Предлагаемая вашему вниманию статья является первой из цикла публикаций по истории создания отечественной документирующей техники предварительного и линейного шифрования. Большинство фактов, изложенных в материалах этого цикла, с которым мы планируем знакомить читателей на протяжении всего 2006 года, прежде не публиковалось в открытой печати. Первая статья посвящена истокам создания научно производственной структуры по разработке и выпуску техники особой секретности.
Все, что касается криптографии, во все времена, за рубежом и в нашей стране, держалось в секрете. В полной мере сказанное относится к шифровальным машинам и к любой информации о них. На начальной стадии появления серийно изготовляемых электромеханических шифровальных машин они были отнесены к технике особой секретности, и даже инструкции по их эксплуатации приравнивались к информации по шифрам. Такой порядок был оправдан, поскольку не только наличие самой шифровальной машины, но и любая информация о ней позволяла дешифровальщикам вскрывать перехваченные криптограммы, выявлять ключи и длительное время читать секретные сообщения противника. Разумеется, во многом этому способствовала слабость (по современной оценке) самих ключей, которые к тому же менялись редко, а порой даже использовались повторно, например, в далеко удаленных друг от друга сетях шифрованной связи.
Кроме того, первоначальные конструкции шифровальных машин были сравнительно просты, что позволяло математически определять алгоритмы преобразования шифру
емых знаков, отталкиваясь от какой-либо точки отсчета, предположим, взятой наугад, а затем последовательно определять алгоритмы преобразования всех остальных знаков криптограммы. Конечно, для дешифрования конкретной криптограммы необходимо было знать ключи, определяющие начальные установки шифратора, и все-таки знание алгоритма шифрования в целом уменьшало время и объем криптоанализа, что было также нежелательно для шифрующей стороны.
Впрочем, позднее, когда криптографы стали разрабатывать и внедрять в эксплуатацию конструкции, реализующие более сложные машинные шифры, ввели в регламент замены ключей жесткие ограничения времени их использования, а также категорический запрет повторного использования ключа в любой другой системе шифрованной связи, информация о шифровальных машинах все равно продолжала оставаться засекреченной. Причем такое положение дел сохранялось несмотря на то, что при конструировании каждой шифровальной машины разработчики всегда учитывали и учитывают вероятность ее захвата противником в процессе боевых действий. Так что же - опять банальная перестраховка, зачастую свойственная "органам"? Отнюдь. Наличие у противника "чужой" шифровальной машины позволяло дешифровальщику, создав математические или натурные модели "антишифратора", используя весь накопленный арсенал средств и методов криптоанализа, а также новейшие приемы дешифрования, пытаться выявить ключи и прочесть перехваченные криптограммы. И тем не менее это - хотя и очень важный, но всего лишь первый шаг на длинном пути, который проходит дешифровальщик, чтобы добиться положительного результата, достигаемого, к слову, далеко не всегда. Поэтому для такой специфической и "деликатной" науки, как криптография, характерным и вполне естественным выглядит желание противоборствующих сторон исключить утечку любой информации, которая может послужить "зацепкой" для дешифровальщиков.
Именно этот подход и был положен в основу общей стратегии обеспечения информационной безопасности при использовании электромеханических шифровальных машин, вплоть до самого факта наличия и эксплуатации таковых. Поэтому на всем протяжении их использования на действующих шифрованных связях, помимо самой техники и документации по ее эксплуатации и пользованию, засекречивались сведения о конструкторских бюро и заводах, разрабатывающих и выпускающих специальную технику, об их дислокации, производственных мощностях, объемах выпуска и другие данные.
| | 
"Энигма" Артура Шербиуса, патент США № 1675411. Фигуры 2 и 3 схематически показывают коммутацию дисков
|
Например, при изготовлении немецкой "Энигмы" в каждом территориально автономном цехе выпускалась только одна деталь, специфичная для шифровальной машины. Особо охранялся сборочный цех, а контингент рабочих тщательно подбирался службой безопасности.
Еще дальше пошли американцы. При изготовлении шифровальной машины "М-209" на завод, где осуществлялась ее сборка, детали поступали вообще с других предприятий.
С течением времени большинство известных схем и конструкций, обеспечивающих электромеханическим шифраторам криптографическую стойкость, были изучены и тщательно проанализированы с помощью математики, интуиции, натурного макетирования, а позднее и супермощной вычислительной техники [8, 9, 10, 17]. Эти работы велись постоянно и непрерывно, в результате чего накапливалась необходимая статистика, совершенствовался специализированный инструментарий дешифровальщиков и методики криптоанализа. Все это помогало более глубоко понять опасность существующих и потенциальных слабостей действующих электромеханических шифраторов, снижавших криптографическую стойкость последних вплоть до опасного уровня.
