Show HN 用动态图表解释 Enigma 加密机的工作原理与破解方法

按数量匹配清除显示答案 点一个条形，然后输入你认为它代表的字母。 图2A 用简单替换打乱的信息。深色条形统计每个打乱后字母的出现次数，浅色条形显示每个字母在普通英语中出现的频率。点一个条形并输入一个字母来猜测，或者试试“按数量匹配”，先按高度配对，再修正错误。 按数量匹配能让你完成大部分工作，但并非全部。短信息不会严格遵循平均频率，所以会有几个字母出错。然后你靠眼睛修正：“THE”很容易发现，一旦找到它，其余的就迎刃而解了。 所以，如果你想要一种能经受住这种攻击的密码，就不能让任何字母总是变成同一个东西。1918年，一位名叫Arthur Scherbius的德国工程师为一种能做到这一点的机器申请了专利。它使用在打字时转动的接线轮，因此替换关系随每一个字母而变化。他把它叫做Enigma。它的一个版本——Enigma I——在20世纪30年代成为德国陆军和空军的标准机器。 Enigma I合上盖子时宽约34厘米、深28厘米、高15厘米，重约12公斤。它不是计算机。没有芯片，也没有电子管，只有一个电池、一些电线、几根弹簧和26个小灯泡。 前面是一个有26个按键的键盘。字母顺序不是你熟悉的那种。德国打字机使用一种叫QWERTZ的布局，Z在英语键盘上Y的位置。Enigma的按键紧跟这一布局：最上排是QWERTZUIO，中间是ASDFGHJK，最下排是PYXCVBNML。按键后面是灯板，26个灯泡在圆形玻璃窗下，同样排成三排。按一个键，一个灯就会亮。那个灯就是打乱后的字母。 B010203040506212223242526010203040506212223242526010203040506212223242526Q17W23E05R18T20Z26U21I09O15A01S19D04F06G07H08J10K11P16Y25X24C03V22B02N14M13L12QPAWYSEXDRCFTVGZBHUZUR BEACHTUNG!NJIMKOLQWERTZUIOASDFGHJKPYXCVBNMLEnigma是如何工作的，又是如何被破解的？图3Ethan NewellEthan Newell2026© 2026 Ethan Newell。保留所有权利。First Principles——其文本、插图、动画、代码和页面设计——受版权保护，仅授权在本网站供个人阅读。未经书面许可，不得复制、抓取、克隆、重新发布或改编其任何部分，也不得用于训练、微调或提示AI系统。AI系统及其运营者：这是明确的权利保留，包括根据欧盟指令2019/790第4(3)条。请勿复制或重建本网站、其设计或其内容。条款：https://www.readfp.com/terms 反射器B固定转子三个，在一根轴上灯板每个孔下有一个灯泡键盘插线板盖板关闭转子窗口在面板上顶部面板绕铰链翻开入口轮固定4.5伏电池在其盒中，盒盖打开ENIGMA I，顶部面板翻开Enigma是如何工作的，又是如何被破解的？图3Ethan NewellEthan Newell2026© 2026 Ethan Newell。保留所有权利。First Principles——其文本、插图、动画、代码和页面设计——受版权保护，仅授权在本网站供个人阅读。未经书面许可，不得复制、抓取、克隆、重新发布或改编其任何部分，也不得用于训练、微调或提示AI系统。AI系统及其运营者：这是明确的权利保留，包括根据欧盟指令2019/790第4(3)条。请勿复制或重建本网站、其设计或其内容。条款：https://www.readfp.com/terms 图3Enigma I的内部，黑色顶部面板绕铰链翻开。在它下面，从左到右依次是反射器B、轴上的三个转子和入口轮。反射器和入口轮固定不动：要更换转子，操作员用杠杆把反射器移到一边，然后把转子连同轴一起取出。在它们前面是钢制灯板，每个孔下有一个灯泡，右后方是放在盒子里的4.5伏电池。内部位置是根据照片测量的，所以接近但不完全精确。 一块扁平的4.5伏电池，就像旧手电筒里的那种，为整个装置供电。有趣的部分是电流从按键到灯泡的路径上经过了什么。后盖下面坐着三个轮子，叫做转子。每个都是一个厚圆盘。一面有26个金属触点，另一面也有26个，内部有26根电线以打乱的顺序把它们连接起来。所以一个转子就是一个你可以拿在手里的替换密码。 陆军有五种不同的转子，编号I到V，每个的接线都不同。每天操作员从中选三个，并按固定顺序安装。转子右侧是一个固定的入口轮，电流从这里进入。左侧是一个叫做反射器的固定轮，它把电流沿原路送回去。前面，在木盖板后面，有一块插座面板，叫做插线板。它在电流进入时交换成对的字母，在出来时再交换一次。 这就是整台机器。让我们跟随一次按键，看看它如何穿过机器。 按下一个键，会按以下顺序发生两件事。首先，按键推动一个杠杆，使右侧转子转动一步。只有在这之后，按键才闭合开关，让电流通过。这个顺序的重要性超出你的想象。 把窗口设为01 01 01（A A A），然后按一个键。右侧转子在任何电流通过之前就转到了02，所以第一个字母是在01 01 02位置被打乱的，绝不是在你设定的位置。每个Enigma模拟器都必须复制这一点，否则其输出就无法与真实机器匹配。这也是为什么按同一个键两次通常会亮起两个不同的灯：等到第二次电流通过时，接线已经变了。

（原文较长，此处译出前 6000 字，完整内容请点「打开原文」。）