暗室

一台没人见过的秘密打字机

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电传打字机 纸带

第 1 节纸带糊在纸板上

1940 年 5 月 19 日,斯德哥尔摩的截收岗位上抄下了第一批过境德国的电传报文,抄出来的是明码,直接能念。

二十天前,4 月 9 日,德军进入丹麦和挪威。柏林需要一条通到奥斯陆的电路,这条电路得借道中立国瑞典。

截收员手上没有耳机,只有纸。电传打字机把报文打在一条窄纸带上,值班的人把它剪成一段一段,用胶水糊在纸板上,按日期摞成捆。纸带上五个单位一组,字母和数字混着排,念不成句子。

干活的地方叫 Karlbo,斯德哥尔摩 Karlaplan 4 号一栋旧楼,国防参谋部开战起就征用了它。

明码只维持了很短一段时间,没过多久,同一条线路上开始跑德方自己叫「Geheimschreiber」的东西,直译过来是「秘密打字机」。瑞典截收员念不顺这个德文词,把它叫成 G-printern,G 打字机。(见 FRA 官方史《从莫尔斯码到网络防御》)

电影 纳尔维克 讲述了1940年4月

第 2 节一条电缆为什么绕道中立国

瑞典同意借道,同时把「能不能截收」算进了这笔交易。德方在 4 月 9 日当天提出申请,要借瑞典西海岸的电缆接通往被占的挪威,瑞典斟酌之后点了头。

挪威的战事到 6 月 8 日才收尾,那一天最后一批盟军从纳尔维克撤出。电缆的用途随即变了:德国本土、挪威驻军,后来还有芬兰境内的德军和德国驻斯德哥尔摩大使馆,都在这条线上讲话。

电缆不发射任何东西,这本来是它最大的好处。柏林显然是这么算的:无线电怕测向,怕架着天线的人;电缆在自己手里,谁也够不着。这句话只说对了一半。

电缆在瑞典境内有增音站和配线架,接线这件事不需要跨过国境,截收由国防参谋部和瑞典电报局一起做。

德方清楚风险,所以加密。机器是西门子—哈尔斯克的电传密码机,报文从电传机流进来,机器逐字加密,再送上线。

这台机器平时罩着一顶黑壳,只有检修时才打开,所以战后它第一次被拍照,FRA 特意把罩子取了下来,好让人看见里面的轮子。(照片与说明见瑞典皇家工程科学院 2022 年纪念文集)

它和恩尼格玛不是一类东西。恩尼格玛是人一个键一个键敲,每个字母单独加密;这台机器整条报文被吞进去,自动处理五单位一组的电传码,属于在线加密机。英国人在 1942 年夏秋碰上它,代号 Sturgeon,鲟鱼。轮子有十个,长度两两互素,战后公开的型号资料里,最小的 47,最大的 73。(机器参数见 Davies、Rijmenants 的整理)

瑞典乌普萨拉大学

第 3 节他打电话要求应召

拿走这个活儿的不是情报官,是乌普萨拉大学的一位数学教授。开战那几天,阿尔内·贝乌林给国防参谋部密码部门的负责人埃斯基尔·盖斯特打电话,说自己愿意被征召。

贝乌林 1905 年生于哥德堡,1937 年起任乌普萨拉大学数学教授,做的是调和分析和复分析,跟密码没有直接关系。他最初被派去对付苏联方向,因为那在当时优先级最高:先是苏联外交电文,后来是波罗的海舰队的通信。工作地点在斯德哥尔摩以东,利丁厄岛上的 Rabo 设施。

Karlbo 那边在 G 打字机上卡住,材料转到他手里。他收到的是成捆糊在纸上的纸带条,麻烦出在配对:收发两端的报文常常凑不到一起。缺了配对,等于手上是两份不同的东西,没有可以对照的地方。他从材料里翻出两天里收发对得上的部分,以此为起点,两周之后交出了解法。

两周之后还有一步。再过约一个月,逻辑复制机完成,成规模的解读才开始。这些解读装置由爱立信按密码分析员给出的规格秘密制造,瑞典语里叫 appar。

他手上没有机器,没有图纸,没有缴获品,连一张实物照片都没有。他也不知道这台机器叫什么——西门子 T52 这个型号名,瑞典当时并不知道,他只知道对面管它叫秘密打字机。

1966 年,戴维·卡恩在《破译者》里提到这次破译,说它「很可能是瑞典人完成的最出色、影响最大的一项密码分析成就」。

搭过手的有两位数学家,汉斯·鲁德贝里和贝蒂尔·尼曼。同事奥克·伦德奎斯特后来这样形容贝乌林:「贝乌林一讲解,什么都显得简单得没边。他尽量挑最不复杂的办法,讲课和干活都是这样。」

第 4 节两台报机用了同一把钥匙

机器本身很难,破口在报务员的手上。

它的加密流程是这样:报文以五单位电传码进来,机器加上一段密钥流,密钥流由十个轮子的转动位置决定,轮子转,流就变。战后公开的型号资料说,十个轮子的长度两两互素,可能的初始状态接近 8.9×10^17 种。德国人相信这个数字够用。

真正便宜了瑞典人的是两个操作习惯。一是把轮位放回同一个起点,或者一口气连发几份报文而不换设置。两份明码共用一段密钥流,就构成所谓的 depth;把两段密文按位相加,密钥流自己抵消掉,露出来的是两份明码之间的关系。这层关系还不是明文,得靠语言本身的统计,一段一段抠出来。

