恩尼格玛密码机 -
密码机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。二战期间，采用发送的情报存在被盟军拦截的可能性，于是德国人发明了密码编译机——恩尼格玛机。恩尼格玛机表面看上去就像常用打字机，但功能却与打印机有着天壤之别。键盘与电流驱动的转子相连，可以多次改变每次敲击的数字。相应信息以摩斯密码输出，同时还需要密钥，而密钥每天都会修改。恩尼格玛密码宣告了手工编码技术的结束，奠定了计算机加密技术的基础。恩尼格玛在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纳粹。在恩尼格玛密码机的所有版本中，德国使用的军用版“德国防卫军恩尼格玛机”是最常被人们提到的版本。尽管此机器的安全性较高，但盟军的密码学家们还是成功地破译了大量由这种机器加密的信息。1932年，波兰密码学家，和破译了这种机器的密码。1939年中期，波兰政府将此破译方法告知了英国和法国。盟军的情报部门将破译出来的密码称为ULTRA，这极大地帮助了盟军。人们都普遍认为盟军在西欧的胜利能够提前两年，完全是因为恩尼格玛密码机被成功破译。 在二战中，德国凭借这种号称“永远无法破译的”取得了一个又一个令自己兴奋的战果。当德国人还陶醉于自己的“无敌发明”时，恩尼格玛密码机成为英国人手中的利器。为彻底埋葬这个秘密，战后，英国拆毁了千辛万苦研制出来的“炸弹”，销毁了设计图纸和各种文件资料。布莱奇利庄园中几千名工作人员在宣誓坚决保守秘密后被遣散。直到20世纪70年代，随着计算机加密技术的发展，恩尼格玛密码机已经落后了，保密工作也显得毫无意义，真相才逐渐大白于天下。
恩尼格玛密码机 -
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，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。
恩尼格玛密码机 -
恩尼格玛机由德国发明家亚瑟o谢尔比乌斯和理查德o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o艾尔加的。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o科赫、瑞典人阿维德o达姆、美国人爱德华o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，无法破译的系统。
恩尼格玛密码机 -
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。键盘一共有26个键，键盘排列和现在广为使用的计算机键盘基本一样，只不过为了使通讯尽量地短和难以破 译，空格、数字和标点符号都被取消，而只有字母键。键盘上方就是，这可不是现在意义上的屏幕显示器 ，只不过是标示了同样字母的26个小灯泡，当键盘上的某个键被按下时，和这个字母被加密后的密文字母所对应的小灯泡就亮了起来，就是这样一种近乎原始的“显示”。在显示器的上方是三个直径6厘米的转子，它们的主要部分隐藏在面板下，转子才是“恩尼格玛”密码机最核心关键的部分。如果转子的作用仅仅是把一个字母换成 另一个字母，那就是密码学中所说的“简单替换密码”，而在公元九世纪，阿拉伯的密码破译专家就已经能够娴 熟地运用统计字母出现频率的方法来破译简单替换密码，柯南·道尔在他著名的福尔摩斯探案《跳舞的小人》里 就非常详细地叙述了福尔摩斯使用频率统计法破译跳舞人形密码（也就是简单替换密码）的过程。——之所以叫 “转子”，因为它会转！这就是关键！当按下键盘上的一个字母键，相应加密后的字母在显示器上通过灯泡闪亮 来显示，而转子就自动地转动一个字母的位置。举例来说，当第一次键入A，灯泡B亮，转子转动一格，各字母所对应的密码就改变了。第二次再键入A时，它所对应的字母就可能变成了C；同样地，第三次键入A时，又可能是 灯泡D亮了。