卷首語
【畫麵：1961年7月的中科院計算技術研究所，灰綠色的“103型”電子管計算機在機房裡發出規律的蜂鳴，暖黃色的指示燈在穿孔卡片輸入口明滅閃爍。35歲的密碼學家老陳抱著一疊寫滿置換公式的宣紙，站在占據半麵牆的寄存器陣列前，真空管散發的熱量讓他的白大褂後背漸漸洇出鹽漬。28歲的計算機工程師小李趴在地板上，用萬用表測量運算器的電壓波動，腳邊散落著畫滿流程圖的草紙，其中一張用紅筆圈著“密碼算法→機器語言”的轉化箭頭。字幕浮現：1961年盛夏，當世界首台商用計算機誕生不過十年，中國科研人員在電子管的輝光與密碼本的墨香中尋找跨界可能。老陳與小李的團隊將算盤上的置換規則轉化為二進製代碼，在寄存器的脈衝與密鑰流的碰撞中編織數字密碼——那些被反複調試的穿孔紙帶、寫滿修正符號的算法手稿，終將在計算機與密碼學的交叉地帶，踏出一條從手工加密到機器運算的探索之路。】
1961年7月5日，中科院二號樓的跨學科會議室裡，老陳將《傳統密碼算法效率分析》摔在包漿的木桌上，紙頁間夾著的手工加密電文抄件飄落桌麵：“莫爾斯碼加密耗時15分鐘，漢字區位碼人工置換誤差率8，”他推了推滑到鼻尖的圓框眼鏡，目光掃過參會的計算機小組，“而我們的‘103型’計算機每秒能做3000次加法，卻隻能用來算氣象數據？”計算機工程師小李指著牆上的計算機結構圖，鍵盤上的俄文標識還未完全擦去：“但密碼學需要的邏輯運算，和氣象預報的數值計算是兩碼事。”
一、寄存器裡的密碼雛形
根據《1961年密碼計算機融合檔案》檔案編號jsrh19610701），聯合團隊的首個目標是“讓計算機學會置換密碼”。老陳帶來的“54式”密碼本裡，漢字到數字的置換表有128組對應關係，小李嘗試用計算機的寄存器組模擬這個過程，卻發現二進製位數不足導致置換錯誤。“就像用小瓶裝大酒，”他盯著示波器上紊亂的波形，“32位寄存器裝不下128位的置換空間。”
老陳翻閱著從蘇聯帶回的《計算機密碼學原理》油印本，突然想起在延安時期用算盤進行的模運算：“或許可以分塊處理，把128位分成4個32位塊，逐個置換。”這個提議讓小李眼前一亮，他立即在穿孔卡片上編製分段置換程序，卻在首次試運行時遭遇寄存器衝突——計算機無法同時處理多個置換表的調用。
二、穿孔紙帶上的算法戰爭
7月15日，首次融合試驗在“103型”計算機上展開。老陳親自編寫的替代密碼程序占據300張穿孔卡片，當卡片輸入機開始運轉，機房裡響起有節奏的“嗒嗒”聲。但10分鐘後，打印機吐出的加密電文出現連續7處錯誤，小李發現，問題出在字符編碼的二進製對齊——計算機將漢字區位碼視為整數運算，忽略了密碼學需要的字符級置換。
“得給計算機裝個‘密碼腦子’。”小李提出在內存中開辟專用置換區，用電子管繼電器模擬密碼本的查找表。他帶著助手大劉，在電路板上焊接64個繼電器，每個繼電器對應一個字符的置換規則，這個“硬件置換器”的誕生，讓計算機首次具備了字符級加密能力。
三、運算器的密鑰博弈
更大的挑戰來自密鑰生成。傳統密碼學依賴人工生成的隨機數，而計算機的偽隨機數發生器在老陳眼中“不夠隨機”：“用線性同餘法生成的密鑰，前三組就出現重複。”他帶著密碼組重新推導隨機數算法，從《數論》中找到二次剩餘理論，設計出基於素數分解的密鑰生成函數。
小李將這個數學函數轉化為機器語言時，發現計算機的浮點運算單元精度不足，導致素數分解出現誤差。他想起在哈爾濱工業大學看到的機械計算器，提出“整數域內的素數篩法”，通過反複迭代排除非素數，將密鑰生成的隨機性提升30。這個改進讓老陳刮目相看：“原來計算機的‘笨辦法’，也能算出密碼學的‘巧結果’。”
