हीथ रॉबिन्सन (कोडब्रेकिंग मशीन)

See also: लॉरेंज साइफर का क्रिप्टोनालिसिस

बैलेचले पार्क पर कम्प्यूटिंग के राष्ट्रीय संग्रहालय में कार्य प्रतिकृति हीथ रॉबिन्सन मशीन। दाईं ओर पेपर टेप ट्रांसपोर्ट मैकेनिज्म है जिसे बेडस्टेड करार दिया गया था क्योंकि यह ऊपर की ओर उठे हुए धातु के बेड-फ्रेम से मिलता जुलता था।

हीथ रॉबिन्सन एक मशीन थी जिसका उपयोग ब्रिटिश कोडब्रेकर्स द्वारा द्वितीय विश्व युद्ध के पर्यन्त बैलेचली पार्क में सरकारी कोड और साइफर स्कूल (जीसी एंड सीएस) में लोरेंज साइफर के क्रिप्ट विश्लेषण में किया गया था। इसने लोरेंज एसजेड40/42 इन-लाइन मशीन द्वारा निर्मित जर्मन टेलीप्रिंटर साइफर में संदेशों का डिक्रिप्शन (विकोडन) प्राप्त किया। कोडब्रेकर्स द्वारा साइफर और मशीनों दोनों को "टन्नी" कहा जाता था, जिन्होंने मछली के नाम पर अलग-अलग जर्मन टेलीप्रिंटर साइफर का नाम दिया था। यह मुख्य रूप से एक विद्युत यांत्रिक मशीन थी, जिसमें कुछ दर्जन से अधिक वाल्व (निर्वात नली) नहीं थे, और यह इलेक्ट्रॉनिक कोलोसस कंप्यूटर का पूर्ववर्ती था। इसे संचालित करने वाले रेन्स द्वारा इसे "हीथ रॉबिन्सन" अनुबंध दिया गया था, जब कार्टूनिस्ट विलियम हीथ रॉबिन्सन ने सरल कार्यों के लिए बेहद जटिल यांत्रिक उपकरण बनाए थे, जो यू.एस. में रुब गोल्डबर्ग के समान (और कुछ हद तक पूर्ववर्ती) थे।

मशीन के कार्यात्मक विनिर्देश मैक्स न्यूमैन द्वारा निर्मित किए गए थे। मुख्य अभियांत्रिकी डिज़ाइन उत्तरी लंदन के डॉलिस हिल में पोस्ट ऑफिस रिसर्च स्टेशन में फ्रैंक मोरेल का काम था, जिसमें उनके सहयोगी टॉमी फ्लावर्स ने "कॉम्बिनिंग यूनिट" को डिजाइन किया था। माल्वर्न में दूरसंचार अनुसंधान प्रतिष्ठान के डॉ सी. ई. व्यान-विलियम्स ने उच्च गति वाले इलेक्ट्रॉनिक वाल्व और रिले काउंटर का निर्माण किया। निर्माण जनवरी 1943 में प्रारम्भ हुआ, प्रोटोटाइप मशीन को जून में बैलेचेल पार्क में वितरित किया गया था और इसका उपयोग तत्काल वर्तमान एन्क्रिप्टेड (गूढलेखित) ट्रैफिक को पढ़ने में सहायता करने के लिए किया गया था।।

जैसा कि रॉबिन्सन कुछ धीमा और अनुचित था, इसलिए बाद में इसे कई उद्देश्यों के लिए कोलोसस कंप्यूटर द्वारा बदल दिया गया, जिसमें बारह-रोटर लोरेंज एसजेड42 ऑनलाइन टेलीप्रिंटर साइफर मशीन (ट्यूना मछली के लिए ट्यूनी नाम का कोड) के विपरीत उपयोग की जाने वाली विधियां भी सम्मिलित थीं।

