Устройства шифрования Великобритании: английская сдержанность в каждой детали

    Криптография как искусство, искусство творить и создавать шедевры, влияющие на ход истории. История шифровальных устройств СССР, Германии, США, Японии… Пришла очередь ознакомиться с некоторыми криптомашинами Соединенного Королевства.



    Великобритания может похвастаться широким спектром производства различных устройств, начиная от механических роторных машин и заканчивая полностью электронными. На протяжении многих лет их разработкой занималась Правительственная служба связи (GCHQ), иногда в сотрудничестве с Агентством национальной безопасности США (NSA). К первой половине прошлого столетия вся важность создания и использования своих криптомашин была ясна как божий день: в 1926 году была создана специальная комиссия, целью которой являлось исследование и анализ уже существующих секретных систем шифрования (еще механических).

    Почему 1926 год? Да все просто, именно в этом году Германия впервые применила в военном деле шифровальные машины. Это стало своеобразным толчком для других стран в разработке и развитии собственных методов шифрования и дешифровки. Первенство в теоретических разработках машин принадлежит полякам и французам, англичане продолжили криптологический анализ после оккупации Польши и Франции.

    Typex


    Как прототип была взята уже существующая коммерческая версия немецкой Энигмы.



    Typex — электромеханическая роторная шифровальная машина, разработанная в Великобритании в 1934 году под руководством винг-командера O.G.W. Lywood и еще трех членов Королевских военно-воздушных сил (RAF). Как уже упоминалось, это был британский вариант машины Enigma. Прототип криптомашины был готов уже к 1935 году, в начале 1937 года в распоряжение Королевским военно-воздушным силам поступила первая партия машин Typex Mark I в количестве 30 штук. Позже устройство было усовершенствованно и свет увидела более универсальная Typex Mark II, она использовалась во времена Второй мировой не только военно-воздушным силам, но и сухопутными войсками, военно-морским флотом. Typex иногда указывается как «Type X» или «TypeX». Более поздние варианты машины известны как BID/08/2 и BID/08/3.

    Ознакомиться, так сказать воочию, с интересными экземплярами машин Typex можно в музее легендарного Блетчли-Парка (Великобритания). Хотя и существует несколько различных моделей машины Typex, более подробно рассмотрим Mark 23.

    Особенности Typex




    На передней панели находилась клавиатура, ничего не обычного: три ряда с клавишами плюс пробел. Сразу за клавиатурой находился роторный барабан (корзина), в котором размещались пять роторных колес. Клавиатура и роторная корзина — два элемента машины, являющиеся копией немецкой Энигмы. Был входной диск и рефлектор, на котором размещались пять роторов (два из них статические). Отличие от Энигмы — 5 роторов, а не от 3 до 5, усовершенствованная конструкция самих роторов. За корзиной с роторами размещался движущий механизм или исполнительный механизм. Двигатель запускал в работу машину и синхронизировал работу всех ее составляющих. Два больших черных цилиндра слева и справа — это принтеры для открытого текста и шифротекста соответственно. Текст печатался на бумажной ленте.

    32-контактный разъем слева от клавиатуры предназначался для подключения штепсельного коммутатора, что позволяло заменить рефлектор. Эта функция стала возможна в позднем варианте Mark 22, ее не было в оригинальной машине Mark II. 33-контактный разъем Jones справа от клавиатуры позволял подключить односторонний штепсельный коммутатор между клавиатурой и входным диском, как у Энигма.



    На рисунке приведена упрощенная схема, которая показывает, как работал скремблер машины Typex. Справа находился входной диск и рефлектор, каждый с 26 контактами. 5 роторных дисков помещались между рефлектором и входным диском, два правых ротора были статические (не поворачивались во время шифрования), остальные три приводились в движение ступенчатым механизмом, который аналогичен (но не идентичен) шаговому механизму Энигмы.


