可以看出，反射板的作用就是把经过转轮组加密的字母，再次送回转轮组加密，只不过经历的转轮顺序由从右往左，“反射”成了从左往右的而已。那么，这个反射板的作用显然就是把本来经过三个转轮的路径，给延长了一倍，变成了经历六个转轮——虽然，经历的后三个转轮其实和前面的三个转轮是一样的。
看起来，是不是还真有点“镜子”的意思？
而第三只眼兄关于“经过反射，是不是就变成六表加密”的问题，这里也提一下吧。
严格地说，每个转轮都有着二十六张换字表，因此，三个转轮构成的转轮组，实际上是不能称为“三”表加密的。前文在这里出现了纰漏，也向大伙致歉；原文已经修正，感谢第三只眼兄提出的问题：）
准确说，每个转轮都是二十六表加密；具体到特定的一个输入字母，每进入一个转轮时，都将被该转轮二十六张换字表中的某一张加密。而转轮组是由三个转轮构成的，因此转轮组总的换字表数量，应该是二十六张的立方。当然，这是没考虑双重步进机制时的理论计算值。
为什么说是二十六表加密？此外，三次加密，与经历折返的六次加密，到底有没有安全强度的增加？分析这个问题稍有些复杂，1001n准备在后文中提到。这里，还是先拉回到反射板上吧。
由于这个镜子般的特性，反射板还带来了一个有趣的结果——让我们做个智力体操吧……
设想转轮组中的某个转轮。现在，它左边的触点相当于字母A'，右边的触针相当于字母A——注意，A和A'是两个完全不同的字母。我们把它记为下面这个样子：
A' ---|--- A
要注意的是：实际转轮中，只有触针到触点的连线关系，并没有A和A'这么两个明确的字母；这里把它暂时具体化，也只是为了便于描述而已。
那么，它就意味着输入的字母A，经过这个转轮以后就被唯一地加密成了A'。这并不难理解，因为该转轮的触点和触针之间，是用导线一对一连接的；换言之，能连接到触针A的触点，只有A'。
因此，一个字母如果从左边的触点流入，并且从右面的触针输出了A的话，它就只能是A'。
ENIGMA这东西，属于流式密码机（The Stream Cipher Machine），也就是说：针对每个明文字母，ENIGMA都会一个个地连续进行加密。
同时，ENIGMA每次加密时都是机械部分率先动作，而在运动当中，ENIGMA内部的电路是不通的；只有当机械运动到位后，电路才被连通——这就意味着：在连续输入两个字母之间的这段时间内，整个ENIGMA的机械运动部件，必在某个瞬间全部处于“静止”状态。
正是靠着所有机械部件这一瞬间的静止，ENIGMA的电路才会导通，字母信号才会迅速地在迷宫般的机械部件中迂回折返，变成被加密的字母信号。
好在电流的速度比机械响应那是快多了，因此，即便操作员打字再快，也不会出现电信号跟不上的情况——倒是机械运动很可能还没到位，呵呵。这也是为什么电影里出现使用ENIGMA的场景时，操作员总是打的很慢，除了对照明/密文外，大概就是因为机械方面的原因吧——这是1001n自己瞎猜的，呵呵。
继续上面的分析。按上面的规则，我们再进一步设定这个转轮为右轮，它的状态为
A' ---|--- A
右 轮
随后，我们可以继续追加中轮和左轮，最后构造出完整的转轮组的情况：
C' ---|--- C ┆B' ---|--- B ┆A' ---|--- A
左 轮 ┆ 中 轮 ┆ 右 轮
←── 输 入 信 号 传 输 方 向 ←──
结合上面的设定，这个表达应该不难理解，这里就不再具体解释了。
在实际情况中，我们还要考虑上反射板。这个反射板，当然是在转轮组的左边；同时，它把信号折返回去，也就是
反射板 ┆ C' ---|--- C ┆B' ---|--- B ┆A' ---|--- A
┆ 左 轮 ┆ 中 轮 ┆ 右 轮
┌←────── 输 入 信 号 传 输 方 向 ←──
↓
┕──────→ 折 返 信 号 传 输 方 向 ──→
这下就很清楚了：如果还想得出个A的最终折返结果，那么在反射板这边，传入的信号就必须是C'。