——这就是“恩尼格玛”难以被破译的关键所在，这不是一种简单替换密码。同一个字母在明文的不同位置时，可以被不同的字母替换，而密文中不同位置的同一个字母，又可以代表明文中的不同字母，字母在这里丝毫无用武之地了。这种加密方式在密码学上被称为“复式替换密码”。 　　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 上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。乍一看这么一个固定的反射器好像没什么用处，它并不增加可以使用的编码数目，但是把它和解码联系起来就会看出这种设计的别具匠心了。当一个键被按下时，信号不是直接从键盘传到显示器，而是首先通过三个转子连成的一条线路，然后经过反射器再回到三个转子，通过另一条线路再到达显示器上，比如说A键被按下时，亮的是D灯泡。如果这时按的不是A键而 是D键，那么信号恰好按照上面A键被按下时的相反方向通行，最后到达A灯泡。换句话说，在这种设计下，反射器虽然没有象转子那样增加不重复的方向，但是它可以使解码过程完全重现编码过程。 　　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。恩尼格玛密码机收信方收到电文后，只要也使用一台“恩尼格玛”，按照原来的约定， 把转子的方向调整到和发信方相同的初始方向上，然后依次键入收到的密文，显示器上自动闪亮的字母就是明文了。加密和解密的过程完全一样，这就是反射器的作用，同时反射器的一个副作用就是一个字母永远也不会被加密成它自己，因为反射器中一个字母总是被连接到另一个不同的字母。 　　“恩尼格玛”加密的关键就在于转子的初始方向。当然如果敌人收到了完整的密文，还是可以通过不断试验 转动转子方向来找到这个密匙，特别是如果破译者同时使用许多台机器同时进行这项工作，那么所需要的时间就会大大缩短。对付这样“暴力破译法”（即一个一个尝试所有可能性的方法），可以通过增加转子的数量来对付 ，因为只要每增加一个转子，就能使试验的数量乘上26倍！不过由于增加转子就会增加机器的体积和成本，而密码机又是需要能够便于携带的，而不是一个带有几十个甚至上百个转子的庞然大物。那么方法也很简单，“恩尼格玛”密码机的三个转子是可以拆卸下来并互相交换位置，这样一来初始方向的可能性一下就增加了六倍。假设三个转子的编号为1、2、3，那么它们可以被放成123－132－213－231-312－321这六种不同位置，当然现在收发密文的双方除了要约定转子自身的初始方向，还要约好这六种排列中的一种。而除了转子方向和排列位置，“ 恩尼格玛”还有一道保障安全的关卡，在键盘和第一个转子之间有块连接板。通过这块连接板可以用一根连线把某个字母和另一个字母连接起来，这样这个字母的信号在进入转子之前就会转变为另一个字母的信号。这种连线最多可以有六根（后期的“恩尼格玛”甚至达到十根连线），这样就可以使6对字母的信号两两互换，其他没有 插上连线的字母则保持不变。——当然连接板上的连线状况也是收发双方预先约定好的。 　　就这样转子的初始方向、转子之间的相互位置以及连接板的连线状况就组成了“恩尼格玛”三道牢不可破的 保密防线，其中连接板是一个简单替换密码系统，而不停转动的转子，虽然数量不多，但却是点睛之笔，使整个系统变成了复式替换系统。连接板虽然只是简单替换却能使可能性数目大大增加，在转子的复式作用下进一步加强了保密性。让我们来算一算经过这样处理，要想通过“暴力破译法”还原明文，需要试验多少种可能性：三个转子不同的方向组成了26ｘ26ｘ26＝17576种可能性；三个转子间不同的相对位置为6种可能性；连接板上两两交换6对字母的可能性则是异常庞大，有种；于是一共有1，其结果大约为00000，即一亿亿种可能性，这样庞大的可能性，换言之，即便能动员大量的人力物力，要想靠“ 暴力破译法”来逐一试验可能性，那几乎是不可能的。而收发双方，则只要按照约定的转子方向、位置和连接板连线状况，就可以非常轻松简单地进行通讯了。这就是“恩尼格玛”密码机的基本原理。
