Вадим Гребенников - Американская криптология [История спецсвязи]

Зашифрованные сообщения противника с постов прослушивания и радиоперехвата поступали в отдел военной разведки экспедиционного корпуса, где специалисты по дешифровке пытались «взломать» коды и шифры, которыми пользовались немецкие военные. Криптоаналитической работой в отделе в основном занимались выпускники и бывшие преподаватели армейской криптологической школы, мобилизованные на военную службу после вступления США в войну с Германией.

Среди них был и Уильям Фридман, который в июле 1918 года в звании лейтенанта был направлен во французскую штаб-квартиру Американского экспедиционного корпуса. Там он возглавил раскрытие немецких шифров в непосредственной близости от фронта. После быстрого окончания войны Фридман вернулся в Военное министерство в Вашингтоне, планируя завершить свое шестимесячное пребывание в армии. Но вместо этого его служба в дальнейшем затянулась ещё на 35 лет.

1 января 1921 года обязанности по разработке армейских кодов и шифров были переданы из Управления военной разведки в Управление начальника войск связи ( англ. Office of the Chief Signal Officer) Армии США. С этой целью в составе последнего была создана Секция кода и шифра «CCS» ( англ. Code and Cipher Section), руководителем которой был назначен Фридман. Основной задачей, возложенной на новое подразделение, стала не только разработка кодов, но и средств и методов криптозащиты армейских систем связи.

Благодаря усилиям «CCS» в 1922 году на вооружение американской армии поступило малогабаритное ручное шифровальное устройство роторного типа «М-94», а на вооружение ВМФ оно поступило под названием «CSP-488» в 1926 году. В основу его работы был положен принцип действия шифровального устройства XVIII века Томаса Джефферсона, состоявшего из нескольких десятков вращающихся дисков, по окружности которых были выгравированы буквы и цифры.

История его создания была такой. В начале 1917 года начальник отдела научно-исследовательских и конструкторских разработок войск связи майор Джозеф Моборн усовершенствовал полосковый шифратор «М-138», разработанный инструктором школы войск связи капитаном Паркером Хитом в 1914 году. Моборн опять применил диски, благодаря которым алфавиты могли располагаться значительно разнообразнее, чем в устройстве Хита.

Это устройство под названием «М-94» было предназначено для использования в полевых условиях и пришло на замену устаревшего образца, находившегося на вооружении армейских частей очень много лет. В последующие годы устройство «М-94» широко использовалось для шифрования информации, передаваемой в тактическом звене связи, в частности при ведении боевых действий подразделениями американских войск в Китае и Бирме, вплоть до середины Второй мировой войны. Им также пользовались военные атташе, морские атташе и береговая охрана США.

«М-94» изготовлялся из алюминиевого сплава: на 4,25-дюймовой оси устанавливалось 25 дисков, похожих на серебряные доллары. Вся эта конструкция закреплялась с одной стороны оси гайкой-барашком. На металлические диски были нанесены буквы от «А» до «Z» и числа от 1 до 25. По внешнему краю дисков были отштампованы разные последовательности букв алфавита. При вращении диски образовывали множество алфавитов, благодаря чему «М-94» становился многоалфавитным устройством, которое очень напоминало цилиндр Базери.

Шифровальщик устанавливал диски в заранее определенной последовательности, после чего, вращая их, выставлял по горизонтали первые 25 букв сообщения. В любой другой строке выходил бессмысленный набор букв, который и служил шифротекстом. Процесс шифрования группами по 25 букв длился до тех пор, пока не оказывалось зашифрованным всё сообщение. Дешифровка выполнялась по известной ключевой последовательности расположения дисков. Диски устанавливались на оси, а затем вращались, пока не выходила такая же строка букв шифротекста. После этого искалась осмысленная строка букв, которая и была строкой сообщения.

Для оценки криптостойкости нового шифра специалистам по криптоанализу было предоставлено 25 сообщений, зашифрованных с использованием одного и того же ключа. Несмотря на длительные попытки, сломать шифр не удалось. С 1921 по 1941 годы было сделано около десяти тысяч устройств.

10 мая 1929 года в связи с закрытием АЧК Ярдли (MI-8) Военный департамент решил объединить все армейские шифровальные и дешифровальные службы в рамках войск связи. В результате ответственность за криптологическую деятельность в Армии США была возложена на Начальника войск связи. Чтобы лучше исполнять эти новые обязанности, «CCS» в апреле 1930 года была реорганизована в разведывательную службу связи «SIS» ( англ. Signals Intelligence Service), руководителем которой стал Фридман.

Перед новой службой были поставлены задачи по разработке армейских кодов и шифров, перехвата сообщений, передаваемых по проводных и радиолиниях связи противника, пеленгации его радиостанций, криптоанализа кодов и шифров и, наконец, лабораторные исследования в области тайнописи. Часть указанных функций предусматривалось выполнять только в случае ведения армией боевых действий.

Также в 1929 году в США был получен патент № 1845947 на шифр, который позволял шифровать сразу три и более символов, то есть «N» количество букв (N-граммы). Криптосистема была изобретена Лестером Хиллом и осуществляла шифрование с использованием математических превращений: вычислений с помощью приёмов линейной алгебры. В частности, биграммный шифр был вариантом этого шифра при N=2.

Что касается полоскового шифратора Хита «М-138», то он начал использоваться в войсках лишь с 1934 года. Метод Хита основывался на использовании шифратора, созданного ещё Этьеном Базери (Etienne Bazeries) в XIX веке. Правда, Хит не пользовался цилиндрами; он «развернул» диски с буквами и записал эти буквы на 25 узких бумажных полосках в разном порядке. На каждой полоске находился перемешанный алфавит, повторенный дважды. Все полоски нумеровались и устанавливались в держатели размером 18x8 см. Эти ключевые числа определяли расположение полосок в держателях.

Шифрование выполнялось путём перемещения полосок вверх и вниз, пока в какой-нибудь из строк не появлялись первые буквы сообщения. В качестве шифротекста использовалась другая выбранная произвольным путём строка букв. Процесс повторялся до тех пор, пока не оказывалось зашифровано всё сообщение. Получатель сообщения устанавливал полоски с алфавитом в соответствии с ключевым числом, которое было согласовано с отправителем, после чего выполнял все действия в обратном порядке. Этот процесс получил известность как «полосковая система».

В 1939 году устройство было усовершенствовано, в результате чего в Сухопутных войсках появилась модификация «М-138а». Она также действовала по принципу перемешанных алфавитов на передвижных бумажных полосках. «М-138а» имел сто бумажных полосок, причём одновременно использовались лишь тридцать из них. Эти полоски с алфавитом вставлялись в соответствии с ключом в горизонтальные пазы панели, закреплённые на шарнирах.