В серийно выпускаемых шифровальных машинах обнаруженные недостатки оперативно устранялись в процессе изготовления изделий на заводе, а для устранения их на местах эксплуатации формировались бригады заводских специалистов, которые выезжали в места дислокации шифровальных органов. В случае когда доработки были несложными, эксплуатация, как правило, справлялась силами своих ремонтных служб. Если же возможность исправления конструкции или схемотехники в действующих шифровальных машинах исключалась, то есть была невозможна по каким-либо причинам, для нейтрализации недоработок вводились организационные мероприятия. Таким образом, эксплуатация электромеханической шифровальной техники продолжалась, поскольку на какое-то время вновь обеспечивался необходимый уровень информационной безопасности.
К концу 70-х годов прошлого столетия криптографы пришли к выводу, что дальнейшее совершенствование электромеханических шифраторов не сможет обеспечить возрастающие требования к криптографической стойкости (за исключением шифровальных машин с внешним носителем шифра). Поиск наиболее эффективных криптографических схем с использованием достижений электроники, который велся с конца 50-х годов, вступил в интенсивную заключительную фазу, в результате чего в шифровальных машинах появились электронные шифраторы с использованием интегральных микросхем разной степени интеграции. В связи с этим, в конце прошлого века большинство электромеханических шифровальных машин постепенно были сняты с производства, а затем выведены из эксплуатации и утилизированы.
Спустя некоторое время в зарубежной, а позднее и в отечественной литературе стали появляться публикации о зарубежных электромеханических шифровальных машинах, вплоть до описаний принципов их действий и фотографий. При этом аналогичных публикаций о советской шифровальной технике (также устаревшей и также снятой с эксплуатации) до сих пор не было. Отсутствие информации по этому вопросу создает ложное впечатление, что шифровальное дело в России в части автоматизации сложнейших процессов шифрования безнадежно отстало от передовых стран мира. На самом деле это не соответствует действительности.
Более того, существующий пробел в истории отечественного специального приборостроения, как части истории страны, незаслуженно обедняет ее в целом, так как создание в 30-е годы в Ленинграде отечественной шифровальной техники и организация ее промышленного производства являются достижениями национального уровня. Это следует знать и гордиться нашими предшественниками. Помимо этого, собственный путь эволюционного развития отечественных шифровальных машин также представляет историческую ценность, особенно в сравнении с достижениями передовых в этой области стран того времени.
С учетом реалий конца 90-х годов прошлого века и вышеизложенным, у нас появилась возможность рассказать читателю о некоторых моментах малоизвестной истории создания первых советских машин предварительного шифрования. История эта интересная и достойная того, чтобы ее знали более полно не только участники прошлых событий, но и те, кто пришел им на смену, а также люди, интересующиеся историей отечества.
Уже только то, что советская шифровальная аппаратура была разработана "с чистого листа" практически за два года, а на организацию ее серийного производства ушло менее года, является уникальным случаем в мировой практике, особенно с учетом общего состояния промышленности страны в 30-е годы ХХ века. Горстка специалистов, преодолев технические и организационные трудности, вложив в создание машины все свое умение, изобретательность, знания, физическую и нравственную силу, совершила подвиг. Необходимо обратить особое внимание на то, что такое могли совершить только люди, которые пошли на это добровольно, и осознавая, что значит для государства наличие отечественной шифровальной техники, считали ее создание своим гражданским долгом.
Эта история позволяет также понять, как страна, еще не восстановленная после разрушительной гражданской войны, смогла решить проблему не только создания отечественной шифровальной техники, а и организовать ее промышленный выпуск. Необходимо отметить, что решение такой проблемы по плечу не каждой, даже развитой стране. Ведь для этого, помимо наличия необходимого количества специалистов по криптографии (причем специалистов высшего класса, в шутку называемых в узких кругах "звездочетами"), нужны были высококлассные конструкторы, инженеры, технологи, организаторы производства, рабочие высокой квалификации. Требовалось специализированное хорошо оснащенное производство, специализированные контрольноиспытательные станции, лаборатории, самое совершенное диагностическое оборудование и пр. Вне завода необходимо было построить целую отрасль, обеспечивающую эксплуатацию шифровальных служб необходимой документацией (ключами разных видов, инструкциями, положениями, регламентами и другими необходимыми документами). Одним словом, государство, решившееся на создание своей шифровальной техники, способной противостоять лучшим дешифровальщикам мира, должно обладать высоким потенциалом научных, организационных, технических и производственных возможностей.
