译电者 第1001章 矩阵加密逻辑初步测试

卷首语

1964 年 7 月，37 阶矩阵加密逻辑设计完成后，算法团队面临一个关键问题：抽象的数学逻辑与流程图，能否在模拟实战场景中实现 “加密准确、解密完整”？若此时跳过初步测试直接推进硬件开发，一旦逻辑存在漏洞，将导致后续研发大规模返工。为此，团队决定搭建算法模拟环境，针对加密与解密的准确性展开专项测试 —— 这场为期 1 个月的测试，不仅用数据验证了 37 阶矩阵逻辑的可行性，更提前规避了 “补零规律泄露”“运算溢出” 等潜在风险，为后续代码固化与硬件设计筑牢了准确性根基，成为从 “逻辑设计” 迈向 “实物开发” 的关键验证环节。

一、测试启动的背景与核心目标

37 阶矩阵加密逻辑设计文档（含数学模型、流程图）通过评审后，李工团队发现：设计中 “随机补零分组”“8 次矩阵变换” 等核心环节，仅通过理论推导验证，未在模拟实战环境中测试，可能存在 “补零导致解密错位”“多轮变换数据失真” 等问题，需通过初步测试验证。

基于 19 项核心指标与设计目标，团队明确测试核心目标：一是加密准确性，验证 10 类实战明文（含军事指令、边防报告等）经 37 阶矩阵加密后，数据无失真、混淆度达标（≥9.0 bit）；二是解密准确性，验证密文经逆矩阵解密后，可 100% 恢复原明文（错误率≤0.01%）；三是异常场景适应性，验证空输入、超长报文（≥5000 字符）等场景下，逻辑仍能稳定运行。

测试工作由郑工牵头，组建 4 人测试小组：郑工（测试总负责，熟悉仿真平台搭建）、陈工（分组算法测试，负责补零逻辑验证）、吴工（矩阵运算测试，负责变换准确性校验）、新增测试专员马工（异常场景测试，模拟极端输入），确保测试覆盖逻辑全环节。

测试周期规划为 1 个月（1964.7.1-1964.7.31），分三阶段：第一阶段（7.1-7.10）搭建模拟环境、设计测试方案；第二阶段（7.11-7.25）开展加密与解密准确性测试；第三阶段（7.26-7.31）分析测试数据、形成测试报告，确保与后续代码固化进度衔接。

测试启动前，团队梳理设计文档中的关键风险点：随机补零算法的校验位识别、8 次矩阵变换的模 256 运算、超长报文的分组连续性，将这些风险点列为重点测试项，避免测试遗漏核心环节。

二、算法模拟环境的搭建与校准

郑工团队首先搭建 “37 阶矩阵加密逻辑模拟环境”，核心由三部分构成：明文 / 密文输入输出模块（支持 ASCII 码、二进制两种格式）、37 阶矩阵运算模块（内置 8 个设计矩阵 M1-M8 及逆矩阵 M1?1-M8?1）、分组与补零模块（实现随机补零与校验位添加），环境基于当时的电子管计算机（运算速度 1 万次 / 秒）搭建，确保运算能力匹配测试需求。

模拟环境的硬件支撑聚焦 “运算精度”：配备高精度示波器（观测矩阵运算的信号波形）、数据记录仪（实时记录每步运算结果）、温度控制器（模拟 - 40℃至 50℃环境，测试温度对运算的影响），硬件设备均从北京无线电仪器厂采购，提前完成校准（误差≤0.5%）。

软件层面加载测试专用程序：由中科院计算所协作开发，支持自定义明文输入、自动分组、矩阵变换、结果对比，程序内置 “错误检测函数”，可实时监测加密过程中的数据溢出、矩阵不可逆等异常，一旦触发异常立即暂停并记录日志。

环境搭建后，团队开展 3 天校准测试：输入 10 组已知明文（如 “ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ”，36 字节），通过模拟环境加密后解密，验证输出明文与原明文是否一致，结果显示 10 组测试均 100% 恢复，环境运算精度达标（误差 0），无数据溢出或错位。

7 月 10 日，模拟环境通过内部验收：郑工团队提交《算法模拟环境搭建与校准报告》，包含环境架构图、硬件清单、校准数据，确认环境可满足测试需求，正式进入测试方案设计阶段。

三、历史补充与证据：模拟环境搭建档案

1964 年 7 月的《“73 式” 37 阶矩阵加密逻辑模拟环境搭建档案》（档案号：CS-1964-001），现存于研发团队档案库，包含环境架构设计图、硬件采购合同、校准测试数据，共 32 页，由郑工团队撰写，是环境搭建的核心凭证。

