...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь

Попов Георгий Леонтьевич

т. е. без переноса суммы двух единиц в старший разряд. (Знак "плюс в кружочке" не даст спутать это правило с рассмотренным ранее на с. 26.) Такое сложение называется "поразрядным", или "по модулю 2".

Итак, произведем шифрование нашего секретного текста:

Если

кто-нибудь попытается расшифровать засекреченный текст, пользуясь кодом МТК-2, то в результате получится непонятное слово "айвыш". Это слово (а точнее, соответствующая ему комбинация цифр 0 и 1) передается по линии связи.

Для восстановления исходного текста нужно принятую последовательность 0 и 1 снова "поразрядно" сложить с тем же случайным ключом:

Случайный ключ для каждого сообщения нужно выбирать новый, тогда возможность дешифровки секретного текста кем-либо посторонним будет исключена. Действительно, если известна лишь сумма с = а + b, то невозможно найти одно слагаемое, не зная другого.

Технически реализовать указанное засекречивающее устройство несложно, поскольку сумматоры "по модулю 2" разработаны и выпускаются в виде типовых микросхем для устройств связи и компьютеров.

Прошло вот уже более 150 лет со дня изобретения электрического телеграфа. И хотя телеграфные аппараты все это время непрерывно совершенствовались, до сих пор незыблемым остается один принцип: буквы, десятичные цифры, другие знаки и символы представляются с помощью всего двух цифр — 0 и 1, которые затем материализуются в виде импульсов электрического тока, распространяемых по проводам или в пространстве.

Этот принцип используется не только в телеграфии. В диалоге человека с компьютером, первый с помощью клавиатуры выполняет аналогичную операцию: переводит буквы, цифры и другие знаки в хорошо "понимаемый" компьютером двоичный код и затем в серию импульсов электрического тока, передаваемых по кабелю связи в компьютер.

Волшебный шкафчик

— Может, сам, когда спала я.

Ты в комод без спросу лазил?

Может, вытащил закладку

Ты из святцев для потехи?

— Нет, в комод я твой не лазил.

Не таскал твоей закладки.

А. Н. Плещеев

Пожалуй, немногие знают сегодня значение слов "комод" и "святцы". Между тем, в не столь далекие времена единственными печатными источниками информации в домах простых людей были книги религиозного содержания. И хранили их в самом надежном месте: прочном деревянном шкафу — комоде.

Неужели в век стремительного развития науки и техники шкафы так и останутся единственным хранилищем печатного слова? Поспешим успокоить читателя. Не в будущем, а уже в настоящем на смену громоздким

книжным "бабушкиным комодам" пришли миниатюрные "электронные шкафчики".

Но прежде чем говорить об информационной емкости такого "электронного шкафа" и предсказывать его будущее, познакомимся с тем, как устроены его "полки" и как "укладывается" на них текст, состоящий из букв, слов, предложений.

В главе "Искусство шифрования" описано чудесное превращение буквенного текста в закодированную последовательность цифр, как десятичных (0, 1, 2…., 9), так и двоичных (0 и 1). Запоминать же и хранить цифры намного проще, чем буквы и слова, хотя бы потому, что цифр существенно меньше.

Сколько раз, пользуясь услугами такси, мы, прежде чем расплатиться с водителем, бросаем взгляд на счетчик. Между тем счетчик такси как раз и является простейшим механическим устройством для запоминания и хранения цифровой информации. Она записывается в него автоматически без участия водителя или пассажира в зависимости от пройденного машиной расстояния. При остановке такси информация в счетчике сохраняется как угодно долго. Водитель такси может "стереть" ее, повернув специально предназначенный для этого ключ, и подготовить счетчик для автоматической записи последующей информации.

Автолюбителям хорошо знаком несложный прибор, который крепится на присоске в кабине машины и позволяет "запомнить", сколько бензина залито в бак или сколько километров пути пройдено, скажем, к моменту очередной поездки. Следует только установить, вращая зубчатые колесики, необходимые цифры в окошечках прибора. Ясно, что этот прибор — простейшая механическая память. "Запись" новой информации и "стирание" старой осуществляются в приборе "вручную". Запоминание цифры происходит за счет установки зубчатого колесика в нужном положении, а индикация хранящейся в памяти цифровой информации производится путем выставления при вращении колесика соответствующей цифры в окошечке.

Если воспользоваться шифровальной таблицей на с. 31 и закодировать слово "омега", получится следующий десятичный код: 06 30 16 33 10. Чтобы запомнить данное слово, потребуется механическая "память" из десяти зубчатых колесиков. Для запоминания же любой из десяти цифр каждое колесико должно иметь десять зубцов и принимать десять фиксированных положений.

В факельном, а позднее электрическом телеграфе каждая буква слова ОМЕГА заменялась 5-разрядным двоичным кодом, например: 00011 00111 10000 01011 11000. Теперь число зубчатых колесиков в механической памяти возрастет до 25. Вместе с тем каждое колесико будет иметь всего два фиксированных положения: одно из них будет "помнить" цифру 0, другое — цифру 1.

В повседневной жизни мы на каждом шагу встречаемся с механическим устройством памяти, имеющим два фиксированных положения. Выключая или включая свет, мы устанавливаем выключатель в одно из фиксированных положений. Можно выключенное состояние сопоставить с цифрой 0, а включенное — с цифрой 1. Незажженная или горящая лампочка указывает, в каком состоянии (0 или 1) находится выключатель.

Группа из пяти выключателей с лампочками позволяет "запомнить" только одну букву, представленную в 5-разрядном двоичном коде. Для запоминания слова из пяти букв (например, ОМЕГА) потребуется уже пять таких групп. "Набрав" на выключателях нужное слово, можно отключить общий рубильник, при этом информация в такой электрической памяти не исчезнет: она сохранится в положениях выключателей. Стоит только включить общий рубильник и можно прочитать на индикаторах (лампочках) текстовую информацию, записанную с помощью "магических" цифр 0 и 1.