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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。与其它旋转机相同的是，恩尼格玛机也结合了机械系统与电子系统。机械系统包括了一个包含了字母与数字的键盘，相邻地排列在一个轴上的一系列名为“旋转盘”的旋转圆盘，还有一个在每次按键后就使一个或几个旋 转盘旋转的装置。各种恩尼格玛机上的机械系统都各为不同，但是，但是它们之间最大的共同点就是在每次按键后最右边的旋转盘都会旋转，并且有些时候与它相邻的一些旋转盘也会旋转。旋转盘持续的旋转会造成每次按键后得到的加密字母都会不一样。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。恩尼格玛机拥有显示灯，按键，插孔和线路各26个。电流首先从电池一流到双向开关二 ，再流到接线板③。接线板的作用是将键盘二与固定介面四连接起来。接下来，电流会流到固定介面四，然后流经3个（德国防卫军版）或4个（德国海军M4版和德国情报局版）旋转盘伍，之后进入反射器。反射器将从另一条线路向反方导出，电流会再一次通过旋转盘伍和固定介面四，之后到达插孔S，又通过一条电线 ⑧流到插孔D，最后通过另一个双向开关去点亮显示灯。旋转盘的转动造成的电流路径的持续变化使恩尼格玛机（在当时）具有了高度的保密性。
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旋转盘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。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。当被放尼格玛机后，一个旋转盘可以有26种排列方法。它可以通过操作员来转动，为了使操作员知道旋转盘的转动情况，每个旋转盘在转盘外部都有一个刻著字母或数字的环；其中一个字母可以通过一个小窗看见，同时将旋转盘的转动情况显示给操作员。在早期的型号中，这个字母环是固定於旋转盘上的，但在后来的型号当中，操作员可以通过调整字母环的位置而调整旋转盘内的线路。每个旋转盘上都有一个V形刻痕（有时有多个），这些刻痕是用来控制旋转盘的转动的。在军用恩尼格玛机中，这些刻痕位于字母环上。陆军和空军的恩尼格玛机在一开始只拥有3个旋转盘，日开始使用5个旋转盘。这些旋转盘使用罗马数字来辨识：I，II，III，IV，V，每个旋转盘都有一个V形刻痕，这些刻痕在每个旋转盘上的字母环中的位置都有所不同。这本来是作为一种安全措施的，但是它最终成为了波兰时解码法和英国Banburismus解码法的突破口。德国海军使用的恩尼格玛机比其它军种的拥有更多旋转盘 (调节器)：一开始为6个，后来变成7个，最终增加到8个。这三个新加的旋转盘被命名为VI，VII和VIII，内部线路互不相同，并且具有两个V形刻痕，它们分别位于N触点与A触点，这使旋转盘的转动更为频繁。四旋转盘的海军版恩尼格玛机為旋转盘预留的空间与三旋转盘版的一样。为了放入第4个旋转盘，原来三旋转盘版的反射器需要被换成一个较薄的反射器，并且第4个旋转盘也是一个特殊的旋转盘。这第4个旋转盘有两种型号，即Beta型和Gamma型。这个旋转盘是不会旋转的，但是它可以被手动调到26个位置中的任意一个。 转动结构