档案中 “环境架构图” 详细标注：明文输入模块通过 “RS-232 接口” 连接电子管计算机，矩阵运算模块由 “乘法运算单元”“模 256 运算单元”“逆矩阵存储单元” 构成，分组模块与补零模块通过 “数据总线” 同步数据，各模块间延迟≤1ms，确保运算连续性。

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喜欢译电者请大家收藏：()译电者全本小说网更新速度全网最快。硬件采购合同复印件显示：高精度示波器（型号 SR-8）“单价 1.8 万元，数量 1 台，供应商南京电子仪器厂，交货期 1964.6.25，保修 1 年”；温度控制器（型号 WDK-1964）“单价 1.2 万元，数量 1 台，供应商上海实验仪器厂，控温范围 - 50℃至 60℃，控温精度 ±0.5℃”，硬件参数符合测试需求。

校准测试数据页记录：“7 月 8 日，输入明文‘ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ’（36 字节），补零位置第 37 字节（补 1 个零），校验位编码‘00000001’，加密后密文为‘0x1A 0x3B ... 0x7F’（37 字节），解密后输出原明文，无字符差异，运算误差 0”，校准结果达标。

档案末尾 “环境使用规范” 明确：每次测试前需预热环境 30 分钟，确保硬件稳定；输入明文需提前格式校验（避免非法字符）；测试数据需实时备份至磁带（防止数据丢失），为后续测试操作提供依据。

四、测试方案的设计与风险覆盖

郑工团队基于核心目标与风险点，设计《37 阶矩阵加密逻辑初步测试方案》，测试范围覆盖 “常规场景 - 异常场景” 两类，确保全面性。

常规场景测试聚焦 “实战明文类型”：选取 10 类典型明文，包括军事指令（如 “部队 A 于 18 时向 B 区域机动”，45 字节）、边防巡逻报告（如 “边境线 C 段无异常，巡逻队归队”，32 字节）、铁路调度信息（如 “列车 D 次 19 时 30 分从站 E 发车”，38 字节）等，每类明文准备 100 组样本（每组 100-5000 字符），共 1000 组测试数据。

测试指标量化明确：加密准确性指标为 “混淆度≥9.0 bit”“数据失真率 = 0”；解密准确性指标为 “明文恢复率 = 100%”“错误率≤0.01%”；测试方法采用 “批量自动测试 随机抽样人工验证”，批量测试验证效率，人工验证确保结果无误。

异常场景测试针对性设计：空输入测试（输入 0 字节），验证逻辑是否报错或生成无效密文；超长报文测试（输入 5000 字符、 字符），验证分组连续性与运算稳定性；错误格式输入测试（含非 ASCII 字符如 “￥”“@”），验证逻辑的容错能力（需提示错误并终止加密）。

方案还制定 “数据记录与分析规范”：每次测试记录输入明文、加密密文、解密明文、运算时间、环境参数（温度、湿度），测试后通过 “信息熵计算工具” 分析混淆度，通过 “字符对比程序” 统计错误率，确保测试数据可追溯、可分析。

五、加密准确性测试的实施与结果

7 月 11 日 - 7 月 18 日，团队开展加密准确性测试，按 “明文类型分组” 推进，每天测试 2 类明文（200 组样本），郑工负责统筹，吴工专注矩阵运算准确性，陈工聚焦分组与补零逻辑。

军事指令类明文测试结果显着：100 组样本（每组 40-60 字符）经加密后，混淆度平均达 9.3 bit（指标≥9.0 bit），最高 9.5 bit（长报文 500 字符），最低 9.1 bit（短报文 40 字符）；数据失真率 0（无字符丢失或错位），矩阵变换过程中模 256 运算有效避免溢出（运算结果均在 0-255 范围内）。

边防巡逻报告类明文测试验证补零逻辑：32 字节明文需补 5 个零字节（37-32=5），随机补零位置分布均匀（第 5、12、19、26、33 字节等），校验位编码准确记录补零数量（5 对应二进制 “00000101”），加密后密文无规律可循（通过统计分析，密文字符分布均匀，无明显频率峰值）。

超长报文测试（5000 字符）验证运算稳定性：5000 字符分为 136 组（37×135=4995 字节，最后一组补 5 字节），加密耗时 48 秒（平均 9.6 字符 / 秒），混淆度 9.4 bit，全程无运算中断或数据异常，验证 37 阶矩阵逻辑对长报文的适配性。

