Вадим Гребенников - Американская криптология [История спецсвязи]

В 1942 году, когда Хагелин прибыл в США, была создана компания, которая выпускала до 400 модернизируемых шведских шифромашин «С-38» в день, которые получили в Армии название «Converter М-209», а в ВМФ — «CSP-1500». Всего было выпущено более 140 тысяч таких шифромашин.

«М-209» использовалась в воинских подразделениях от дивизии до батальона, поскольку обеспечивала лишь средний уровень криптостойкости. Достаточно широко она использовались также во время войны в Корее 1950–1953 годов. Кроме того, по окончании Второй Мировой войны множество стран в разных регионах мира закупили и длительное время использовали на своих линиях связи значительное количество шифраторов типа «С-36/38» и их модификаций.

Рассмотрим подробнее конструкцию «М-209». Шифратор реализовывал шифр модульного гаммирования (модуль шифрования 26). Его устройство и схема функционирования повторяли принципы, заложенные в шифраторе «С-35», но имели несколько особенностей. Также, как и «С-35», шифромашина «М-209» состояла из трёх основных частей: наборно-печатного блока, блока ключевых колёс и барабана с комбинационными линейками.

Наборно-печатный блок был предназначен для установки (набора) букв открытого текста на индикаторном диске и печатания соответствующих букв шифротекста на бумажной ленте. Буквы открытого текста набирались напротив специально нанесённой чёрточки, другая чёрточка позволяла считать букву шифротекста с воспроизводящего диска.

Кинематически наборно-печатный блок был расположен полностью на отдельной оси, связанной путём шестерневой передачи с барабаном, несущим комбинационные линейки. Нумерации букв на индикаторном и воспроизводящем дисках были взаимнообратными, что позволяло реализовать шифр Бофора.

Шифромашина приводилась в действие мускульной силой человека путём проворачивания специально предназначенной для этого рукоятки на один оборот. Рукоятка находилась на одной оси с барабаном (обеспеченным расположенными на нём запрограммированными подвижными комбинационными линейками), который при шифровании одной буквы делал полный оборот. Во время вращения барабана специальный зуб приводил к вращению блока ключевых колес на одну позицию.

Блок ключевых колес состоял из шести колёс с такими периодами вращения:

— 26 символов с угловыми положениями, соответствующие буквам латинского алфавита от А до Z;

— 25 символов — от А до Z, за исключением W;

— 23 символу — от А до X, за исключением W;

— 21 символ — от А до U;

— 19 символов — от А до S;

— 17 символов — от А до Q.

Так же, как и в предыдущих моделях, на каждом колесе располагались штифты. Но, в отличие от «С-35» и «С-36», выдвинутый вправо штифт был «рабочим», а влево — «нерабочим».

Барабан с линейками состоял из 27 линеек с двумя роторами на каждой линейке. Аналогично шифромашине «С-38», роторы были подвижными и могли быть или «рабочими», или «нерабочими». Функционирование американской шифромашины «М-209» повторяло логику работы шведской «С-35».

Сообщения, шифруемые с помощью «М-209», распечатывались на бумажной ленте в виде пятизначных групп. Потом они передавались по радио и расшифровывались на приёмном конце с помощью другой такой же машины.

В июне 1935 года руководитель «SIS» Уильям Фридман и криптолог Фрэнк Роулет разработали концепцию каскадного соединения групп роторов. Вращение одного ротора после шифрования очередного символа, оказывало влияние на движение остальных роторов. Другие роторы были заранее установлены так, чтобы характер их вращения, после того, как первый ротор из группы вращался, был прерывистым. Таким образом, в результате предыдущего действия электрического тока и регулярных/прерывистых движений создавалась серия вариаций замен букв в окончательном шифротексте.

Между тем криптослужба ВМФ «Ор-20-G» также занималась поиском шифромашины, в которой использовался бы проволочный шифровальный ротор Хэберна, но которая была бы более приспособлена к суровой погоде, боевым условиям и другим неблагоприятным факторам.

Поэтому в октябре 1935 года Фридман передал подробности каскадного процесса криптологу ВМФ лейтенанту Джозефу Венджеру. Без ведома Фридмана и Роулета Венджер и руководитель «Ор-20-G» Лоуренс Сэффорд приступили к обсуждению, сможет ли ВМФ изготовить многороторное устройство. К концу 1930-х годов, после консультаций с компанией «Teletype Corporation», электрическая шифровальная машина «ЕСМ Mark II» стала реальностью.

Машина имела пятнадцать роторов, размещённых тремя группами: пять шифрующих роторов (в заднем ряду), пять управляющих (в среднем ряду) и пять индексных (в переднем ряду). Набранные на клавиатуре буквы открытого текста превращались в импульсы электрического тока. Импульсы поступали на управляющую группу (среднюю), а затем через ряд контактных точек на индексную (переднюю).

Эти две группы роторов управляли вращением шифрующих роторов в заднем ряду. Пять шифрующих и пять центральных роторов были больше по размеру и имели по 26 электрических контактов на каждой стороне, причем каждый контакт представлял букву алфавита. Пять индексных роторов были меньше и имели на каждой стороне всего по 10 контактов.

Три из пяти управляющих шифровальных роторов, находившихся в центре (№ 2, 3 и 4), двигались с заданной скоростью. Управляющий ротор № 3 назывался быстрым ротором; при введении с клавиатуры какой-нибудь буквы он вращался на один шаг вперёд. Ротор № 4 назывался средним и перемещался на одну позицию вперёд лишь после того, как ротор № 3 делал полный оборот.

Управляющий ротор № 2 был самым медленным и вращался на один шаг вперёд, только когда полный оборот делал ротор № 4 (26 оборотов для 26 контактных точек). Управляющие роторы № 1 и № 5 не двигались. Передние 5 индексных роторов устанавливались только в отверстиях индексной группы в заранее оговоренном порядке один раз в день (например, 4, 1, 5, 2, 3).

Для передачи импульсов тока от клавиатуры могли быть записаны только четыре контакта на первом управляющем роторе. Контакт между последним проволочным ротором из управляющей группы и первым индексным ротором осуществлялся с помощью девяти групп соединений, причём каждая группа включала от одного до шести проводов.

В некоторых модификациях один из контактов индексного ротора не использовался. Десять исходных контактов последнего индексного ротора присоединялись попарно к пяти электромагнитам, которые записывались для приведения в действие шифрующих роторов, и от одного до четырёх шифровальных роторов двигались при наборе на клавиатуре каждой буквы.

В инструкции по эксплуатации «ЕСМ», озаглавленной «SIGQZF», а также её исправленных и переделанных редакциях под номерами 2 и 3, для «Mark II» были указаны списки ключей и расположений роторов для дешифровки. Шифровальщик и дешифровщик должны были учитывать, что один раз в день индексные роторы устанавливались в новом положении (изменялся порядок роторов) — так происходило на протяжении всей Второй Мировой войны.