Американская криптология

Отдел «С» был вторым по численности среди подразделений «SSA» и отвечал за своевременное снабжение войск шифровальной аппаратурой, кодовыми книгами и шифродокументами, разработку правил и инструкций по безопасности связи войск. Важное место в деятельности отдела занимали организация радиоконтроля за соблюдением правил радиообмена в войсках, а также оценка практической криптостойкости шифров, использовавшихся подразделениями связи Армии США. Специалисты отдела разрабатывали специальные инструкции, исключавшие возможность утраты шифротехники, а также тщательным образом анализировали все случаи, связанные с утратой шифродокументов и аппаратуры.

Завершающий этап войны ознаменовался для «SSA» новыми организационными изменениями. В начале 1944 года в результате проведённой реорганизации в нём были созданы четыре отдела: разведывательный, безопасности связи, вспомогательный, комплектования и подготовки личного состава. В декабре того же года Агентство было передано в оперативное подчинение Управлению военной разведки, при этом административное руководство Агентством осталось за Начальником войск связи Армии США.

5. Первые шифровальные машины

Первым разработчиком шифровальных машин в США был Эдвард Хэберн (Edward Hugh Hebem) (1869–1952). После того, как ему в 1906 году исполнилось сорок лет, он проявил большой интерес к криптологии. С 1912 по 1915 год Хэберн подал несколько патентных заявок на разные шифровальные устройства. Сначала Хэберн создал шифросистему, в которую входили две электрических печатных машинки, соединённых между собой 26 проводами.

Когда нажималась какая-нибудь клавиша на одной машинке, это приводило к тому, что на другой печаталась буква шифротекста. Поскольку провода оставались присоединёнными к тем же контактам на протяжении всего периода времени, в течение которого набирался открытый текст, то шифрование осуществлялась методом простой одноалфавитной замены. Несмотря на явные недостатки этого метода шифрования, изобретение Хэберна было очень значимо тем, что превращение открытого текста в криптограмму осуществлялось с помощью импульсов тока, которые посылались по электрическим проводам.

В 1917 году Хэберн сконструировал более сложное дисковое шифровальное устройство, в котором для перемешивания алфавитов использовались шифровальные роторные колеса.

Роторное колесо представляло собой небольшой диск, сделанный из электроизоляционного материала. На каждой стороне этого диска располагались по окружности на равном расстоянии друг от друга 26 электрических контактов, каждый из которых соответствовал одной из 26 букв латинского алфавита. Каждый контакт на одной стороне колеса был соединён проводом (более-менее случайно) с одним из контактов на другой стороне колеса.

Когда электрический импульс поступал на контакт, соответствующий букве «А» на одной стороне колеса и соединялся с контактом буквы «М» на другой его стороне, это можно было рассматривать как замену буквы «А» на букву «М». Для ввода букв, как правило, использовалась клавиатура обычной печатной машинки, а результат шифрования или воспроизводился печатным устройством, или засвечивался на световом табло, которое содержало 26 буквенных символов.

Если после шифрования первой буквы ротор проворачивался на один шаг от своей изначальной позиции, то итоговый результат простой замены полностью менялся, потому что на один шаг сдвигались и все провода в роторе (в первой машине Хэберна ротор при шифровании каждой буквы сдвигался на один шаг). Поскольку шагов (позиций) было всего 26, то по мере вращения колеса при шифровании первых 26 букв текста появлялось 26 разных шифровальных алфавитов.

После того, как первые 26 букв были зашифрованы, ротор опять возвращался в исходное положение и последовательность алфавитов повторялась. С криптографической точки зрения, такое повторение было недостатком, потому что оно наступало после шифрования слишком малого количества букв исходного текста. Чтобы усложнить процесс шифрования, стали соединять в ряд несколько роторов.

Если, например, использовали три ротора, то электрический импульс проходил при шифровании по очереди через каждый из них, и на каждый ротор приходилось по 26 возможных позиций. Таким образом трёхроторное устройство было способно создать 26x26x26=17576 разных шифровальных алфавитов. После того, как была зашифрована каждая буква исходного текста, можно было выбрать новый алфавит путём перестановки одного или более имеющихся роторов так, чтобы изменить переплетение проводов, по которым проходил ток. Хэберн построил машины с четырьмя и пятью роторами. Один из роторов участвовал в работе при шифровании каждой буквы, потому назывался «быстрым» ротором.

Другой ротор вступал в работу только один раз в течение каждого оборота «быстрого» ротора и назывался «средним» ротором. «Медленный» же ротор вступал в работу один раз за период вращения «среднего» ротора.