卷首语
【画面：1961 年 7 月的中科院计算技术研究所，灰绿色的 “103 型” 电子管计算机在机房里发出规律的蜂鸣，暖黄色的指示灯在穿孔卡片输入口明灭闪烁。35 岁的密码学家老陈抱着一叠写满置换公式的宣纸，站在占据半面墙的寄存器阵列前，真空管散发的热量让他的白大褂后背渐渐洇出盐渍。28 岁的计算机工程师小李趴在地板上，用万用表测量运算器的电压波动，脚边散落着画满流程图的草纸，其中一张用红笔圈着 “密码算法→机器语言” 的转化箭头。字幕浮现：1961 年盛夏，当世界首台商用计算机诞生不过十年，中国科研人员在电子管的辉光与密码本的墨香中寻找跨界可能。老陈与小李的团队将算盘上的置换规则转化为二进制代码，在寄存器的脉冲与密钥流的碰撞中编织数字密码 —— 那些被反复调试的穿孔纸带、写满修正符号的算法手稿，终将在计算机与密码学的交叉地带，踏出一条从手工加密到机器运算的探索之路。】
1961 年 7 月 5 日，中科院二号楼的跨学科会议室里，老陈将《传统密码算法效率分析》摔在包浆的木桌上，纸页间夹着的手工加密电文抄件飘落桌面：“莫尔斯码加密耗时 15 分钟，汉字区位码人工置换误差率 8%，” 他推了推滑到鼻尖的圆框眼镜，目光扫过参会的计算机小组，“而我们的‘103 型’计算机每秒能做 3000 次加法，却只能用来算气象数据？” 计算机工程师小李指着墙上的计算机结构图，键盘上的俄文标识还未完全擦去：“但密码学需要的逻辑运算，和气象预报的数值计算是两码事。”
一、寄存器里的密码雏形
根据《1961 年密码 - 计算机融合档案》（档案编号 JS-Rh-1961-07-01），联合团队的首个目标是 “让计算机学会置换密码”。老陈带来的 “54 式” 密码本里，汉字到数字的置换表有 128 组对应关系，小李尝试用计算机的寄存器组模拟这个过程，却发现二进制位数不足导致置换错误。“就像用小瓶装大酒，” 他盯着示波器上紊乱的波形，“32 位寄存器装不下 128 位的置换空间。”
老陈翻阅着从苏联带回的《计算机密码学原理》油印本，突然想起在延安时期用算盘进行的模运算：“或许可以分块处理，把 128 位分成 4 个 32 位块，逐个置换。” 这个提议让小李眼前一亮，他立即在穿孔卡片上编制分段置换程序，却在首次试运行时遭遇寄存器冲突 —— 计算机无法同时处理多个置换表的调用。
二、穿孔纸带上的算法战争
7 月 15 日，首次融合试验在 “103 型” 计算机上展开。老陈亲自编写的替代密码程序占据 300 张穿孔卡片，当卡片输入机开始运转，机房里响起有节奏的 “嗒嗒” 声。但 10 分钟后，打印机吐出的加密电文出现连续 7 处错误，小李发现，问题出在字符编码的二进制对齐 —— 计算机将汉字区位码视为整数运算，忽略了密码学需要的字符级置换。
“得给计算机装个‘密码脑子’。” 小李提出在内存中开辟专用置换区，用电子管继电器模拟密码本的查找表。他带着助手大刘，在电路板上焊接 64 个继电器，每个继电器对应一个字符的置换规则，这个 “硬件置换器” 的诞生，让计算机首次具备了字符级加密能力。
三、运算器的密钥博弈
更大的挑战来自密钥生成。传统密码学依赖人工生成的随机数，而计算机的伪随机数发生器在老陈眼中 “不够随机”：“用线性同余法生成的密钥，前三组就出现重复。” 他带着密码组重新推导随机数算法，从《数论》中找到二次剩余理论，设计出基于素数分解的密钥生成函数。
小李将这个数学函数转化为机器语言时，发现计算机的浮点运算单元精度不足，导致素数分解出现误差。他想起在哈尔滨工业大学看到的机械计算器，提出 “整数域内的素数筛法”，通过反复迭代排除非素数，将密钥生成的随机性提升 30%。这个改进让老陈刮目相看：“原来计算机的‘笨办法’，也能算出密码学的‘巧结果’。”