टुट्टे की सांख्यिकीय पद्धति

हीथ रॉबिन्सन मशीन द्वारा कार्यान्वित विधि बिल टुट्टे की "1+2 तकनीक" पर आधारित थी। इसमें साइफरटेक्स्ट टेप पर संदेश के वर्णों के पांच आवेगों में से पहले दो की निरीक्षण करना और उन्हें लोरेंज मशीन के $\chi$ चक्रों द्वारा उत्पन्न कुंजी के भाग के पहले दो आवेगों के साथ जोड़ना सम्मिलित था। इसमें पेपर टेप के दो लंबे लूप, एक साइफरटेक्स्ट और दूसरी कुंजी के $\chi$ घटक को सम्मिलित किया गया था। मुख्य टेप को संदेश टेप से अधिक समय तक बनाकर, संदेश के विपरीत $\chi$₁ $\chi$₂ अनुक्रम की 1271 प्रारंभिक स्थिति में से प्रत्येक का परीक्षण किया गया था। प्रत्येक प्रारंभिक स्थिति के लिए एक गणना एकत्र की गई थी और, यदि यह पूर्व-परिभाषित "सेट कुल" से अधिक हो गई, तो उसका प्रिंट आउट ले लिया गया। उच्चतम गणना $\chi$₁ और $\chi$₂ के सही मान वाले व्यक्ति होने की सबसे अधिक संभावना थी। इन मूल्यों के साथ, अन्य $\chi$ चक्रों की विन्यास को इस संदेश के लिए सभी पांच $\chi$ चक्र प्रारंभिक स्थितियों को तोड़ने का प्रयास किया जा सकता है। इसके बाद कुंजी के $\chi$ घटक के प्रभाव को हटाने की अनुमति दी गई और परिणामी संशोधित संदेश पर टेस्टरी में नियमन विधियों से अटैक किया गया था।

टेप ट्रांसपोर्ट

"बेडस्टीड" पुली की प्रणाली थी जिसके चारों ओर टेप के दो निरंतर छोरों को समकालिक किया गया था। प्रारंभ में यह सामान्य धुरा पर स्प्रोकेट चक्रों की जोड़ी के माध्यम से था। यह घर्षण पुली द्वारा ड्राइव करने के लिए बदल दिया गया था, जिसमें स्प्रोकेट चक्रों के साथ समकालिक बनाए रखा गया था जब यह पाया गया कि इससे टेप को कम नुकसान हुआ। छोटे टेप के लिए प्रति सेकंड 2000 वर्णों तक की गति प्राप्त की गई, लेकिन लंबे टेप के लिए केवल 1000 टेपों को फोटो-इलेक्ट्रिक कोशिकाओं की सरणी से पहले निर्देशित किया गया था जहां पात्रों और अन्य संकेतों को पढ़ा गया था। बेडस्टेड पर संभावित टेप की लंबाई 2000 से 11,000 वर्णों तक थी।

टेप रीडिंग

छिद्रित टेपों को फोटो-विद्युत विधि से "गेट" पर पढ़ा जाता था, जिसे खिंचे हुए टेपों के प्रभाव को कम करने के लिए जितना संभव हो सके स्प्रोकेट के समीप रखा जाता था। टेप पर लगातार अक्षरों को दस फोटोकल्स की बैटरी द्वारा पढ़ा गया था, स्प्रोकेट छेद के लिए ग्यारहवां और "स्टॉप" और "स्टार्ट" संकेत के लिए दो अतिरिक्त थे जो तीसरे और चौथे और चौथे और पांचवें चैनलों के बीच हाथ से छिद्रित थे।

संयोजन इकाई

इसे उत्तरी लंदन के डॉलिस हिल स्थित पोस्ट ऑफिस रिसर्च स्टेशन के टॉमी फ्लावर्स द्वारा डिजाइन किया गया था। इसने तर्क को लागू करने के लिए थर्मिओनिक वाल्व (वैक्यूम नली) का उपयोग किया। इसमें विभिन्न बिट-स्ट्रीम के संयोजन में बूलियन "अनन्य या" (एक्सओआर) फ़ंक्शन सम्मिलित था। निम्नलिखित "सत्य तालिका" में, 1 "सत्य" को दर्शाता है और 0 "गलत" को दर्शाता है। (बैलेचले पार्क में इन्हें क्रमशः x और • के नाम से जाना जाता था)।

इनपुट		आउटपुट
A	B	A ⊕ B
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

इस फ़ंक्शन के अन्य नाम हैं: "बराबर नहीं" (एनईक्यू), "मोडुलो 2 जोड़" (बिना कैरी के) और "मोडुलो 2 व्यवकलन " ('ऋण' के बिना)। ध्यान दें कि मॉड्यूलो 2 योग और व्यवकलन समान हैं। ट्यूनी डिक्रिप्शन के कुछ विवरण जोड़ने और कुछ में अंतर, यानी घटाव का उल्लेख करते हैं, लेकिन उनका अर्थ एक ही है।

