Американская криптология(История спецсвязи)
Шрифт:
Шифрование производилась таким образом. Перед его началом диски устанавливались в начальные условные положения (например, LB). Потом шестерни соединялись, и с помощью кнопки диск вращался до тех пор, пока в верхнем окне не появлялась первая буква открытого текста. С окна под ним выписывалась первая буква шифрованного текста. Другие буквы шифровались аналогичным способом. Если буквы повторялись (например, АА), то диск делал полный оборот, поэтому в шифротексте этой паре отвечали пары из разных знаков (например, 8В).
Расшифрование осуществлялось в обратном порядке. Буквы шифрованного текста устанавливались по нижнему окну,
– количество знаков в алфавите шифротекста (33) было больше количества букв в алфавите открытого текста (26);
– шифрование буквы открытого текста зависела от того, какой была предыдущая ей шифруемая буква.
Предложение Уодсворта заслуживало внимания, несмотря на то, что недостатком шифра была его особая чувствительность к неточностям (типа замены и пропуска знаков в шифротексте). Искажённая или пропущенная буква делала весь последующий текст при дешифровке непонятным. Однако исторический отказ от предложенной системы шифрования был связан с другими обстоятельствами.
В эти годы господствовали так называемые «ручные шифры», применение которых не требовало специальных приспособлений. Эти шифры были хорошо усвоены, им верили и их хорошо знали, в связи с чем предложение Уодсворта порождало лишние «заботы».
В начале XIX века американец Плини Чейз (Pliny Chase) предложил модификацию известного шифра Полибия (см. таблицу).
Ключом шифра был порядок расположения букв в таблице. При шифровании координаты букв выписывались вертикально. Например, слово «UKRAINE» можно записать как двухстрочный цифровой шифротекст:
1 3 3 1 3 1 2
2 2 6 3 9 6 6
Чейз предложил ввести еще один ключ: заранее оговоренное правило преобразования нижней строки цифр. Например, число, определённое строкой, умножалось на 9: 2263966х9=20375694, после чего получался новый шифротекст:
1 3 3 1 3 1 2
2 0 3 7 5 6 9 4
Эта двухстрочная запись опять превращалась в буквы по указанной выше таблице, при этом первое число «2» определяло букву первой строки «U», затем «10» превращалось в «» и т. д. В результате получаем такой шифротекст: USWORPM.
Шифр Чейза был более стойким, чем шифр Полибия, однако распространения он не получил. Его недостатками были значительное осложнение процесса зашифрования-расшифрования и особая чувствительность к ошибкам (искажение в шифротексте).
Во второй половине XIX века произошла революция в военном деле. Появились новые средства вооружённой борьбы (паровые корабли, нарезные артиллерия и стрелковое оружие), коммуникаций (железная дорога) и связи (телеграф). Появление телеграфа заметно повлияло на развитие криптологии.
Одной из войн, в которой были широко применены перечисленные новинки, стала гражданская война в США (1861–1865) между жителями Севера (далее – федералы) и Юга (далее – конфедераты). Победу в этой войне одержали федералы, что в результате привело к созданию США в их современном виде. В этой победе заметную роль сыграло преимущество федералов в криптологических методах.
В то время для передачи сообщений уже широко использовался телеграф. Чтобы телеграфист мог легко читать передаваемый текст, шифротексты должны были быть максимально приближены к обычным открытым текстам. При передаче шифротекстов, представлявших собой хаотический набор букв, телеграфисты делали многочисленные ошибки, что существенно осложняло последующую дешифровку.
Кроме того, ошибки возникали из-за сбоев в работе телеграфных аппаратов. Например, американскому аппарату «Морзе» были свойственны ошибки при передаче, в результате которых в тексте одна буква оказывалась лишней, или наоборот, одной буквы не хватало. В случае «хаотических» шифротекстов такие искажения нередко приводили к невозможности дешифровки.
Кроме телеграфа применялись и другие способы передачи информации, в частности, «флажковые» коды. В 1856 году офицер медицинской службы Альберт Майер (Albert Myer) (1828-80) предложил метод связи с использованием сигнальных флажков – флажковый семафор (англ. wig-wag).
Для обозначения разных букв использовались разные положения флажка, и таким способом солдаты передавали сообщение. «Флажковую» систему Майера применяли солдаты обоих сторон, как федералы, так и конфедераты. Для этого использовалась природная возвышенность. Если таких не оказывалось, то строились специальные вышки.
Теперь рассмотрим шифры, которыми пользовались федералы и конфедераты во время Гражданской войны в США. Наибольшее распространение у федералов имел шифр, включавший элементы кодирования и перестановки слов. Наиболее секретные слова текста заранее заменялись с помощью долгосрочного кода. Например, слово «COLONEL» заменялось на «VENUS». Аналогично, фраза «PRESIDENT OF USA» заменялась на слово «ADAM» и т. п. Замена на легко читаемые обозначения облегчала работу телеграфистов, передававших шифрованные сообщения.
Затем кодируемый текст выписывался по порядку слов в прямоугольник, содержавший определённое количество столбцов. Количество столбцов в открытом виде передавалось в зашифрованном тексте в виде какого-либо слова. Например, слово «GUARD», стоявшее в начале телеграммы, означало, что в прямоугольнике пять столбцов (количество букв в слове). Потом из полученного прямоугольника слова выписывались, например, по такому правилу: первый столбец – сверху вниз, второй – снизу вверх, третий – сверху вниз и т. п. В результате получался окончательный шифротекст, который и передавался телеграфом.
Этот шифр был предложен в 1861 году Ансоном Стейджером (Anson Stager), первым руководителем компании «Вестерн Юнион телеграф». После мобилизации он был назначен руководителем управления военного телеграфа в Огайо. Ещё до войны Стейджер предложил такой шифр для губернатора штата Огайо, который с успехом использовался последним в переписке со своими коллегами – губернаторами штатов Индиана и Иллинойс.
В 1862 году благодаря первому масштабному использованию телеграфа в военных целях шифр Стейджера начал применяться всей армией Севера. Опыт работы Стейджера на телеграфе, естественно, привёл его к системе, в которой шифротекст состоял, как и в новых телеграфных кодах, с обычных слов, гораздо менее поддавающимся искажениям, чем группы произвольно набранных букв.