二是填充习惯。电传码里有一个字符管字母与数字之间的切换,报务员常在报文里插它。这个字符的比特花样在加掩之后仍然认得出,等于在乱码里留下了一把尺子,可以用来对齐轮子的位置。

瑞典皇家工程科学院 2022 年那本纪念文集里印了这种材料的原样,纸带上是一串这样的东西:

…CGERDLUNHBJEVFVSHOC1N35CCTAALUiD3BF54CKOSO62S53AHCD53D…

英国人对付同一台机器走的是同一条路。1942 年夏秋,布莱奇利园在意大利到利比亚的链路上第一次碰到 Sturgeon,最早的突破靠的是 40 份同键报文构成的一组 depth,技术熟练之后,所需份数降到四五份。

布莱奇利园在这条鱼身上投入的力气不如恩尼格玛,原因之一很实际:德国空军常把同一条电文换成另一种更容易破的密码再发一遍。(Weierud 对贝克曼《Codebreakers》的书评)

贝乌林自己一个字没解释。有人问他怎么破的,他说:「魔术师不揭穿自己的戏法。」

西门子 T52 密码机

第 5 节谁在替瑞典读这些电报

破开一台机器,和把每天的电报读成瑞典语,是两件不同的事。后一件需要一个班子。

截收这头由国防参谋部与瑞典电报局合作完成,材料送到 Karlbo 做密码分析,轮到量产解读装置,爱立信接单。来源后来又扩了几处:柏林与奥斯陆之间、德国与芬兰境内德军之间、德国驻斯德哥尔摩大使馆。到 1943 年前后,「读得懂德国人在说什么」在斯德哥尔摩已经是一种日常。

回报先落在政治上。1941 年 6 月,瑞典政府允许德军第 163 步兵师从挪威经瑞典铁路过境,去芬兰参加对苏联的进攻。解出来的电文里就有这支部队为这次行动做的准备:申请配俄语翻译,要重炮,要防空。

FRA 官方史列了一份这样的电报译文,并写明:这次进攻的日期,在开始之前约两周就已经落到斯德哥尔摩的桌上。

1942 年 7 月 1 日,这个摊子变成独立机构,番号是国防最高司令部无线电研究所,也就是 FRA。独立的原因很平常:破译成功之后摊子铺得太大,塞不进参谋部的编制里。

编制 384 人,其中 53 名从军队借调的军官、60 名应征兵,下设行政、截收、分析三个局。首任局长是海军准将托尔吉尔·托伦,分析主管奥克·罗斯比,截收主管奥洛夫·肯佩,行政主管斯滕·冯·波拉特,四个人都出自海军。

再往后是反手一击。1943 年春天,瑞典人破了经过自家电缆的洛伦兹 SZ40 流量,那是德国最高统帅部用的另一种在线密码机;到了秋天,无线链路上的同类机器也被破掉。

好日子在 1943 年 12 月结束。德方换用改进型 T52D,轮子改为间歇转动,动不动由轮子自身的数据决定,密钥纪律也收紧了,瑞典人的手工办法跟不上去,流量就此断掉。

(总量的一种算法称截获约 50 万份、解出约 35 万份,出自贝克曼 1996 年的瑞典文原书与 Weierud 的书评)

爱立信成 炮灰 只是前奏

第 6 节档案里缺的那几页

已经能站住的部分:

  • 借道申请与瑞典的同意、5 月 19 日首次截收、两周破译、一个月后逻辑复制机、爱立信生产解读装置,这些写在 FRA 官方史与瑞典皇家工程科学院 2022 年的纪念文集里。
  • 建署日期、384 人的编制、四名主官姓名,同样出自 FRA 官方史。
  • 1941 年 6 月的过境安排与第 163 步兵师相关电文,官方史给出了译文片段。
  • 改进型 T52D 投入使用后瑞典停摆,见于贝克曼 1996 年的瑞典文原书与 Weierud 的书评。

说不准的部分,有几处必须点明:

  • 「两周」的起算点。FRA 官方史说 5 月 19 日开始截收,几周后交出解法。
  • Weierud 给出的破入时间是 1940 年 6 月,材料是 5 月下旬两组同键报文。两种说法差着十来天。
  • 中文与英文网络上流传的一句话:瑞典把德军进攻苏联的情报透露给了莫斯科,苏联因为瑞典不肯说明来源而不信。FRA 官方史里没有这句话,它只说瑞典自己提前约两周知道。那条说法在维基百科上没有注脚。(本文最该打问号的一处)
  • 50 万与 35 万这两个数字,统计口径没有人交代过,只能当约数看。
  • 德方是否察觉。网上常见的说法是:德国人因为安全措施不严,最后发现瑞典在读他们的电报。FRA 官方史与 Weierud 的综述都没有给出证据,能确认的只有 1942 年的一次改进被顶住、1943 年 12 月的换代奏效。
  • 最后一处最重要:今天文章里写的「同键复用加填充字符」,是贝克曼依据档案做的重建,1996 年才公开。贝乌林本人没有留下方法,也没有留下工作笔记。

贝乌林没有留下任何关于这件事的文字。1996 年,当年的 FRA 密码分析部门主管贝克曼把它写进书里,英文版 2002 年由美国数学会出版。2005 年,这段破译被写成一部短片歌剧,剧名《Krypto CEG》。

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  1. 纸带糊在纸板上
  2. 一条电缆为什么绕道中立国
  3. 他打电话要求应召
  4. 两台报机用了同一把钥匙
  5. 谁在替瑞典读这些电报
  6. 档案里缺的那几页