Располагал ли СССР всем перечисленным в тот период? Мы ответим на этот вопрос позднее.
В истории криптографии упрощение процедуры ручного шифрования путем механизации процесса преобразования информации с давних пор интересовало многих специалистов. Пытливые умы изобретателей неоднократно пытались решить эту проблему. Недостатка в предложениях не было, но лишь немногие смогли оставить в истории заметный след и заложить фундамент для будущей механизации, а затем и автоматизации шифровального дела.
Попытки упростить ручное шифрование начинались с изобретения простейших приспособлений и устройств (специальных таблиц, решеток, механических устройств в виде дисков, размещенных один в другом, шифровальных линеек и т. п.). Первое место среди приспособлений для шифрования, несомненно, занимает "дисковый шифр", изобретенный Т. Джефферсоном в конце XVIII века. Принцип этого изобретения не нашел применения в тот период, но впоследствии послужил толчком к созданию самых распространенных в мире дисковых шифраторов сперва механических, а затем и электромеханических, которые появились в шифровальных машинах в начале XX века [1-6].
Толчком к необходимости автоматизировать процесс шифрования послужили технические достижения конца ХIХ века, такие как телеграф, телефон и радио, при использовании которых для передачи криптограмм удалось существенно повысить оперативность шифрованной связи. Однако при этом упростился перехват передаваемых таким образом сообщений, что, в частности, наглядно проиллюстрировала практика Первой мировой войны. Потребовавшееся в связи с этим усложнение шифров в еще большей степени затруднило ручную работу шифровальщиков, поэтому несмотря на увеличение скоростей передачи информации, оперативность шифрованной связи в целом снова стала сокращаться [10, 14]. Стало очевидным, что только механизация процесса шифрования может решить проблему повышения оперативности. Именно этим объясняется факт практически одновременного изобретения шифровальных машин в разных странах в первые годы после окончания войны.
Конструированию первых шифровальных машин предшествовал период разработки так называемых "машинных" алгоритмов преобразования информации, которые могли быть реализованы механическими, а затем и электромеханическими устройствами. При разработке таких алгоритмов криптографы использовали опыт телеграфии (в частности, первоначально ими широко использовался пятиэлементный код Бодо).
На этапе создания первых шифровальных машин наиболее часто использовались шифраторы, в которых преобразование текста реализовывалось: O наложением на открытый (или уже преобразованный по несложному алгоритму текст) внешнего шифра, представлявшего собой случайную равновероятную гамму;
O многоразовой заменой знаков открытого текста сдвигаемым по заданному закону алфавитом с периодом, равным модулю шифрования;
O наложением на открытый или уже преобразованный текст, как и в первом случае, гаммы, но уже псевдослучайной, вырабатываемой самой шифровальной машиной. Из изобретателей шифровальных машин начала ХХ века стоит упомянуть наиболее известных.
- Гилберт Вернам (США). Изобрел шифровальную машину с внешним носителем шифра (1919 г.), но не смог решить проблему получения случайной равновероятной гаммы. Один из первых авторов линейного шифрования. Изобрел шифрующую приставку к телеграфному аппарату "Бодо".
- Хуго Александр Кох (Голландия). Изобрел секретную пишущую машинку (1919 г.). Реализовать свой патент не смог. В машине был использован шифратор, состоящий из трех подвижных дисков и штепсельного коммутатора.
- Арвид Герхарт Дамм (Швеция). Получил шведский патент на шифровальную машину механического типа (1919 г.). Создал несколько механических дисковых шифровальных машин (А-1, А-2) и электромеханическую дисковую шифровальную машину В-1. После его смерти в 1927 году, Б. Ц. В. Хагеллин присоединил компанию Дамма к своей.
- Артур Шербиус (Германия). Автор широко известной шифровальной машины Второй мировой войны - "Энигмы-М" для ВМФ и ее модификации "Энигмы-С" для сухопутных войск. При разработке "Энигмы" А. Шербиус использовал свои идеи (патент 1923 года), идеи А. Криха и идеи Х. Коха, который в 1927 году передал ему права на свой патент. В 30-е годы германские вооруженные силы и службы безопасности стали оснащаться этими шифровальными машинами различных модификаций.
- Борис Цезарь Вильгельм Хагеллин (Швеция). Самый продуктивный из всех изобретателей шифровальных машин. Начиная с 1926 года изобрел и реализовал несколько шифровальных машин различных типов. Среди них были модели с печатью на ленту и модели для линейного шифрования [6, 7, 16, 18].
ДАЛЕЕ