संयोजन इकाई ने टुट्टे की सांख्यिकीय पद्धति के तर्क को लागू किया। इसके लिए आवश्यक है कि साइफरटेक्स्ट वाले पेपर टेप को उस टेप के विरुद्ध प्रयास किया जाए जिसमें सभी संभावित प्रारंभिक स्थितियों में संबंधित दो ची चक्रों द्वारा उत्पन्न लोरेंज साइफर मशीन का घटक सम्मिलित था। फिर उत्पन्न 0 की कुल संख्या की गणना की गई, जिसमें एक उच्च गणना ची कुंजी अनुक्रम की प्रारंभिक स्थिति के सही होने की अधिक संभावना का संकेत देती है।

गणना

व्यान-विलियम्स ने सर अर्नेस्ट रदरफोर्ड के साथ कैवेंडिश प्रयोगशाला में अपने काम के लिए कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय से पीएचडी प्राप्त की थी। 1926 में उन्होंने अपने परमाणु विघटन प्रयोगों में डिटेक्टरों से उत्पन्न होने वाली बहुत छोटी विद्युत धाराओं के लिए थर्मिओनिक वाल्व (निर्वात नली) का उपयोग करके एक प्रवर्धक का निर्माण किया था। रदरफोर्ड ने उन्हें अपना ध्यान एक विश्वसनीय वाल्व प्रवर्धक के निर्माण और इन कणों को पंजीकृत करने और गणना के विधियों पर लगाने के लिए कहा था। काउंटर में गैस से भरे थायरट्रॉन नली का उपयोग किया गया जो द्वि-स्थिर उपकरण हैं।

हीथ रॉबिन्सन के लिए डिज़ाइन किए गए वायन-विलियम और बाद में कोलोसस कंप्यूटरों के लिए बनाए गए काउंटरों ने 1, 2, 4, 8 की इकाइयों की गणना करने के लिए थाइरैट्रॉन का उपयोग किया; 16, 32, 48, 64 की इकाइयों की गणना करने के लिए उच्च-गति रिले और 80, 160, 230, 320, 400, 800, 1200, 1600, 4000, 6000 और 8000 की गणना करने के लिए धीमी गति के रिले का उपयोग किया। संदेश टेप के प्रत्येक रन-थ्रू के लिए प्राप्त गणना की तुलना पूर्व-निर्धारित मान से की गई थी, और यदि यह इससे अधिक हो गई, तो उसे गणना के साथ प्रदर्शित किया गया था जो संदेश टेप के संबंध में कुंजी टेप की स्थिति को इंगित करता था। व्रेन ऑपरेटरों को प्रारंभ में अगली गणना से पहले इन संख्याओं को लिखना था जो कि सीमा से अधिक प्रदर्शित किया गया था – जो "त्रुटि का एक उपयोगी स्रोत" था", इसलिए जल्द ही एक प्रिंटर प्रस्तुत किया गया था।

रॉबिन्सन विकास

मूल हीथ रॉबिन्सन प्रारूप था और कई गंभीर अभावों के अलावा प्रभावी था। इनमें से एक के अलावा, स्पैनिंग की क्षमता की कमी को धीरे-धीरे उस विकास में पार किया गया जिसे ओल्ड रॉबिन्सन कहा जाता है। हालांकि, टॉमी फ्लावर्स को एहसास हुआ कि वह एक ऐसी मशीन का उत्पादन कर सकता है जिसने मुख्य धारा को इलेक्ट्रॉनिक रूप से उत्पन्न किया ताकि एक दूसरे के साथ समकालिक दो टेप रखने की मुख्य समस्या को समाप्त किया जा सके। यह कुलुस्से के कंप्यूटर की उत्पत्ति थी।

कोलोसस की सफलता के बावजूद, रॉबिन्सन दृष्टिकोण कुछ समस्याओं के लिए अभी भी मूल्यवान था। लंदन में डिपार्टमेंट स्टोर के बाद बेहतर संस्करण विकसित किए गए, पीटर रॉबिन्सन और रॉबिन्सन और क्लीवर का उपनाम दिया गया। विचारों का एक और विकास सुपर रॉबिनसन या सुपर रॉब नामक मशीन था। टॉमी फ्लावर्स द्वारा डिजाइन किए गए, इस व्यक्ति के पास चार बिस्तर थे ताकि चार नलिकाओं को चलाने की अनुमति दी जा सके और इसका उपयोग गहराई और वर्णनात्मक रन चलाने के लिए किया गया था।

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