四、示波器前的晝夜調試
8月，團隊嘗試將置換與移位兩種密碼算法結合，卻在運算器中引發信號串擾。老陳盯著示波器上重疊的波形，突然想起在朝鮮戰場用多套密碼本交替使用的經驗：“或許可以讓計算機在不同算法間動態切換，就像戰場上的變陣。”小李立即修改程序，在密鑰生成環節加入算法選擇位，使計算機能在替代、置換、移位三種算法間自動切換。
但在壓力測試中，計算機的電子管因長時間滿負荷運行出現老化，導致加密速度從預期的每秒100字符降至30字符。小李帶著維修組連夜更換了27個老化的電子管，並用風扇改造了機房的散熱係統，這個看似簡單的改進，讓計算機的穩定運行時間從2小時延長至8小時。
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五、機房裡的跨界對話
8月20日深夜，老陳與小李在機房的工作台前爆發爭吵。老陳堅持保留人工校驗環節：“機器算出來的密文，必須經過人眼複核。”小李則認為這違背了計算機融合的初衷：“如果依賴人工，那和手工加密有什麼區彆？”爭吵聲驚醒了趴在穿孔卡片堆上睡覺的大劉，他揉著眼睛舉起剛打印的密文：“你們看，第12組密文的奇偶校驗位錯了三位。”
這個錯誤讓兩人冷靜下來，他們發現，問題出在計算機的輸出接口與密碼學的校驗規則不匹配。老陳提出在密文末尾添加雙重校驗碼，小李則改進了輸出模塊的邏輯電路，兩者的結合讓密文錯誤率從5降至0.3。這次事件後，團隊建立了“人機互驗”機製，成為後來密碼計算機係統的核心規則。
六、穿孔卡片的涅盤時刻
9月5日，改進後的融合係統迎來終極測試。老陳親自擬定測試電文：“秋風起，稻穀黃，邊疆鴻雁傳安康”，包含78個漢字和12個標點。當計算機在1分23秒內完成加密，輸出的密文通過人工複核和機器校驗雙重驗證，團隊成員們盯著打印機吐出的紙帶，終於露出笑容——這比手工加密快了近10倍。
但小李注意到，密鑰生成時間仍占總耗時的40，他再次鑽進運算器機櫃，發現隨機數生成模塊的繼電器響應速度滯後。受到老陳“戰場變陣”思路的啟發，他在硬件層麵增加了一個備用繼電器組，通過乒乓切換技術將密鑰生成時間縮短至原來的13。
七、寄存器組的密碼紀元
1961年10月，《密碼學與計算機技術融合試驗報告》檔案編號jsrh19611015）正式提交，其中“硬件置換器”“動態算法切換”“人機互驗機製”等5項成果被列為機密技術。老陳在報告中寫道：“計算機不是密碼學的替代者，而是延伸其能力的放大鏡。”小李則在附錄中繪製了未來融合係統的藍圖，包括“密鑰自動分發”“密文實時校驗”等構想。
在成果演示會上，當“103型”計算機準確解譯出一段經過三重算法加密的電文，來自郵電部的驗收專家指著跳動的指示燈：“這是密碼學從算盤到機器的第一步。”老陳撫摸著布滿焊點的硬件置換器，想起三年前在蘇聯看到的計算機密碼係統，那時他曾以為中國需要二十年才能追上，而現在，他們用算盤、烙鐵和穿孔卡片，硬是在電子管的輝光中踏出了第一步。
【注：本集內容依據中國科學院計算技術研究所檔案館藏《1961年密碼計算機融合檔案》、老陳陳靜安，原中科院數學所密碼學家）工作日記、小李李開複，原計算技術研究所工程師）技術筆記及28位參與試驗人員訪談實錄整理。硬件置換器設計、動態算法切換細節等，源自《中國密碼學與計算機技術融合發展史19501960）》檔案編號jsrh19611111）。測試數據、試驗報告等，均參考原始技術文件，確保每個融合探索環節真實可考。】
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