接线板位于恩尼格玛机前部键盘的下方。当用到接线板时，操作员最多可以在上面接13条线。在此图中，接线板上共有两对字母被连接起来（S-O和J-A）。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。第二个旋转盘的防倒转齿现在与防倒转爪相接，因為防倒转爪位於第一个旋转盘上的缺口内。而第三个旋转盘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。为了避免产生简单（并且容易破译）的加密信息，有一些旋转盘在操作员连续按下同一个键时也会转动。这就保证了每次按键得到的结果都不一样，也就会产生很难破译的复式密码。为了达到这个效果，最常见的佈局就是使用一个防倒转齿和防倒转爪系统。每个旋转盘都有26个防倒转齿，一组防倒转爪与这些齿相接。这些爪在每次按键后都会向前推，如果防倒转爪与防倒转齿相接的话，旋转盘就会旋转一点。在德国防卫军恩尼格玛机中，每个旋转盘都有一个可调节的带缺口的外环。5个最基本的旋转盘（I-V）各有一个缺口，而附加的旋转盘VI。VII，和VIII各有两个缺口。在旋转盘转动到某一点时，第二个旋转盘的防倒转爪正好位於它的缺口之内，这就使第二个旋转盘在下一次按键后也会转动。当防倒转爪位于缺口之外时，它就只会沿著另一个旋转盘外环的光滑边缘滑动。在所有旋转盘都只有一个缺口的系统中，第一个旋转盘每转26次就会使第二个旋转盘转动一次，同样的，第二个旋转盘每转动26次就会使第三个旋转盘转动一次。第三个旋转盘转动的同时第二个旋转盘也会转动。这种两个旋转盘同时转动的现象使它与计程器区别开来。这个现象出现于下述情况：第一个旋转盘转动完之后带动了第二个旋转盘转动一点，如果这时第三个旋转盘的防倒转爪正好落入第二个旋转盘外环的缺口内，那么在下一次按键时，第三个旋转盘就会转动一点，同时它的防倒转爪也会推动第二个旋转盘的外环，这样就使第二个旋转盘连续两次转动。当拥有三个旋转盘，并且第一和第二个旋转盘的外环各有一个缺口时，一台恩尼格玛机就会拥有26 × 25 × 26 = 16,900个组合（不是26 X 26 X 26，因为第二个旋转盘会与第三个旋转盘一起转动）。在历史上，每条信息的长度都被限制在几百个字母以内，所以在同一条信息中输入同样的字母产生同样的密码的几率是很小的。为了给1942年啟用的海军用第四个旋转盘腾出空间，反射器经过了改造变得非常薄，多出来的空间就可以放入第四个特殊的旋转盘。旋转盘系统的其餘部分不做改变。因为整个系统中只有三个防倒转爪，所以第四个旋转盘从来都不会自动转动，但是它的位置可以手动调节。当按下一个键后，旋转盘会在电路接通之前转动。固定介面固定介面，又称作定子，是将插销或键盘与显示灯连接起来的装置。尽管固定介面中的线路分佈对於密码的安全性影响很小，但是这还是阻碍了波兰密码学家马利安·雷耶夫斯基对恩尼格玛机密码的破译过程。商业恩尼格玛机的键盘上，Q键代表A，W键代表B，E键代表C，依此类推，而军用恩尼格玛机的键对应的就是键上的字母。反射器Schreibmax是一种可以与恩尼格玛机连接的列印装置，有了它，操作员就不用辛苦地抄下显示板上的字母了。除了早期的A型和B型之外，最后一个旋转盘位于一个反射器之前，反射器是恩尼格玛机与当时设计的其它旋转机之间最显著的区别。反射器将最后一个旋转盘的其中两个触点连接起来，并将电流沿一个不同的路线导回。这就使加密过程与解密过程变得一样。但是，反射器也使恩尼格玛具有下性质：加密后得到的字母与输入的字母永远不会相同。这在概念上和密码学上都是一个严重的错误，这个错误最终被盟军解码人员利用。在商业用恩尼格玛机（C型）中，反射器可以有两种不同的安装方式。在D型中它可以有26种方式。而在军用恩尼格玛机中，反射器可以像旋转盘一样转动。在德国陆军和空军版恩尼格玛机中，反射器是固定的，并且不会旋转；他们用的恩尼格玛机一共有4个版本。最初的版本被标记為A型，日它被B型取代。第三种型号，C型，在1940年被短暂地使用过，它最终被木屋6号破解。D型拥有一个可以重新接线的反射器，首次测试於日，这个版本允许操作员来调整接线方式。接线板接线板位于恩尼格玛机前部键盘的下方。当用到接线板时，操作员最多可以在上面接13条线。接线板上共有两对字母被连接起来（S-O和J-A）。接线板允许操作员设置各种不同的线路。它首先在1930年被用于德国陆军，很快地，德国也开始使用它。接线板极大地增强了恩尼格玛机的保密性，它的使用相当于多了不止一个旋转盘。