    Упрощенная электрическая схема Энигма


    Упрощенная электрическая схема Typex

    Роторные колеса


    Роторы Typex очень схожи с роторами немецкой машины Энигма. По всей окружности ротора — 26 букв и по 26 контактов с обеих сторон. Каждый ротор имел дисковое колесо, которое использовалось для изменения стартового положения и приводилось в движение с помощью зубчатого диска справа. Чтобы повысить надежность, каждый контакт был удвоен. 2 — статических ротора, хотя можно было привести их в движение вручную, и три подвижных. Для того, чтобы вызвать более частые повороты колес (нерегулярный степпинг), на колесах было несколько выемок (например 5, 7 и 9). Роторы обычно хранились в деревянном ящике.

    В настоящее время известны следующие модели Typex:

    • Typex Mark I
    • Typex Mark II
    • Typex Mark III
    • Typex Mark VI
    • Typex Mark VIII
    • Typex Mark 22 — BID/08/2
    • Typex Mark 23 — BID/08/3
    • CCM Mark III
    • Typex Mark X — Mercury

    Typex Mark III


    Typex Mark III можно рассматривать как портативную версию Typex Mark II. В ней использовались такие же роторы шифрования, как и в Mark II, да и внешний вид машин идентичен (особенно фронтальная часть).







    Машина была оснащена ручным управлением, но была возможность подключить привод с электродвигателем. За минуту обрабатывалось 60 символов, оператор печатал текст левой рукой, правой же рукой в это время крутил рукоятку. Сзади машины находился небольшой принтер с вращающейся печатающей головкой, которая выводила текст на 9,6 мм бумажную ленту.

    Typex Mark VI




    Typex Mark VI «уменьшенная» версия криптомашины Typex, управлялась с помощью электромотора, текст выводился непосредственно на бумажную ленту размером 9,6 мм. Сама машина меньше, чем Mark III, но при этом фронтальная часть длиннее, принтер крепился к правой стороне блока шифрования.



    Роторные колеса отличались от роторов других моделей Typex, их диаметр был меньше. Большой 32-контактный разъем Strowger слева от клавиатуры использовался для подключения внешнего блока питания.

    Typex Mark VIII




    О Typex Mark VIII известно мало, иногда попадается описание криптомашины Typex Mark II с прибором для пробивания на бумажной ленте отверстий, соответствующих знакам телеграфной азбуки Морзе. Хотя Typex Mark VIII из модельного ряда семейства Typex Mark II, она имела несколько другую механическую «компоновку».

    Корзина (барабан) с роторами была перемещена влево, это в свою очередь освобождало место для перфоратора, размещенного сразу же за клавиатурой.

    Typex Mark 22


    Typex Mark 22 — самая известная криптомашина семейства Typex. Использовалась Великобританией для обмена сообщениями на самом высоком уровне во время Второй мировой войны. В основе Typex Mark II плюс дополнительные штепсельные коммутаторы, установленные с обеих сторон клавиатуры.
    Крих взял не простую, а электрическую машинку, в которой клавиши и буквенные рычаги соединяются проводами с реле. Разорвав проводники и вставив между ними промежуточное звено — коммутатор, Крих получил возможность перепутывать провода в любом порядке простой перестановкой штепселей на внешней панели прибора. Главным секретом прибора было не его устройство, а ключ — расположение штепселей, известное только отправителю и адресату.
    Штепсельный коммутатор справа был вставлен между клавиатурой и входным диском, в том же месте, что и штепсельный коммутатор на Энигма. Однако, поскольку в нем использовались одиночные провода (по сравнению с проводными парами на Энигма), это позволяло совершать большее количество перестановок а, следовательно, обеспечивало лучшую защиту шифрования. Это делало Typex Mark 22 аналогом известной «Загадки». После взлома ключей Энигмы, помещения в Блетчли-Парк были оснащены «до предела» криптомашинами Typex Mark 22, которые применялись для расшифровки огромного количества немецких сообщений.

    Некоторые машины Mark 22 были модифицированы (Mark 23) для совместимости с американской криптомашиной SIGABA.

    Typex Mark 23


    Базой Typex Mark 23 являлась Typex Mark 22, она была немного модифицированная для использования в качестве Combined Cipher Machine (СCM). В CCM были добавлены четыре профиля (в виде коричневых стержней на фото) для роторной корзины, дополнительный разъем справа от клавиатуры.