而反射板的结构决定了：每一个进入点只连接另一个特定的输出点；宏观地看，就是从左轮传入的某个字母信号，将被反射回左轮的另一个位置，从而变成一个迥然不同的“新”字母。这就意味着：C'进入反射板后，必然是以非C'的字母输出。
既然C'不能被反射成C'，那么后面的电路，也就是 C'/C → B'/B → A'/A 就成了无源之水，结果自然也就不会一步步演变成A了；换言之，输入转轮组的A，经过反射板这么一折返，流出转轮组的时候肯定就不再会是A了。
这就意味着：由于有反射板的存在，每个输入的字母，都不可能被加密为它本身！
换言之，当你看到一份诸如
AGTLG QWLGM QWEOG ……
这样的密电的时候，虽然你根本不知道明文是个啥，但是你依然可以非常有把握地说，“我起码知道，明文的第一个字母肯定不是A，第二个字母肯定不是G，第三个字母肯定不是T……”
——咱不懂ENIGMA的密文，也不会破译它；但是，咱知道怎么让MM崇拜咱，是不？呵呵。。。
“任何字母都不会被ENIGMA加密为它本身”——虽然很有意思，但从密码安全的角度看，这绝对不是什么好消息。最最起码，当敌人破译出明文以后，拿这份明文和密文一对照，就知道自己的破译有没有原则性错误：两份文本对齐，上下对照着一看，如果同样位置有同样的字母，那肯定就是自己搞错了。。
“能够简单验证破译出的明文是否错的离谱”，这也得算ENIGMA的一大特点了……
当然，也有可能译文全错，但是又没有出现上述这类错误的情况；于是，这个办法并不能成为通用的校验译文正确与否的标准。但是，作为一个最简单的验证措施，它的确还是相当有用的：英国人日后在破译ENIGMA的时候，这个特点可是大大帮助了他们的猜测性明文攻击（猜测性明文攻击为已知明文攻击的变种）——这是后话，现在就不多提了。
总的来说，反射板这个部件，为ENIGMA带来了相当大的危害。从这个意义上讲，反射板是ENIGMA上的一大败笔；也正因如此，其它国家的密码机，借鉴ENIGMA之处甚多，唯独这个反射板，却往往是避之不及。说来说去，天才也会犯错误——ENIGMA的发明人、德国的舍比尔乌斯同志，终于也在这里栽了个小跟头。
不过，正因为有了反射板这个独特装置，ENIGMA才有了极具特色的加密-解密同相的特征。这一点前文已经多次说过，这里就简单提一下吧——在接到密电以后，操作员只要调整好设置，再把收到的密电，逐个字母地打一遍，就能从显示板上依次观察并记录到正确的明文。
道理也很简单：既然明文P和密文C之间有折返对应关系，P会被折返成C；那么同样地，把C“按”回去，自然还会从P“冒”出来——于是，不需要额外的解密设备，只靠ENIGMA自身，就可以顺利完成解密。解密的过程如此方便，可就是反射板的功劳了；客观地说，这个特性在实用场合，特别是在烽火连天的战场上，又的确是个很不错的优点。
——败也萧何，成也萧何；这反射板，又该怎么评价它呢？
或许，应该从不同角度来评判吧——从密码机安全强度的角度来看，反射板是个错误；但是从机械美学（有这词么？咱光知道有个暴力美学）的角度看，这反射板却又让人玩味不已。
既然我们不是破译ENIGMA的盟军密码分析家，那么，也不妨泛泛体会一下反射板带来的密码美感吧，呵呵。。。
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到现在，一个字母历经输入轮、转轮组、反射板、转轮组、输入轮，已经被加密成了一个完全不同的字母；多表替代的威力，到现在，也已经发挥的淋漓尽致。
不过，经过如此这般多表替代反复加密的ENIGMA，安全性已经非常好了，但是还没好到理想的程度——事实上，如果有数学高高高手对ENIGMA进行仔细分析的话，他完全可以通过计算来彻底破解ENIGMA，而工具也不要特殊的，纸和笔就够了——这一点，已经被数学证明了。
这就是纯粹的多表替代所带来的问题；对于密码机而言，这样的结果当然很不美妙——而这一点，很快就引起了德国人的警惕。为了解决这个问题，他们又给ENIGMA装上最后一道锁。
由此，我们对ENIGMA的剖析，也该进入了最后一个模块了。
