恩尼格玛机的核心是多轮替换加密,通过机械结构实现动态、复杂的字母映射,核心组件协同工作完成加密/解密,本质是“不断变化的单字母替换密码”。
我先给大家介绍一下核心组件及功能
① 键盘:输入明文(26个英文字母,无空格,数字),按下按键触发机械联动。
②转子:核心加密部件,通常3-5个可替换,每个转子是刻有26个字母的圆柱体,内部有固定的“输入-输出”接线(如A接K、B接D等),实现第一次字母替换。
③反射器:固定在转子组末端,将转子传来的信号反射回转子组,实现第二次替换,且保证“加密和解密用同一设置”(如信号A→转子→反射器→转子→输出B,反向输入B会原路返回A)。
④接线板:机器前端的面板,通过导线连接成对字母(最多6对,即12个字母),实现第三次替换,进一步增加复杂度。
⑤指示灯板:对应键盘字母,接收加密/解密后的信号,亮起的字母即为密文/明文。
然后是加密流程(以3转子+1反射器+接线板为例)
①接线板替换:按下明文字母(如A),信号先经过接线板,若A与F相连,则信号变为F。
②转子组替换:信号依次穿过三个转子(如转子Ⅰ→转子Ⅱ→转子Ⅲ),每个转子通过内部接线改变字母(如F→L→Q→T)。
③反射器反射:信号到达反射器,被固定映射为另一个字母(如T→G),并反射回转子组。
④反向转子替换:反射后的信号沿原转子组反向穿过(转子Ⅲ→转子Ⅱ→转子Ⅰ),再次被替换(如G→R→X→C)。
⑤接线板二次替换:信号再次经过接线板,若C与M相连,则最终信号为M,指示灯板M亮起,即A加密为M。
恩尼格玛机的关键设计:
①转子步进:每按下一个按键,最右侧转子就旋转1格(类似计数器),转子旋转后,内部接线的映射关系改变;当最右侧转子转满26圈,会触发中间转子旋转1格,以此类推,实现“每输入一个字母,加密规则就变化一次”。
②初始设置:加密和解密必须保持完全一致的设置,包括:转子的选择及排列顺序(如选转子Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,顺序为Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ)、转子的初始旋转位置(如每个转子对准面板的字母A、B、C)、接线板的字母配对(如A-F、C-M等)。
恩尼格玛机的解密原理:
解密与加密流程完全相同,只需将机器设置调整为与加密时一致,输入密文字母,指示灯板亮起的就是明文——因为反射器的存在,信号的传递是“可逆的”,无需额外调整组件。
简单类比:加密是“把信放进一连串不断换锁的盒子”,解密是“用同一套钥匙按相反顺序打开盒子”,转子和接线板的设置就是“钥匙的组合”。
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我给大家简单举例模拟一下恩尼格玛机加密+破解全过程。
我会用“字母传递游戏”的方式,带大家感受一下它的核心逻辑,全程简化为“3转子+1反射器+2对接线板”(这样比较贴近早期德军配置)。
一、先明确加密“初始设置”(密钥)
就像“加密密码本”,解密必须和这个完全一致:
转子:选3个(编号Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),排列顺序“Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ”
转子初始位置:Ⅰ对准A、Ⅱ对准B、Ⅲ对准C(面板上可见的字母)
接线板:A-F相连、C-M相连(其余字母不接线)
反射器:固定映射(如A→Y、B→Z、C→X…以此类推,提前设定好)
二、加密过程:把“HELLO”变成密文
假设要加密明文“HELLO”,一步步看信号怎么“变装”:
①按下“H”:
接线板:H没接线,信号保持H;
转子组:H→Ⅰ(内