    Mark 23 использовалась во время Второй мировой войны для связи с американцами, которые на своей стороне пользовались модифицированной криптомашиной SIGABA.

    Со стороны американцев и британцев была предпринята попытка создать вариант согласующего устройства, которое позволило бы обмениваться информацией применяя Typex на одной стороне, а по другую сторону использовать SIGABA. Combined Cipher Machine (СCM) — так было окрещено данное чудо техники. Что интересно, американцы были знакомы с критомашиной британцев, которая была бы модифицирована в СCM, в свою очередь британцы даже не догадывались о существовании SIGABA и понятия не имели какая криптомашина станет в основе американского варианта СCM.


    Американская SIGABA

    Так было создано два варианта ССМ, несмотря на то, что машины были совместимы в эксплуатации, по сути они были очень разными. Комплекты для переоборудования обеих машин были разработаны и поставлены NSA. После преобразования машины были оснащены пятью роторами SIGABA. Модифицированные машины начали использовать с ноября 1943 года и как известно никогда не были скомпрометированы.

    Portex BID/50/1


    Portex представляла собой британскую электромеханическую криптомашину, которая использовалась секретными службами Великобритании в 1940 и 1950 годах. Машина похожа на немецкую Энигму, правда в ее распоряжении было 8 роторов с 26 контактами каждый с нерегулярным степингом.



    Текст вводился по одному символу за раз, диск с алфавитом устанавливался слева на необходимую букву, при этом нужно было прокрутить рукоятку справа. Затем письмо вызывает электрический ток в барабан, начиная с самого левого колеса. Ток, который покидает колеса справа, используется для привода принтера, который установлен слева. Выход поступает на полосу (предварительно смоченную), которая выходит из машины слева.

    Помимо сходства с немецкой Энигмой, Portex позаимствовал некоторые черты шведско-швейцарских машин производства Hagelin. Конструкция принтера, алфавитного диска и счетчика символов (все они были установлены слева от роторов шифрования) похожи на портативные M-209 и C-446. Portex можно назвать гибридом между Hagelin M-209 и Enigma G.

    Криптомашина использовалась не только британскими службами, но также и канадской армией. Гражданская версия криптомашины выпускалась в корпусе черного цвета, военный вариант — в зеленом, кроме того был оснащен дополнительными командными кнопками. Впереди располагались восемь электрических шифраторов, которые механически перемещались при каждом нажатии клавиши. Слева находился принтер, диск для ввода текстом (кольцо с алфавитом) и счетчик. Позади роторов располагались несколько соленоидов для управления шаговым механизмом криптомашины. На данный момент как именно работал механизм, увы, неизвестно.

    Singlet BID/60


    Британская электромеханической криптомашина, была разработана и выпущена в Великобритании в конце 1949 или начале 1950 года. Она пришла на замену британской версии Combined Cipher Machine (CCM). У британского Singlet было 10 роторов (вместо 8) с 36 контактами, аналогичных роторам совместимой американской KL-7. Роторы, как сообщалось, совместимы с роторами KL-7, и могут использоваться в обеих машинах (из 10 ротор — восемь, два других будут пустышками). Устройство известно под кодовым названием BID / 60.



    На передней панели находилась обычная клавиатура с 29 клавишами и пробелом. Сзади располагалась съемный барабан (цилиндр) с 10 электрическими шифраторами. Справа впереди — рулон с бумажной лентой (5-битная). Согласно сохранившимся документам, криптомашина использовалась британской армией для связи с Австралией, Новой Зеландией.



    Роторы Singlet идентичны тем, которые использовались в американской KL-7 (1952 год). KL-7 была разработана Агентством национальной безопасности США (NSA), вполне вероятно, что роторы были совместным продуктом США и Великобритании. В любом случае, они были произведены в Великобритании компанией Egen Electric на острове Канву.

    Noreen BID/590




    Noreen — портативная автономная OTT шифровальная машина, разработанной в Великобритании в начале 1960 годов, ее использовали для дипломатических переговоров Британским Содружеством как замену (или дополнение) совместимой криптомашине Rockex. Noreen известна как BID / 590 или Mk-854M.