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写完这篇下来，又一直改到现在，真是元气大伤，呵呵，休息几天再继续吧。。
本帖一共被 3 帖 引用 (帖内工具实现)家园 再问，老兄不要烦阿 是不是所有的报文都用莫尔斯码发出？就是不管是明文A还是密文A，只要是A，都是·—？
德国有没有把这个电码重新设计并且本身也被加密过一次。如果真的这么玩一下，那盟军可有的头疼。
有没有可能，在一篇密文里，不同的字母被加密成同一个字母。比如A--I,P--I
至少我记得德文里面有U（上面还带两点），Enigma上面可没看到咧？再就是，数字还有标点也没有咧？
中文可是笔划，中文一般怎么加密？
至于举例问题，实在帮不上。因为到现在也只能在理论上理解双重步进，实践中是怎么实现的，还是想不出来。
棘轮问题么，就不用讲啦。我原先以为是靠轮子本身的结构达成的。
家园 你的第一个问题 莫尔斯最早是在电报中用的，有过很多变种。早在19世纪中欧洲就统一了电报码，叫国际莫尔斯码。那时美国还在用美国莫尔斯码。后来无线电通讯从一开始就采用了国际莫尔斯码。二战的时候短距通讯有调幅甚至调频等语音通讯，但长距一般还是用基于点划的码。另外国际通讯统一用莫尔斯码，所以训练无线电人员莫尔斯码是一定要训练的。
但不是所有国家内部都用莫尔斯电码。莫尔斯电码是基于拉丁文的电码，对不少国家不适用。比如日本就有自己的基于片假名的电码系统，即对每个片假名字母编码。中国的电码系统也不是莫尔斯码。
用哪种码对解密码没有区别，截收到的反正都是点和划。你用片假名发，我用英文字母抄，反正都只是个符号。其中对应关系对破密码的人来说根本不是问题。
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 没烦没烦，就是进来一看，头有点大。。 居然有五个问题……
咱也不是专家，随便探讨探讨，等待更高的高手来指教吧：）1、是不是所有报文都用摩尔斯电码？
我自己倾向于认为，是这样的。
从道理上讲，在传输密电的时候，电码只是起到了载体的作用。因此，电码是不用保密的——我不怕你把AGFGX全部抄下来，因为抄下来你还是不知道我在说什么。
不过，既然摩尔斯电码被称为国际通用电码，那么似乎应该也有不通用的电码。至于各国在密码通信的实践中，有没有使用非通用的电码的例子，我就不清楚了，也一并候教方家吧：）
关于德国是否把电码再次加密的问题，截至目前我查到的资料，没有发现这个现象。
对电码本身加密，我个人判断，这应该是个得不偿失的工作。首先，如果只是简单地互换掉“电码-字母”的对应关系，那么根据频率分析便可以直接把它们还原，这一步非常简单，这样的密几乎等于没加——而如果采用复杂加密，阅读密电就势必要经过脱密电码-脱密密文两步。
且不论对电码本身的加密会不会比对明文的加密更牢固，两步加密必将使通信双方付出更大的密码通信成本——人力、物力、时间等等——这样做，在实际应用中究竟合算不合算？很值得怀疑。
如果觉得只对明文加密不保险，才考虑连电码也要加密的话，更可行的办法似乎是索性换一种更强悍的明文加密机制。不知老兄是不是这么看？
2、不同字母加密成相同密文字母的情况，是不是会发生？
肯定会发生，这是转轮密码机的多表替代的原理所决定的。
多表多表，就是说描述字母替代规律的换字表不是一张而是多张。因此，这一次A对应I，下次完全可能是P对应I。
顺便说一句，ENIGMA不能把字母加密成它本身，但在别的密码机，连这一点也能做到——也就是说，在其它的密码机上，A-I，P-I；A-A，P-P；A-U，P-M等这几种情况，都是可以发生的。
3、ENIGMA上的字母咋跟德文字母略有不同咧？
在【波兰篇-丘吉尔托起的灿烂星座】中，曾经介绍过ENIGMA的升级之路。在最初的ENIGMA-A上，不仅有U上俩点，A上俩点和O上俩点都是有的；在这三个变异元音之外，还有25个字母——去掉了一个不常用的Y。这样，ENIGMA-A就有28个键位。