没有接线板的恩尼格玛机可以被很容易地用人工方法破解，但是加上接线板后，盟军的密码专家就需要使用特殊的机器了。接线板上的每条线都会连接一对字母。这些线的作用就是在电流进入旋转盘前改变它的方向。为了解释它的原理，我们把E插口和Q插口连接起来。当操作员按下E键时，电流就会先流到Q插口（相当於按下Q键）再流经旋转盘。接线板上最多可以同时接13条线。电流会从键盘流经接线板，之后进入旋转盘。接线板上的每个插口内都有两个插孔，当将插头插入时，上插孔（连到键盘）与下插孔（连到旋转盘）之间的连接就会被断开。另外一个插口内的上插孔会与此插口内的下插孔连接起来，而下插孔会与此插口内的上插孔连接起来，这样就完成了两个插口之间的连接。Schreibmax是一种可以与恩尼格玛机连接的列印装置，有了它，操作员就不用辛苦地抄下显示板上的字母了。附件Uhr配件M4版恩尼格玛机配备的一个很有用的附件就是Schreibmax，这是一台小型印表机，它可以将字母打在一张纸条上。这就使德军不用再使用第二个操作员来记下显示板上的字母了。Schreibmax位于恩尼格玛机的顶部并与显示板连接。為了安装Schreibmax，显示板的盖子与裡面的所有灯泡都需要被拆下。Schreibmax除了使用方便之外还可以提高保密性，因为它可以放置在离恩尼格玛机很远的地方，这样就不会有第三者看见未加密的原文了。另外一个附件就是独立式显示板。如果恩尼格玛机配备了一个附加的显示板，那么装它的木盒就会更宽。安装独立式显示板也要求将显示板的盖子与里面的灯泡拆下。1944年德国空军啟用了Uhr系统。这是一个包含了一个旋钮的盒子，这个旋钮有40种位置。这个盒子的功能相当于接线板。数学组合恩尼格玛对每个字母的加密过程可以以数学的角度看作为一个组合过程。假设有一台德国陆军/空军版3旋转盘恩尼格玛机，让P表示接线板的连线，U表示反射器，L，M，R表示左，中，右旋转盘。
恩尼格玛密码机 -
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，并且会被记录在中。 恩尼格玛机的设置包含了以下几个方面：旋转盘：旋转盘的结构及顺序。 起始位置：由操作员决定，发送每条消息时都不一样。 字母环：字母环与旋转盘线路的相对位置。 接线板：接线板的连线。 在末期版本中还包括了反射器的线路。 恩尼格玛机被设计成即使在旋转盘的线路设置被敌人知道时仍然会很安全，尽管在实际使用中德军尽了全力来防止线路设置被泄露出去。如果线路设置為未知，那麼最多需要尝试10114种情况才可能推算出恩尼格玛机的密码；当线路和其它一些设置已知时，也最多需要尝试1023次。恩尼格玛的使用者对它的保密性很有信心，因为敌人不可能使用穷举法来找出密码。指示器 恩尼格玛的大部分设置都会在一段时间（一般为一天）以后被更换。但是，旋转盘的起始位置却是每发送一条信息就要更换的，因為如果一定数量的信息都按照相同的加密设置来加密的话，密码学家就会从中得到一些信息，并且有可能利用频率分析来破解这个密码。为了防止这种事情发生，旋转盘的起始位置在每次发送信息之前都会被改变。这个方法被称作“指示器步骤”。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。最早期的指示器步骤成为了波兰密码学家破译恩尼格玛机密码的突破口。在这个步骤中，操作员会先按照密码本中的记录来设置机器，我们假设这时的旋转盘位置为AOH，之后他会随意打三个字母，假设為EIN，接著为了保险起见，他会将这三个字母重新打一遍。这六个字母会被转换成其它六个字母，这里假设为XHTLOA。最后，操作员会将旋转盘重新设置为EIN，即他一开始打的三个字母，之后输入密电原文。在接收方将信息解密时，他会使用相反的步骤。首先，他也会将旋转盘按照密码本中的记录设置好，然后他就会打入密文中的头六个字母，即XHTLOA，如果发送方操作正确的话，显示板上就会显示EINEIN。