    Без внешнего устройства для подачи ленты габариты машины составляли всего 33 x 27,5 x 17 см, что делало ее одной из самых «маленьких» среди криптомашин, в которых применялся шифр Вернама. Она была совместима с Rockex, использовались те же 6-уровневые ленты для ключей, но, в отличие от Rockex, Noreen не могла производить вывод непосредственно на перфоленту. Зашифрованный (или расшифрованный) текст печатался на бумажной ленте (9 мм) при помощи роторного принтера, расположенного на передней панели устройства. Затем бумажные ленты наклеивали на чистые листы бумаги и перепечатывали на телепринтере.

    Noreen была произведена в 1960 годах в Великобритании, использовалась Министерством иностранных дел и по делам Содружества (FCO). Согласно договоренности технология криптомашины была отправлена в Канаду, здесь ее применяли в Управлении по внешним связям. Машина поставлялась в Австралию и Новую Зеландию, но только для конфиденциальной связи с Великобританией.

    Изначально Noreen была секретным криптографическим оборудованием, служила она до начала 1980, позже ее устройство было рассекречено.



    Noreen состояла из трех секций: клавиатуры спереди, механической части сзади и электронных схем. Машина запитывалась от аккумуляторного блока или блока питания,
    переключатель режимов работы MODE находился в правом верхнем углу: EN для кодирования, DE для декодирования. Машину можно было использовать как печатную машинку, установив переключатель в режим OFF.



    Внешнее устройство подачи бумаги обычно крепилось справа. Noreen имела всего два физических соединения, которые были расположены сзади машины. Фиксированный многожильный кабель черного цвета с 10-контактным разъемом на конце использовался для подключения аппарата к специальному аккумуляторному блоку TEMPEST. Имелся также 3-контактный разъем Bulgin для подключения переключателя на лентопротяжном механизма, он использовался для определения наличия в податчике ленты для кодирования или декодирования.





    На изображении выше сравниваются два формата лент с ключевой последовательностью. Справа — обычная 5-уровневая, слева — лента Rockex / Noreen (красного цвета), ей характерна «необычная» ширина, добавлен дополнительный шестой уровень. Для кодирования и декодирования использовались отдельные ленты. Они различались по цвету. В Великобритании лента для кодирования обычно шла зеленая, декодирующая лента была красной. В Канаде ленты были окрашены в желтый и красный цвета, соответственно. Клавиатура состояла из 32 клавиш (31 одна клавиша с буквами и пробел).



    Печатающее устройство




    Noreen выводила текст непосредственно на бумажную ленту, расположенную немного выше клавиатуры (перемещалась справа налево). Лента представляла собой узкие полоски бумаги шириной около 9,4 мм, аналогичные тайпленты использовались в американской M-209 и советской Фиалке. Полоска бумаги вставлялась горизонтально в держатель бумаги черного цвета (справа) и пропускалась через печатающую головку (слева). Печатающая головка имела два ряда: один с буквами (спереди), второй с цифрами и знаками пунктуации.



    У Noreen было нестандартное 6-уровневое устройство для считывания с ленты Creed, оно находилось с левой стороны.


    Устройство для считывания с ленты

    Достижения Великобритании, ее спецслужб и ученых в искусстве криптографии бесспорно велико, чего только стоит Блетчли-Парк, ставший резиденцией ГШКШ (Государственная школа кодов и шифров), великий «хакер» Алан Тьюринг, криптологическая Bombe — британский ответ на немецкую Энигму. Список можно продолжать долго, он будет увлекателен и полон информации. Прочесть о легендарном Блетчли-Парк, величайшем достижении Великобритании 1939–1945 годов, а возможно, и всего XX века в целом можно в одной из статей.

    Спасибо, что остаетесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас оформив заказ или порекомендовав знакомым, 30% скидка для пользователей Хабра на уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps от $20 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

    Dell R730xd в 2 раза дешевле? Только у нас 2 х Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $249 в Нидерландах и США! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?
    ua-hosting.company 749,52
    Хостинг-провайдер: серверы в NL / US до 100 Гбит/с
    Поделиться публикацией
    Комментарии 0

    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

    Самое читаемое