II. Dünya Savaşı'nda Alman Yazışmalarını Çözmek İçin Kullanılan Bilgisayar: Colossus

İngilizler ve Almanlar arasındaki siyasi çekişmenin ilginç bir şekilde insanlığa katkı veren örneklerinden biri Colossus. Çünkü günümüz bilgisayarlarının gelişiminde önemli bir yer tutuyor.
II. Dünya Savaşı'nda Alman Yazışmalarını Çözmek İçin Kullanılan Bilgisayar: Colossus

colossus, 1944 yılında britanya’nın savaş sırasında bletchley park’taki kod çözme merkezinde faaliyete geçen ilk büyük ölçekli elektronik bilgisayardır.

ikinci dünya savaşı sırasında ingilizler, iki farklı şifreli alman askeri kodunu ele geçirmişti: birincisi, mors alfabesiyle kodlanıp yayınlanan enigma ve ikincisi, 1941'den itibaren elektrikli teleprinter teknolojisine dayanan, daha az bilinen "fish"tir (balık). fish mesajlarının en önemli kaynağı, ingilizlerin tunny olarak adlandırdığı bir alman şifre makinesiydi. tunny, berlin mühendislik şirketi c. lorenz ag tarafından üretilen schlüsselzusatz (sz) şifre ekiydi. tunny, mesajlarını sıfır ve bir olmak üzere ikili kod olarak gönderirdi. bunlar, günümüz bilgisayarlarında kullanılan ikili kodlara benzeyen mesajlardır.


tunny, hitler'den ve ordusunun berlin'deki komuta kademesinden çıkan mesajları şifrelerdi. mesajlar, avrupa ve kuzey afrika'daki savaş meydanlarındaki feldmareşal'lerine ve generallere telsiz yayınıyla gönderilirdi. uzun bir mücadeleden sonra ingiliz şifre kırıcıları, 1942'de yeni şifreyi kırdı ve kısa sürede tunny'nin enigma'ya zorluk ve önem konusunda rakip olduğu ve hatta enigma'yı dahi aştığı anlaşıldı. colossus, tunny kod kırma işleminin temel bir aşamasını elektronik hızda gerçekleştirmek için yapılmıştı.

tunny'nin çalışma prensibi

bir teleprinter ile birlikte çalışan tunny makinesi, teleprinter klavyesiyle alman mesajı şifrelerdi. teleprinter'ın kendisi, her bir klavye harfini veya karakterini 5 bit teleprinter koduna dönüştürdü, tıpkı modern bir bilgisayar klavyesinin, yazılan harfleri ikili koda dönüştürmesi gibi. örneğin, a'yı 11000’e ve b’yi 10011’e dönüştürdü. tunny makinesi daha sonra mesajın şifreli teleprinter harflerini diğer harflerle harmanlayarak maskelerdi ve teleprinter şifresini oluştururdu. harmanlama işlemi, rastgele devasa bir harf karmaşası gibi görünen bir şey üretirdi.

ocak 1942'de, tunny radyo yayınlarının ele geçirilmesinden yedi ay sonra, bletchley park kod çözücülerinden william tutte, mesajlardaki sistematik kalıpları çözmeyi başardı. “key” denilen şifrelenen harflerinin, tunny makinesinde 12 farklı çark sistemi tarafından üretilmesini sağlanıyordu. key, tunny makinesinin elektrik devreleri tarafından, orijinal alman mesajının teleprinter kodlu harfleriyle harmanlanırdı. örneğin, a ve b'nin birlikte harmanlanması, her zaman g'nin teleprinter kodu olan aynı şifreli 01011 desenini üretirdi.

William Tuttle

şifreleri ve mesajları kırmak

bir mesajın şifresini çözme kabiliyeti, makinenin şifrelemek için kullandığı anahtar harfleri keşfetmekte yatar. anahtar kelimelerdeki harfleri çıkarmak için matematikçi alan turing'in icat ettiği bir yöntem kullanılarak kısa mesajlar el ile kırılıyordu. turing’in yöntemi, kod kırıcıların tunny’ye karşı aylarca süren tek silahıydı ancak el ile şifre kırma, özellikle de almanlar’ın güvenliğini arttıran donanımlar karşısında, şifreli mesajların artmasına ayak uyduramayacak kadar yavaştı. buna istinaden yüksek hızlı analitik makinelerin gerekli olduğu anlaşıldı.

londra'nın dollis hill bölgesinde yer alan posta ofisi araştırma istasyonu'nda inşa edilen colossus, ocak 1944'te bletchley park'a teslim edildi. colossus'u inşa etmek bir yıl sürdü ancak üretim seri bir şekilde hızlandı, post office’in birmingham’daki fabrikası daha sonra mark ii colossi’yi üretti. bu dev elektronik bilgisayarlar, kurucusu ve lideri matematikçi max newman'ın yönettiği newmanry adı verilen özel bir tunny-şifre kırma birimine aktarıldı ve efektif olarak kullanıldı.

colossus’un görevi alman mesajından ilk şifreleme katmanını soyup açığa çıkarmaktı (çıkar şu üstündekileri ne dediğin anlaşılmıyor). sonuç - hala “de-chi” olarak adlandırılan şifreli bir mesaj -, alman düz metnini ortaya çıkarmak için kalan şifrelemeyi ortadan kaldıran manuel şifre kırıcılarına derhal gönderilirdi.