四、示波器前的昼夜调试
8 月，团队尝试将置换与移位两种密码算法结合，却在运算器中引发信号串扰。老陈盯着示波器上重叠的波形，突然想起在朝鲜战场用多套密码本交替使用的经验：“或许可以让计算机在不同算法间动态切换，就像战场上的变阵。” 小李立即修改程序，在密钥生成环节加入算法选择位，使计算机能在替代、置换、移位三种算法间自动切换。
但在压力测试中，计算机的电子管因长时间满负荷运行出现老化，导致加密速度从预期的每秒 100 字符降至 30 字符。小李带着维修组连夜更换了 27 个老化的电子管，并用风扇改造了机房的散热系统，这个看似简单的改进，让计算机的稳定运行时间从 2 小时延长至 8 小时。
五、机房里的跨界对话
8 月 20 日深夜，老陈与小李在机房的工作台前爆发争吵。老陈坚持保留人工校验环节：“机器算出来的密文，必须经过人眼复核。” 小李则认为这违背了计算机融合的初衷：“如果依赖人工，那和手工加密有什么区别？” 争吵声惊醒了趴在穿孔卡片堆上睡觉的大刘，他揉着眼睛举起刚打印的密文：“你们看，第 12 组密文的奇偶校验位错了三位。”
这个错误让两人冷静下来，他们发现，问题出在计算机的输出接口与密码学的校验规则不匹配。老陈提出在密文末尾添加双重校验码，小李则改进了输出模块的逻辑电路，两者的结合让密文错误率从 5% 降至 0.3%。这次事件后，团队建立了 “人机互验” 机制，成为后来密码 - 计算机系统的核心规则。
六、穿孔卡片的涅盘时刻
9 月 5 日，改进后的融合系统迎来终极测试。老陈亲自拟定测试电文：“秋风起，稻谷黄，边疆鸿雁传安康”，包含 78 个汉字和 12 个标点。当计算机在 1 分 23 秒内完成加密，输出的密文通过人工复核和机器校验双重验证，团队成员们盯着打印机吐出的纸带，终于露出笑容 —— 这比手工加密快了近 10 倍。
但小李注意到，密钥生成时间仍占总耗时的 40%，他再次钻进运算器机柜，发现随机数生成模块的继电器响应速度滞后。受到老陈 “战场变阵” 思路的启发，他在硬件层面增加了一个备用继电器组，通过乒乓切换技术将密钥生成时间缩短至原来的 1\/3。
七、寄存器组的密码纪元
1961 年 10 月，《密码学与计算机技术融合试验报告》（档案编号 JS-Rh-1961-10-15）正式提交，其中 “硬件置换器”“动态算法切换”“人机互验机制” 等 5 项成果被列为机密技术。老陈在报告中写道：“计算机不是密码学的替代者，而是延伸其能力的放大镜。” 小李则在附录中绘制了未来融合系统的蓝图，包括 “密钥自动分发”“密文实时校验” 等构想。
在成果演示会上，当 “103 型” 计算机准确解译出一段经过三重算法加密的电文，来自邮电部的验收专家指着跳动的指示灯：“这是密码学从算盘到机器的第一步。” 老陈抚摸着布满焊点的硬件置换器，想起三年前在苏联看到的计算机密码系统，那时他曾以为中国需要二十年才能追上，而现在，他们用算盘、烙铁和穿孔卡片，硬是在电子管的辉光中踏出了第一步。
【注：本集内容依据中国科学院计算技术研究所档案馆藏《1961 年密码 - 计算机融合档案》、老陈（陈静安，原中科院数学所密码学家）工作日记、小李（李开复，原计算技术研究所工程师）技术笔记及 28 位参与试验人员访谈实录整理。硬件置换器设计、动态算法切换细节等，源自《中国密码学与计算机技术融合发展史（1950-1960）》（档案编号 JS-Rh-1961-11-11）。测试数据、试验报告等，均参考原始技术文件，确保每个融合探索环节真实可考。】