Американская криптология

Группой специалистов под руководством инженера Р. Поттера был разработан экспериментальный образец аппаратуры засекреченной радиотелефонной связи «Х-system», в которой совмещались принципы действия вокодера и устройства шифрования буквенноцифровых данных. Входной речевой сигнал поступал на десять полосовых фильтров и анализатор возбуждающего сигнала (последовательность импульсов с частотой основного тона речи для звонких звуков, или шумоподобная последовательность сигналов для глухих звуков).

В результате аналого-цифрового преобразования значения амплитуды сигнала в каждом из полосовых фильтров кодировались одной шестеричной цифрой, а частота и вид возбуждающего сигнала — двумя шестеричными цифрами. Одновременно с определением цифровых параметров речевого сигнала в разработанной аппаратуре генерировалась ключевая псевдослучайная последовательность шестеричных цифр.

В результате сложения по модулю шесть параметров телефонного сигнала с ключевой последовательностью происходило автоматическое шифрование передаваемого сообщения. Определение параметров речевого сигнала и генерация цифр ключевой последовательности осуществлялись одновременно с частотой 50 Гц.

Использование на приёмной стороне радиолинии той же ключевой последовательности позволяло расшифровать параметры и синтезировать исходный телефонный сигнал. В связи с особенностями функционирования вокодера звучание принятой речи существенно отличалось от голоса того, кто говорил на передающей стороне радиолинии. Возможность распознать говорившего больше основывалась на его манере разговора, чем на тембре голоса.

Министр обороны США Л. Стимсон, делясь своими впечатлениями после переговоров по аппаратуре засекреченной радиотелефонной связи с генералом Д. Маршаллом, рассказывал, что в телефонной трубке он услышал «роботоподобный голос, абсолютно не похожего на голос генерала Маршалла. Однако по характеру ведения разговора я мог понять, что говорю именно с ним».

Как показали испытания новой аппаратуры, разборчивость слов на приёмной стороне радиолинии в целом была достаточно хорошей и повышалась по мере привыкания слушающего лица к особенностям формирования звуков в вокодере.

Отдельные специалисты, которые испытали новое устройство, находили качество воспроизведённой речи неудовлетворительным. Тем не менее, у аппаратуры «Х-system» появилось достаточно много сторонников, готовых пожертвовать качеством звучания в обмен на гарантию секретности телефонных переговоров.

Возможно, что работы по созданию новой аппаратуры связи, проводившиеся компанией «Bell Telephone Laboratories», так и не вышли бы из стадии экспериментальных исследований, если бы не встреча Президента США и Премьер-министра Великобритании. Она состоялась 14 января 1942 года, в ходе которой Ф. Рузвельт указал на необходимость усовершенствовать засекреченный радиотелефонный канал связи между Вашингтоном и Лондоном.

И хотя присутствовавшие при встрече начальник штаба Армии США и Главнокомандующий ВМФ попробовали убедить Президента в том, что имеющиеся системы не позволяют обеспечить необходимый уровень секретности, по окончании встречи Президентом США было дано указание на активизацию работ по созданию надёжной засекреченной линии радиотелефонной связи между Вашингтоном и Лондоном.

Эти работы были поручены специальной группе специалистов компании «Bell Telephone Laboratories» в количестве 30 человек во главе с инженером Полом Блю. К участию в разработке новой аппаратуры, получившей условное название «SIGSALY», были привлечены такие известные в дальнейшем американские инженеры, как К. Шенон, Х. Найквист и ведущий специалист английского криптоаналитического центра Алан Тьюринг.

Первый образец станции «SIGSALY» был изготовлен в начале 1943 года в Манхеттене. При её создании в значительной степени были использованы технические идеи и решения, выработанные в процессе разработки экспериментального образца аппаратуры «Х-system».

Достаточно сложной проблемой, с которой столкнулись разработчики «SIGSALY», было получение и последующее использование при работе станции ключевой последовательности, обеспечивавшей автоматическое шифрование телефонных переговоров. Для получения такой последовательности было предложено использовать специальную парортутную лампу высотой 35 сантиметров и диаметром 10 сантиметров, генерировавшую шумовой сигнал со случайным значением амплитуды.

В результате периодической выборки (с интервалом 20 миллисекунд) и квантования шумового сигнала происходило формирование псевдослучайной последовательности сигналов, которые записывались на виниловый диск с числом уровней квантования амплитуды, равным шести.