Американская криптология (История спецсвязи) - Гребенников Вадим Викторович. Страница 17

Завершающий этап войны ознаменовался для «SSA» новыми организационными изменениями. В начале 1944 года в результате проведённой реорганизации в нём были созданы четыре отдела: разведывательный, безопасности связи, вспомогательный, комплектования и подготовки личного состава. В декабре того же года Агентство было передано в оперативное подчинение Управлению военной разведки, при этом административное руководство Агентством осталось за Начальником войск связи Армии США.

5. Первые шифровальные машины

Первым разработчиком шифровальных машин в США был Эдвард Хэберн (Edward Hugh Hebem) (1869–1952). После того, как ему в 1906 году исполнилось сорок лет, он проявил большой интерес к криптологии. С 1912 по 1915 год Хэберн подал несколько патентных заявок на разные шифровальные устройства. Сначала Хэберн создал шифросистему, в которую входили две электрических печатных машинки, соединённых между собой 26 проводами.

Когда нажималась какая-нибудь клавиша на одной машинке, это приводило к тому, что на другой печаталась буква шифротекста. Поскольку провода оставались присоединёнными к тем же контактам на протяжении всего периода времени, в течение которого набирался открытый текст, то шифрование осуществлялась методом простой одноалфавитной замены. Несмотря на явные недостатки этого метода шифрования, изобретение Хэберна было очень значимо тем, что превращение открытого текста в криптограмму осуществлялось с помощью импульсов тока, которые посылались по электрическим проводам.

В 1917 году Хэберн сконструировал более сложное дисковое шифровальное устройство, в котором для перемешивания алфавитов использовались шифровальные роторные колеса.

Роторное колесо представляло собой небольшой диск, сделанный из электроизоляционного материала. На каждой стороне этого диска располагались по окружности на равном расстоянии друг от друга 26 электрических контактов, каждый из которых соответствовал одной из 26 букв латинского алфавита. Каждый контакт на одной стороне колеса был соединён проводом (более-менее случайно) с одним из контактов на другой стороне колеса.

Когда электрический импульс поступал на контакт, соответствующий букве «А» на одной стороне колеса и соединялся с контактом буквы «М» на другой его стороне, это можно было рассматривать как замену буквы «А» на букву «М». Для ввода букв, как правило, использовалась клавиатура обычной печатной машинки, а результат шифрования или воспроизводился печатным устройством, или засвечивался на световом табло, которое содержало 26 буквенных символов.

Если после шифрования первой буквы ротор проворачивался на один шаг от своей изначальной позиции, то итоговый результат простой замены полностью менялся, потому что на один шаг сдвигались и все провода в роторе (в первой машине Хэберна ротор при шифровании каждой буквы сдвигался на один шаг). Поскольку шагов (позиций) было всего 26, то по мере вращения колеса при шифровании первых 26 букв текста появлялось 26 разных шифровальных алфавитов.

После того, как первые 26 букв были зашифрованы, ротор опять возвращался в исходное положение и последовательность алфавитов повторялась. С криптографической точки зрения, такое повторение было недостатком, потому что оно наступало после шифрования слишком малого количества букв исходного текста. Чтобы усложнить процесс шифрования, стали соединять в ряд несколько роторов.

Если, например, использовали три ротора, то электрический импульс проходил при шифровании по очереди через каждый из них, и на каждый ротор приходилось по 26 возможных позиций. Таким образом трёхроторное устройство было способно создать 26x26x26=17576 разных шифровальных алфавитов. После того, как была зашифрована каждая буква исходного текста, можно было выбрать новый алфавит путём перестановки одного или более имеющихся роторов так, чтобы изменить переплетение проводов, по которым проходил ток. Хэберн построил машины с четырьмя и пятью роторами. Один из роторов участвовал в работе при шифровании каждой буквы, потому назывался «быстрым» ротором.

Другой ротор вступал в работу только один раз в течение каждого оборота «быстрого» ротора и назывался «средним» ротором. «Медленный» же ротор вступал в работу один раз за период вращения «среднего» ротора.

Таким образом машина Хэберна могла порождать огромное множество шифровальных алфавитов, причём для шифрования каждой новой буквы исходного текста использовался полностью новый алфавит. Более того, роторы в машине могли, при желании, выниматься и переставляться в произвольном порядке. Ещё одной переменной величиной при шифровании какого-либо сообщения этой машиной было изначальное положение роторов.

В начале 1921 года Хэберн прибыл в Вашингтон, связался с представителями службы связи американского ВМФ и продемонстрировал им собственное изобретение, одновременно направив свою первую заявку на шифродиск в вашингтонское патентное бюро. «У нас долгое время безуспешно пытались, — вспоминал позже тогдашний начальник службы связи ВМФ, — внести радикальные изменения в систему обеспечения секретности военных коммуникаций.

И вот появился господин Хэберн с Западного побережья и принёс нам свою машину. Мы были поражены, когда он продемонстрировал то, что она может делать, и сразу же захотели заказать несколько таких машин для нашего флота».

В 1921 году Хэберн учредил фирму «Электрический код Хэберна» (англ. Hebem electric code), которая стала первым производителем дисковых шифраторов в США. Получив необходимую поддержку от ВМФ, а также думая (вполне справедливо), что его изобретение является шифровальным устройством будущего, он стал активно продавать акции своей фирмы, чтобы собрать необходимый капитал.

«Хэберн электрик код» владела десятками патентов во всем мире. Причем не только на дисковый шифратор, но и на многие другие передовые для своего времени устройства, такие как электрические печатные машинки и указатели направления движения для автомашин. Поэтому Хэберн без особого труда продал акции своей фирмы на астрономическую в те времена сумму приблизительно в один миллион долларов.

В 1922 году на деньги, полученные от продажи акций, Хэберн приобрёл механические мастерские, чтобы наладить в них производство штампов, литейных форм и шаблонов для дисковых шифраторов. Выступая перед сотрудниками своей фирмы, Хэберн заявил: «Мы очень близки к большому финансовому успеху благодаря нашим изобретениям в сфере шифровальных машин, и поэтому необходимо подготовиться к тому, чтобы заняться этим бизнесом на постоянной основе».

21 сентября началось строительство трёхэтажного дома. В соответствии с планами Хэберна под крышей этого дома должны были впоследствии разместиться полировальный, инструментальный и сборочный цеха, а также ряд других производств, необходимых для налаживания массового выпуска дисковых шифраторов.

К концу 1922 года было наконец закончено строительство грандиозного предприятия по производству дисковых шифраторов. Его стоимость перевалила за 380 тысяч долларов, что в полтора раза превысило первоначальную смету. Сначала руководство американского ВМФ с большим вниманием отнеслось к достижениям Хэберна, однако во время испытания стойкости предложенного шифра криптологу Уильяму Фридману удалось «взломать» его.

В 1923 году была создана авторитетная комиссия квалифицированных экспертов-криптологов ВМФ для рассмотрения дискового шифратора Хэберна. После недолгих размышлений эта комиссия единогласно порекомендовала принять машину на вооружение, но только после её усовершенствования.

Несмотря на это, доходы «Хэберн электрик код» оказались значительно ниже расходов на строительство, и весной 1924 года фирма не смогла рассчитаться по своим долговым обязательствам. В ходе начавшейся реорганизации Хэберн был снят с должности президента. 30 апреля состоялись собрания разъярённых акционеров, которые требовали привлечь Хэберна к криминальной ответственности за то, что он торговал акциями своей фирмы по три-пять долларов за штуку вместо установленной американским законом цены в один доллар.