7 月 18 日，加密准确性测试阶段性完成，团队提交《加密准确性测试中期报告》，1000 组常规场景样本中，998 组满足所有指标（混淆度≥9.0 bit、失真率 0），2 组因程序临时故障导致混淆度 8.9 bit（重启环境后重新测试达标），加密准确性总体达标率 99.8%。

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喜欢译电者请大家收藏：()译电者全本小说网更新速度全网最快。六、历史补充与证据：加密测试原始记录

1964 年 7 月的《“73 式” 37 阶矩阵加密准确性测试原始记录》（档案号：CS-1964-002），现存于研发团队档案库，包含 10 类明文的测试数据表格、混淆度分析图、异常日志，共 86 页，由郑工、吴工共同记录，是加密测试的直接证据。

军事指令类测试数据表格（7 月 12 日）显示：样本编号 “JS-023”，输入明文 “部队 A 于 18 时向 B 区域机动”（45 字节，分 2 组：第 1 组 37 字节，第 2 组 8 字节 29 个零字节），加密后密文第 1 组为 “0x2C 0x5D ... 0x8A”（37 字节），第 2 组为 “0x1F 0x4E ... 0x9B”（37 字节），混淆度计算为 9.2 bit（信息熵工具输出结果），达标。

超长报文测试记录（7 月 15 日）显示：输入 5000 字符明文（边防月度报告），分组 136 组，加密耗时 47.8 秒，混淆度 9.4 bit，运算日志记录 “第 89 组矩阵变换完成，模 256 运算结果 231，无溢出；第 136 组补零 29 字节，校验位编码 000（二进制 29）”，全程无异常。

异常日志页记录：7 月 14 日测试 “铁路调度信息” 样本 “TL-087” 时，程序因 “矩阵 M5 存储地址错误” 导致混淆度 8.9 bit，重启环境并重新加载矩阵参数后，测试结果恢复至 9.2 bit，故障原因标注 “磁带存储数据损坏，已更换备份磁带”，问题及时解决。

记录末尾 “加密准确性统计” 显示：10 类明文 1000 组样本，达标 998 组，达标率 99.8%，其中混淆度不达标 2 组（均为程序故障导致，已修复），数据失真率 0，验证加密逻辑的准确性。

七、解密准确性测试的实施与验证

7 月 19 日 - 7 月 25 日，团队基于加密测试生成的 1000 组密文，开展解密准确性测试，核心验证 “密文→明文” 的恢复完整性，测试流程与加密测试对称，马工负责异常场景解密验证。

常规场景解密测试结果优异：1000 组密文经逆矩阵（M8?1-M1?1）解密、补零移除后，999 组 100% 恢复原明文，仅 1 组因 “校验位识别错误” 导致最后 5 个零字节未移除（明文末尾多 5 个空格），错误率 0.1%（低于指标 0.01%？此处修正：实际错误率 0.1% 需优化，后续解决）。

军事指令密文解密验证细节：选取加密测试中混淆度最高的样本 “JS-056”（密文混淆度 9.5 bit），解密时先通过 M8?1 逆矩阵变换，再依次执行 M7?1-M1?1，最后识别校验位 “00001000”（补 8 个零字节），准确移除零字节，输出原明文 “部队 B 于 20 时向 C 高地集结”，字符对比无差异。

异常场景解密测试重点验证：空输入密文（对应加密空输入生成的 “空密文标识”）解密后输出 “空”，无错误；超长报文密文（5000 字符）解密耗时 52 秒，明文恢复完整，无分组错位（通过对比原明文与解密明文的段落分隔符验证）；错误格式密文（含非法二进制位）解密时，程序提示 “密文格式错误” 并终止，容错能力达标。

针对 1 组解密错误样本，团队排查原因：发现补零算法中 “校验位编码与解码逻辑不一致”（编码时补零数量用 8 位二进制表示，解码时误读为 7 位），优化解码程序后重新测试，该样本解密准确率恢复至 100%，最终解密准确性达标率 100%，错误率 0。

八、测试问题的排查与优化

测试过程中，团队共发现 2 类问题，均通过针对性优化解决，确保测试结果达标。

问题一：加密测试中 2 组样本混淆度不达标（8.9 bit），排查发现是 “电子管计算机内存地址冲突” 导致矩阵 M5 参数读取错误（部分元素从 “1” 变为 “0”），解决方案：更换内存模块，增加参数校验机制（每次读取矩阵前验证元素和是否符合预设值），优化后混淆度恢复至 9.2-9.4 bit。

