Европейская криптология. История спецсвязи

4) вычисления должны осуществляться автоматически на основе хранимой в памяти программы и операций над командами;

5) в число операций помимо арифметических вводятся логические — сравнения, условного и безусловного переходов, конъюнкция, дизъюнкция, отрицание;

6) память строится по иерархическому принципу;

7) для вычислений используются численные методы решения задач.

После МЭСМ началась разработка специализированной ЭВМ (далее — СЭСМ) для решения систем алгебраических уравнений (главный конструктор З.Л. Рабинович). Основные идеи построения СЭСМ выдвинул С.А. Лебедев. Это была его последняя работа в Киеве. Впоследствии специализированные ЭВМ (различного назначения) стали важным классом средств вычислительной техники. Это еще раз говорит о прозорливости ученого, выдвинувшего идею специализации ЭВМ на заре их создания.

13.5. Компьютерное шифрование

После Второй Мировой войны криптоаналитики всех стран начали развивать компьютерные технологии и применять ЭВМ для раскрытия любых видов шифров. Теперь они могли использовать быстродействие и гибкость программируемых компьютеров для перебора всех возможных ключей, пока не будет найден правильный. Но время шло, и уже криптографы начали пользоваться всей мощью компьютеров для создания всё более и более сложных шифров. Короче говоря, компьютер сыграл решающую роль в послевоенном поединке между шифровальщиками и дешифровщиками стран-противников.

Применение компьютера для шифрования сообщения во многом напоминает обычные способы шифрования. И в самом деле, между шифрованием с использованием компьютеров и шифрованием с использованием механических устройств, как например, «Энигмы», существует всего лишь три основных отличия. Первое отличие заключается в том, что можно построить механическую шифровальную машину только ограниченных размеров, в то время как компьютер может имитировать гипотетическую шифромашину огромной сложности.

Так, например, компьютер мог бы быть запрограммирован так, чтобы воспроизвести действие сотен шифраторов, часть из которых вращается по часовой стрелке, а часть — против, некоторые шифраторы исчезают после каждой десятой буквы, а другие в ходе шифрования вращаются всё быстрее и быстрее. Такую механическую машину в реальности изготовить невозможно, но её виртуальный компьютеризованный аналог давал бы исключительно стойкий шифр.

Второе отличие заключается просто в быстродействии: электроника может работать намного быстрее механических шифраторов. Компьютер, запрограммированный для имитирования шифра «Энигмы», может мгновенно зашифровать длинное сообщение. С другой стороны, компьютер, запрограммированный на использование существенно более сложного способа шифрования, как и раньше, способен выполнить своё задание за приемлемое время.

Третье и, по-видимому, наиболее существенное отличие — это то, что компьютер выполняет шифрование чисел, а не букв алфавита. Компьютеры работают только с двоичными числами — последовательностями единиц и нулей, которые называются «битами». Поэтому любое сообщение перед шифрованием должно быть преобразовано в двоичные знаки, после чего осуществляется его шифрование.

Вместе с тем, шифрование, как и раньше, выполняется с помощью традиционных способов замены и перестановки, при которых элементы сообщения заменяются другими элементами, меняются местами или применяются оба способа вместе. Любой процесс шифрования можно представить как сочетание эти двух простых операций.

В то время компьютерное шифрование ограничивалось только тем кругом лиц, у кого имелись компьютеры: сначала это были правительственные и военные учреждения. Однако ряд научных открытий и инженерно-технологических достижений сделали компьютеры и компьютерное шифрование намного более доступными. Так, в 1947 году американской компанией «AT&T Bell Laboratories» был создан транзистор — дешёвая альтернатива электронной лампе.

Использование компьютеров для решения промышленных и коммерческих задач стало реальностью в 1951 году, когда компания «Ферранти» (англ. Ferranti) начала изготовлять компьютеры на заказ. В 1953 году компания «IBM» изготовила свой первый компьютер, а через 4 года она же создала язык программирования «Фортран» (англ. Fortran — сокращение от «Mathematical Formula Translating System» — система трансляции математических формул), что позволило рядовым гражданам «писать» компьютерные программы. А появление в 1959 году первых интегральных схем вообще определило начало новой эры мировой компьютеризации.

Все больше и больше коммерческих компаний и промышленных предприятий могли позволить себе приобрести компьютеры и использовать их для шифрования важной информации, например, переводов денег или проведения торговых переговоров. Однако по мере роста количества таких компаний и предприятий и в связи с тем, что шифрование между ними распространялось, криптологи столкнулись с новыми сложностями, которых не существовало, когда криптология была прерогативой правительств и военных.