colossus nasıl tasarlandı?

colossus öncesi newmanry’nin ilk analitik makinesi olan heath robinson, iki farklı kağıttan şeritleri aynı anda okumak için saniyede 1.000-2000 karakter hızında fotoelektrik teknolojisini kullanmaktaydı. bir bant, kırılacak mesajı içeriyordu, diğeri olası anahtar harf dizilerini içeriyordu (teleprinter kodunda). ancak adını ünlü ingiliz karikatüristten alan heath robinson, oldukça yavaş ve güvenilmezdi. iki bandın yüksek hızlarda doğru bir şekilde senkronize tutulması çok zordu. üç aylık deneme ve geliştirmeden sonra, robinson haftada iki veya üç tunny mesajını analiz edemez seviyedeydi. görülen o ki daha hızlı ve daha güvenilir bir makineye ihtiyaç vardı.

dollis hill'deki key grubunun başkanı mühendis tommy flowers, colossus'u icat etti. colossus'a ilk olarak, bletchley park'taki enigma'nın kod çözme ekipmanı olarak tasarlanması için başlanmıştı ancak daha sonra robinson’un birleştirme birimi'nin (mantık birimi) hata ayıklaması işi verildi. elektroniklerin telefon iletim sistemlerine uygulanmasına öncülük etmiş olan flowers, robinson'dan çok daha üstün bir elektronik alet üretebileceğini hemen fark etti. bu makinenin birkaç düzine valfi ile robinson'dan çok daha hızlı olacağını bilerek neredeyse 2.000 elektronik vana içeren bir bilgi işlemcisi -daha sonra devasa sayılarda- planladı. robinson'dan farklı olarak modern bilgisayarlarda olduğu gibi zekice yenilikçi tasarımında, işlem adımlarını zamanlamak ve senkronize etmek için bir saat ölçeği kullandı (brain is the new sexy).


ancak flowers’ın teklifi bletchley park’ta şüpheyle karşılandı. elektronik vanaların bu kadar çok sayıda olması, makinanın düzgün kullanılamayacak kadar güvenilmez olduğuna inanılmasına neden olmuştu. ayrıca bletchley park’ın danışmanları, flowers’ın iddialı makinesi inşa edilmeden önce muhtemelen savaşın biteceğini düşünüyorlardı. neyse ki flowers, dollis hill'in direktörü w. gordon radley'in desteğini kazanmıştı. radley, flowers'a colossus'u inşa etmesi için yetki verdi. savaştan önce flowers, 3.000'den fazla vana içeren kurulumları başarıyla yapmıştı ve colossus’un elektroniğinin çok güvenilir bir şekilde çalışacağını biliyordu;

flowers ustaca, robinson'un ihtiyaç duyduğu iki giriş bandından birisini kaldırdı. colossus’un tek kağıt bandı vardı ve o da kırılacak mesajı içeriyordu. robinson’un ikinci bandında yer alan önemli veriler, bilgisayar devreleri tarafından elektronik olarak oluşturulmuştu ve bu ilerleme ile diğer banda elveda denmişti.

flowers, bletchley park kod kırıcılarının ilk kez colossus'u gördüklerinde gözlerine inanamadıklarını belirtir. saniyede 5.000 karakter üzerinde çalışabilen makina, sonrasında haftada 100'den fazla mesajı analiz ediyordu. mesajların içeriğindeki en ufak bir şeyi dahi kaçırmaktan hoşlanmayan flowers, mark ii colossi'deki paralel işleme hızını inanılmaz bir şekilde saniyede 25.000 karaktere çıkardı.


etkisi

savaşın sonunda, newmanry'da dokuz büyük colossi vardı ve iki büyük çelik çerçeveli binaya yerleştirilmişti. newman, dünyanın ilk elektronik bilişim tesisini yönetti; iş sıraları, vardiyalarda 24 saat çalışan operatör ekipleri, özel bant delme ekipleri ve makinelerin sorunsuz çalışmasını sağlamak için sürekli çalışan mühendisler. ilk büyük modern bilgi işlem merkezlerinin ortaya çıkmaya başladığı 1960'lara kadar böyle bir şey görülmemişti.

colossi, “de-chis” i kıran insan işbirlikçileriyle birlikte çalışarak, alman ordusunun niyetleri hakkında değerli bilgiler sundu. ayrıca savaş birimlerinin konumlarını, durumlarını ve sarf malzemelerinin boyutunu ortaya çıkardı. tunny mesajları, müttefiklerin normandiya çıkarması'ndaki ve berlin'e ilerlenen süreçteki başarıları için önemli istihbaratlar içeriyordu.

newman, savaştan sonra bletchley park'taki iki binada bulunan colossi ekipmanının bir bölümünü manchester üniversitesi'ne transfer etti ve burada barış zamanında elektronik bilgisayar gelişimi için bir merkez kurmayı planladı. colossus’un halefi olan ilk çok amaçlı elektronik bilgisayarın, newman’ın manchester’daki bilgi işlem laboratuvarında inşa edilmesi çok uzun sürmedi. basitçe bebek olarak adlandırılan bu yeni makine, günümüzün çok amaçlı bilgisayarlarının atasıydı.


II. Dünya Savaşı Sırasında Almanların Kullandığı Şifreleme Makinası: Enigma