问题二：解密测试中 1 组样本校验位识别错误，原因是 “补零解码逻辑误读二进制位数”（编码 8 位、解码 7 位），解决方案：修改解码程序，统一校验位为 8 位二进制，增加 “位数校验函数”（解码前先验证校验位是否为 8 位），优化后解密错误率从 0.1% 降至 0。

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喜欢译电者请大家收藏：()译电者全本小说网更新速度全网最快。优化后，团队开展 “回归测试”：选取 50 组问题样本重新测试，加密混淆度均≥9.1 bit，解密准确率 100%，无数据异常；同时测试 100 组新样本，结果全部达标，验证优化措施有效，无新问题引入。

7 月 25 日，团队提交《测试问题排查与优化报告》，记录问题原因、解决方案、回归测试数据，确认 37 阶矩阵加密逻辑经优化后，可满足加密与解密准确性要求，为后续测试报告撰写奠定基础。

九、测试报告的形成与评审

7 月 26 日 - 7 月 31 日，郑工团队整合测试数据，形成《“73 式” 37 阶矩阵加密逻辑初步测试总报告》，报告包含测试背景、环境搭建、测试方案、加密结果、解密结果、问题优化、结论建议 7 大模块，共 128 页。

报告核心结论明确：一是加密准确性，1000 组样本混淆度平均 9.3 bit（≥9.0 bit），数据失真率 0，达标率 100%（优化后）；二是解密准确性，1000 组密文解密后 100% 恢复原明文，错误率 0，达标率 100%；三是异常场景适应性，空输入、超长报文、错误格式输入均能稳定处理，无崩溃或数据丢失。

7 月 31 日，团队组织测试报告评审会，邀请国防科工委专家（3 人）、硬件团队负责人（王工）、协作单位代表（中科院计算所 2 人）参会，专家重点评审测试数据的真实性与逻辑的稳定性。

评审中，专家随机抽取 20 组测试样本（10 组加密、10 组解密），现场通过模拟环境复现测试，结果与报告数据一致（混淆度 9.1-9.5 bit，解密准确率 100%）；王工确认测试验证的逻辑可适配硬件设计（矩阵运算单元、分组模块的晶体管数量估算合理），评审一致通过。

最终，《初步测试总报告》正式获批，标志 37 阶矩阵加密逻辑初步测试全面完成，核心算法逻辑的准确性得到验证，可进入代码固化阶段（由中科院计算所负责），为后续硬件研发提供明确的逻辑依据。

十、初步测试的历史意义与后续影响

从 “73 式” 研发看，初步测试提前规避了核心逻辑风险 —— 若未发现矩阵参数读取错误、校验位解码偏差等问题，直接推进硬件开发，将导致后续原型机出现 “加密混淆度不足”“解密错位” 等故障，需拆解重构电路，至少延误 3 个月研发进度，测试为研发节省了时间与成本。

从技术验证看，测试首次在模拟实战环境中验证了 37 阶质数矩阵的可行性 —— 其 “随机补零 多轮矩阵变换” 的逻辑设计，既满足混淆度与抗破解性要求，又通过模运算、参数校验等优化保障准确性，为后续同类加密算法的测试提供了 “准确性验证范式”（加密 - 解密闭环测试、异常场景覆盖）。

从团队协作看，测试推动了 “算法团队 - 硬件团队 - 协作单位” 的早期衔接 —— 硬件团队通过评审了解逻辑运算需求（如矩阵乘法需 1369 个逻辑单元），提前调整电路设计方案；中科院计算所明确代码固化的关键环节（如矩阵参数存储、补零算法编码），为后续协作奠定基础。

从技术传承看，测试积累的 “模拟环境搭建方法”“测试数据记录规范”“问题排查流程”，成为我国后续军用加密算法测试的标准参考 ——1970 年代 “84 式” 加密设备的算法测试，沿用了 “常规 异常场景覆盖”“加密 - 解密闭环验证” 的思路，确保技术延续性。

更长远来看，初步测试验证的 “数学逻辑→模拟验证→实物开发” 研发路径，推动我国加密技术从 “理论驱动” 向 “验证驱动” 转变，确保每一步研发都有数据支撑，避免盲目推进，为后续自主通信安全装备的高质量发展奠定了严谨的技术验证基础。

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