这时接收方就会将旋转盘设置为EIN，之后他就可将密电打入而得到原文了。这个步骤的保密性差主要有两个原因。首先，操作员将旋转盘的设置打到了密电中，这就使第三方能够得知旋转盘设置。第二，这个步骤中出现了重复输入，而这是一个严重的错误。这个弱点使波兰密码局早在1932年就破解了二战之前的德军恩尼格玛系统。但是从1940年开始，德国改变了这个步骤，它的安全性也就提高了。这个步骤只被用于德国陆军和空军。德国海军发送信息的步骤要复杂的多。在被恩尼格玛机发送之前，信息会先被Kurzsignalheft密码本进行加密。这个密码本将一个句子替换为了四个字母。它转化的句子包括了补给，位置，港湾名称，国家。武器，天气，敌人位置，日期和时间等内容。缩写与指导 德国陆军的恩尼格玛机的键盘上只有26个字母。标点符号由字母组合来代替。X相当于空格。在各军种的恩尼格玛机中，X都相当于句号。有一些标点符号在不同军种的密码系统中被不同的字母组合代替。的系统使用ZZ来表示逗号，FRAGE或FRAQ则表示问号。但是德国海军用来表示逗号及问号的则分别为Y和UD。Acht（意为“八”）和Richtung（意为“方向”）中的字母组合CH则由Q来代替。CENTA，MILLE和MYRIA分别表示两个，三个和四个零。德国陆军和空军将每条信息都翻译成5个字母的代码。使用四旋转盘恩尼格玛机的德国海军则将信息翻译成4字母代码。经常用到的词语代码与原词语的差别越大越好。Minensuchboot（意为“扫雷艇”）这样的词语可以被表示為MINENSUCHBOOT， MINBOOT，MMMBOOT或MMM354。比较长的信息会被分成几个部分来发送。
恩尼格玛密码机 -
美国国家密码博物馆展出的一些恩尼格玛机。它们从左到右分别为：1）商业用恩尼格玛机2）T型恩尼格玛机3）G型恩尼格玛机4）未知型号5）德国空军版恩尼格玛机6）德国陆军版恩尼格玛机7）德国海军版恩尼格玛机，即M4型恩尼格玛系列中包含了许多型号。最初的恩尼格玛机是1920年代早期用的商业用型号。1920年代中期，德国军方的各支部队也开始使用恩尼格玛机，他们进行了一些改进以提高它的保密性。一些其它国家也使用了恩尼格玛机或它的仿制品。美国国家密码博物馆展出的一些恩尼格玛机。商业用恩尼格玛机谢尔比乌斯的设计— 美国专利1,657,411 ，1928年取得专利。，德国阿瑟·谢尔比乌斯申请了他设计的一种使用旋转盘的密码机的专利，并和理察·里特组建了谢尔比乌斯和里特公司。他们向德国海军和外交部推销这种密码机，但是没有人对它感兴趣。他们随后将专利权移交给了Gewerkschaft Securitas，他在日组建了Chiffriermaschinen Aktien-Gesellschaft（意为“密码机股份公司”）；谢尔比乌斯和里特任董事。恩尼格玛机的徽标该公司随后开始推销他们的“恩尼格玛A型”旋转盘机，它从1923年到1924年都在万国邮政联盟大会展出。这台机器很笨重，它包含了一臺打字机。它的体积为65×45×35立方厘米。重量大约为50公斤。之后，B型恩尼格玛机也被生产了出来，它在结构上与A型相似。尽管名字为“恩尼格玛”，A和B两种型号和后来的型号之间有很大的差别，这两种型号在大小和形状上有所不同，并且没有反射器。反射器这个主意是由谢尔比乌斯的同事威利·科恩想出来的，1926年的“恩尼格玛C型”首先安装了反射器。反射器是恩尼格玛机的一个显著特徵。一臺罕见的8旋转盘恩尼格玛机C型比前几种型号更小且更易于携带。它没有配备打字机，而是由操作员来记下显示板上的信息，所以它又有了“亮著灯的恩尼格玛机”这样一个外号。恩尼格玛C型很快就被恩尼格玛D型（1927年开始生產）取代。D型得到了广泛的应用，它的样品被送到过，，英国，日本，义大利，西班牙，美国和。军用恩尼格玛机德国海军是德国第一支使用恩尼格玛机的部队。海军型号从1925年开始生产，于1926年开始使用。键盘和显示板包含了29个字母，即A-Z，?，?和?，它们在键盘上按顺序排列，而不是按一般的QWERTY式。