Европейская криптология. История спецсвязи

История науки и научных изобретений богата совпадениями. Так, например, английский астроном Джон Адамс (John Adams) и его французский коллега Урбейн Ле Верье (Urbain Le Verrier) почти одновременно сделали вывод о существовании планеты Нептун. Изобретение «радио» было почти одновременно сделано немцем Генрихом Герцем (Heinrich Hertz), русским Александром Поповым и американцем Гилельмо Маркони (Guglielmo Marconi).

Один из основных методов превращения аналоговых сигналов в цифровую форму — дельта-модуляция — был изобретен независимо несколькими учёными во Франции: Е.М. Делорейн (E.M. Deloraine), С. ван Мерло (S.V. Mierlo) и Б.Дерьявич (B.Derjavitch), СССР: Л.А. Коробок и США: К.Катлер (C. Chapin Cutler) и Ф. де Яджер (F. De Jager).

Не удивительно, что подобные совпадения имели место и в криптологии. В период между двумя мировыми войнами одно и то же открытие было сделано сразу несколькими людьми в разных странах. Побуждаемые широким использованием секретной связи в военное время и наступлением эпохи механизации, они независимо друг от друга изобрели машину, принцип действия которой в течение очень длительного времени находил наиболее широкое применение в криптологии.

Такими первыми талантливыми изобретателями были:

— Эдвард Хеберн (Edward Hebern) в США;

— Хуго Кох (Hugo Koch), Артур Шербиус (Arthur Scherbius) и Александр Крыга (Alexander von Kryha) в Германии;

— Арвид Дамм (Arvid Damm) и Борис Хагелин (Boris Hagelin) в Швеции;

— Иван Павлович Волосок в СССР.

Изобретённый ими принцип основывался на использовании шифровального диска. Шифродиск представлял собой толстую круглую пластину, изготовленную из изоляционного материала (например, твёрдой резины). По обе стороны шифродиска по окружности на одинаковом расстоянии друг от друга было закреплено по 26 электрических контактов (чаще всего они делались из латуни). Каждый контакт соединялся пайкой с каким-либо другим контактом на противоположной поверхности шифродиска. Таким образом создавалась электрическая цепь, которая начиналась на одной стороне шифродиска и заканчивалась на другой.

В самом простом варианте контакты на одной поверхности диска представляли собой буквы открытого текста (вход), а контакты на другой поверхности — буквы шифротекста (выход), а проволочные перепайки между входом и выходом обеспечивали превращение открытого текста в криптограмму.

Для зашифрования буквы открытого текста нужно было только подать импульс тока на входной контакт, отвечавший этой букве. Ток проходил по соединительному проводнику и появлялся на выходном контакте, представлявшим собой букву шифротекста. Если записать все перепайки диска, зафиксировав соединение между входом и выходом, то получался шифр одноалфавитной замены. Таким образом, шифродиск осуществлял процесс шифрования в форме, удобной для электромеханических манипуляций.

Для выполнения этих манипуляций шифродиск устанавливался между двумя неподвижными (фиксированными) круглыми пластинами, каждая из которых также была изготовлена из изоляционного материала и обеспечена 26 контактами, которые были закреплены по кругу и соответствовали контактам, которые были на шифродиске.

Контакты входной пластины были соединены с клавишами печатной машинки, на которой набивался открытый текст. А каждый контакт исходной пластины был связан с каким-нибудь устройством, предназначенным для вывода шифротекста (например, сигнальной лампочкой). В результате, например, когда шифровальщик нажимал на клавишу «А» на печатной машинке, он посылал токовый импульс от источника тока на контакт неподвижной входной пластины, закрепленный за буквой «А».

Потом этот импульс попадал на входной контакт шифродиска, соответствовавший букве «А», далее по перепайке проходил на выходной контакт, а с него — на лампочку, которая засвечивалась над буквой шифротекста (например, буква «R»), соответствовавшей букве «А».

Если бы всё, однако, на этом и заканчивалось, то шифродиск не был бы таким замечательным устройством. Тогда каждый раз при нажатии клавиши «А» ток протекал бы по одной и той же электрической цепи и в результате указывал бы на одну и ту же букву шифротекста «R». Но всё дело было в том, что шифродиск не оставался неподвижным, поскольку он вращался.

Допустим, что он провернулся на одну позицию. Ток, который ранее с контакта «А» входной пластины попадал на контакт «R» выходной пластины, теперь попадёт на совсем другую букву. Подобным же образом всем другим буквам открытого текста соответствовали уже другие буквы шифротекста. Получался новый шифралфавит, причем каждый раз, когда шифродиск возвращался в исходное состояние, использовался уже другой шифралфавит.