在这个时候，ENIGMA就已经没有标点符号了。
而后的ENIGMA-B上，三个变异元音全被取消，Y也被恢复了；由此，ENIGMA呈现出标准的键盘位置，并一直流传——除了又恢复了部分符号的军事情报署型ENIGMA（Abwehr ENIGMA）外。
4、为什么ENIGMA的键盘上没有标点符号？
实话说，密电是不需要标点符号的。老兄一定拍过电报吧；呵呵，不用标点一样可以说清楚嘛。
至于数字，却是另一个问题了；对它的加密，按说是个小问题吧？却也曾经成为ENIGMA的一个漏洞。这个以后还要提到，现在就先不说了：）
5、中文如何加密？
一般通行的办法是先把中文编码为字母和/或数字，再对这些字母和/或数字进行加密。
这样一来，中文的加密，就跟英文法文德文。。。等拼音文字的加密没什么区别了，呵呵。
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最后，看来石英钟这个例子，还得勉强维持下去了，呵呵
家园 基本上是越来越看不懂了。。。。 这就是文科生的脆弱。。
得，还是花之走人了事。。。
家园 为什么不能这么解密 不要反射板，就算一个字母被加密成本身也不怕。你举的例子也说明了，A顶多只有一次可能被加密成本身。再来个A就成别的啦。
在轮型确定的情况下，把内部联线，凹口点，3和1的位置等等，相应调整一下，不行？
家园 A不能被加密为本身，即便一次也不会 正因为在反射板而言，进入点和流出点是两个点，所以才不可能出现A被加密为A——具体情况，请老兄再仔细看文中的流程示意图；老兄所说，
你举的例子也说明了，A顶多只有一次可能被加密成本身。再来个A就成别的啦。可是有点冤枉我了。。呵呵，不是只有一次可能，而是一次可能也没有……
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又看了一遍老兄的问题。如果老兄是说，“取消反射板，就不可以这么解密吗”的话，那么，答案只能是否定的。
请老兄仔细想一想：
正因为ENIGMA加密字母时，字母信号经过了反射板的“对称”，才导致进入字母和输出字母是“互逆”的；
所以，无论是从输入端或输出端进入，这个互逆的关系并不会变；
而操作员解密电文时做的事情，就是把输出端流出的字母（也就是密文）从输入端再打回去而已，因此，自然可以解密。
某些其它密码机没有这个反射板，我们举例来说，比如A会被加密成U。那么，即便把收报的密码机的所有设置调的跟发报的密码机完全一样，又如何去解密？
再说清楚一点就是：
普通密码机上，输入A，最终U灯会亮；那么当你输入U以后，亮起来肯定未必是A——A和U在这里并不是互逆的折返关系啊——既然不是，如何解密？解出来的，不是乱码又是什么呢？
作为一个例证，普通的密码机上，往往都有一个专门的解密模块，附加在密码机上，用以对密文进行解密。而ENIGMA上就没有这个专门模块，究其原因，正是反射板的功劳。
家园 其实有个简单的办法应该能绕过这个“不能加密成本身” 加密两次 -- “ABCD”第一次加密变成“GDKN”，操作员换两个轮，把“GDKN”再加密一次，可能就是“AKEG” -- A仍然有可能是A，谁都不敢打保票了吧...
解密时操作员需要对其进行两次解密，还得预先知道几个轮的依次顺序，稍微麻烦一点...
家园 机械美学，这个词用得真好 能想出这个词，就知道一千零一夜老兄是个搞科研的好材料。
家园 除了花, 还是花! 家园 对你的敬仰如滔滔江水。。。 花你。
家园 献花，听讲，写得好极了 家园 那个动画做得很好 把这个反射板功能讲解得很清楚...
不过，这个“任何字母都不会被ENIGMA加密为它本身”的特性，似乎并不应归咎于反射板本身构造设计 -- 而是因为机电产品的特性：电流从一端输入，必然不可能从同一端输出... 很好奇想看一看是否有别的设计能够绕过这个坎儿...
家园 看得头昏,扔捆花走人吧 1001夜老兄怎么这么聪明...佩服