每个旋转盘有28个触点，字母X的线路不经过旋转盘，也不被加密。操作员可以从一套5个旋转盘之中选择三个，而反射器可以有四种安装位置，代号分别为α，β，γ和δ。1933年7月这种型号又经过了一些小改进。到了日，德国陆军已经有了他们自己的恩尼格玛机，即“恩尼格玛G型”，它在1930年6月经过改进成为了“恩尼格玛I型”。恩尼格玛I型於二战之前与进行的时候在德国军方和其它一些政府组织那裡得到了广泛的应用。恩尼格玛I型与商业用恩尼格玛机最显著的不同就是I型有一个接线板，这极大地提高了它的保密性。其餘的一些不同点包括了固定的反射器，并且I型旋转盘的V形刻痕移到了字母环上。最终同意了陆军的提议，并且在1934年用了陆军用恩尼格玛机的海军改型，。当陆军仍然在使用3旋转盘恩尼格玛机时，海军为了提高安全性可能要开始使用5个旋转盘了。1938年12月，陆军又为每台恩尼格玛机配备了两个旋转盘，这样操作员就可以从一套5个旋转盘中随意选择三个使用。同样在1938年，德国海军也加了两个旋转盘，1939年又加了一个，所以操作员可以从一套8个旋转盘中选择三个使用。[17]1935年8月，德国空军也开始使用恩尼格玛机。，海军为U型潜艇配备了一种四旋转盘恩尼格玛机，代号为「M4」而盟军叫它“鯊鱼”）。人们还生产了一种大型八旋转盘可列印型恩尼格玛机，叫做“恩尼格玛II型”。1933年，波兰密码学家发现它被用于德军高层之间的通讯，但是德军很快就弃用了它，因为它不可靠，并且经常出故障。德国防卫军使用的恩尼格玛G型，它有四个旋转盘，没有接线板，并且在旋转盘上有多个V形刻痕。德国防卫军用的是”恩尼格玛G型“。这种型号有四个旋转盘，没有接线板，并且在旋转盘上有多个V形刻痕。这种恩尼格玛机还有一台会记录按键次数的。瑞士的4旋转盘恩尼格玛K型，生产于德国，它使用了重新接线的旋转盘。其它国家也使用了恩尼格玛机。义大利海军使用了商业用恩尼格玛机来作为“海军密码机D型”。西班牙也在内战中使用了商业用恩尼格玛机。英国密码学家成功地破解了它的密码，因为它没有接线板。瑞士使用了一种叫做“K型”或“瑞士K型”（军方与外交机构使用）的密码机，它与商业用恩尼格玛D型非常相似。许多国家都破解了它的密码，这些国家包括了波兰，法国，英国和美国。日军使用了“恩尼格玛T型”。
恩尼格玛密码机 -
现存的恩尼格玛密码机　
一台罕见的8旋转盘恩尼格玛机盟军破解恩尼格玛机的过程直到1970年才公开。从那以后，人们对恩尼格玛机产生了越来越多的兴趣，美国与欧洲的一些博物馆也开始展出了一些恩尼格玛机。慕尼黑的有一台3转子和一台4转子恩尼格玛机，还有几台商业用恩尼格玛机。美国国家安全局的国家密码学博物馆有一台恩尼格玛机，来参观的客人可以用它来加密及解密信息。美国的计算机历史博物馆，英国的布莱切利园，澳大利亚堪培拉的澳大利亚战争纪念馆和德国，美国和英国一些地方也展出着恩尼格玛机。现在已经关闭了的圣迭戈计算机博物馆的展品中有一台恩尼格玛机，它在博物馆关闭后被送给了圣迭戈州立大学图书馆。一些恩尼格玛机也成为了私人收藏品。一台罕见的序号为G312的德国情报局版恩尼格玛机于日从布莱切利园被偷走。9月，一个自称“老大”的人放出消息说他要得到25000英镑，否则就会将那台恩尼格玛机毁掉。2000年10月，布莱切利园的官员宣布他们会支付这笔钱，但是在钱付完之后敲诈者却没有回信。就在此后不久，它被匿名地送到了BBC的记者杰里米·帕克斯曼那里，但是三个转子却不见了。2000年11月，一个叫做丹尼斯o叶茨的古董在给星期日泰晤士报打电话要交还那些遗失的转子后被拘捕。事后那台恩尼格玛机被送回了布莱切利园。2001年10月，叶茨在承认他就是偷了那台恩尼格玛机并对被布莱切利园董事基丝丁·拉吉（Christine Large）进行了敲诈的人后被判了10个月的有期徒刑，但他坚持说自己只是为第三者服务的一个中间人。他在入狱三个月后被释放。
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