Американская криптология (История спецсвязи) - Гребенников Вадим Викторович (читать книги онлайн полные версии txt) 📗
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. При этом федералы временами «изобретали» заново шифры, которые уже были хорошо известны в Европе.
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.
В ходе войны в систему были введены некоторые элементарные усложнения, которые её заметно усилили. В написанный текст вставлялись «пустышки». Выписывание стало делаться по диагоналям и переменным столбцам в прямоугольниках, которые всё больше и больше увеличивались.
С. Бэквит (S. Beckwith), шифровальщик командующего войсками федералов Уиллиса Гранта (Willis Grant), предложил передавать важные термины тщательно отобранными кодовыми обозначениями, чтобы свести к минимуму телеграфную ошибку. Интересно отметить, что кроме военных этим шифром пользовался и руководитель разведки Алан Пинкертон (Allan Pinkerton), будущий основатель знаменитого детективного агентства.
В этом шифре использовались и простые словарные перестановки: слова открытого текста переставлялись по определённому закону (ключу). Тем не менее, этот шифр был достаточно слабым. Использовался ещё один вид шифров — многоалфавитные системы (относительно алфавита шифрованного текста), в котором строилась таблица размером 26x26 (число букв латинского алфавита).
Столбцы таблицы обозначались буквами латинского алфавита по порядку (А, В, С… Z). Строки таблицы были произвольными перестановками этих букв. Это был алфавит открытого текста, определявший верхнюю строку подстановки, по которой выбирались буквы открытого текста. Строки таблицы использовались в естественном порядке (первая, вторая и т. д.) и определяли нижнюю строку подстановки. Первая буква текста шифровалась по первой строке, вторая — по второй и т. д. Правило циклически повторялось (27-я буква текста шифровалась опять по первой строке, 28-я — по второй и т. д.).
В июле 1865 года сержант Э. Хоули предложил использовать для этого шифра веер, состоявший из 26 деревянных дощечек, на которых были записаны алфавиты шифротекста (строки таблицы). Этот веер оказался настолько эффективным в практическом применении, что впервые в истории США его автору был выдан патент на шифровальное устройство.
В то время как федералы внедрили централизованную организацию системы связи, конфедераты распространили принцип прав штатов и на сферу шифровального дела. Каждый командир мог по своему усмотрению выбирать собственные коды и шифры. Это привело к существенным негативным последствиям, поскольку местные командиры практически ничего не понимали в шифровальном деле.
Конфедераты использовали примитивные шифры вплоть до шифров простой замены. Например, перед битвой под Шайлоу 6 апреля 1862 года генерал Джонстон договорился со своим заместителем генералом Борегаром использовать в качестве военного шифра замену Цезаря. Изредка употреблялись книжные шифры. Книжным шифром пользовался президент конфедерации южных штатов Джефферсон Дэвис.
Перед битвой под Шайлоу он послал генералу Джонстону словарь для использования в качестве кодовой книги. Приложением к словарю была инструкция, в которой указывалось, что слово «соединение» будет обозначаться как «146.Л.20», что означало, соответственно, номер страницы, левый столбец и номер слова.
Словари использовались в качестве кодовых книг также в ВМФ конфедерации. Его министр Стефан Мелори лично распорядился, чтобы командиры кораблей получили идентичные экземпляры разных словарей.
Распространёнными в то время были шифры типа Виженера. Сохранились даже образцы таких шифровальных устройств в виде медных шифровальных цилиндров. Шифрование осуществлялось с помощью двух указателей (на верхней планке устройства) на буквы открытого текста и соответствующие им буквы шифротекста.
Как уже говорилось ранее, при шифровании допускались многочисленные ошибки. Ошибками конфедератов успешно пользовались федералы для дешифровки перехваченных сообщений. В частности, при использовании книжных шифров в качестве исходных шифровеличин выбирались не буквы, а слова и целые выражения. При этом конфедераты часто использовали общедоступные коммерческие кодовые книги, согласно которым и делали замену шифровеличин.
Федералам не сложно было перебрать ограниченное число коммерческих кодовых книг и найти ключ. Для усиления кодирования конфедераты вводили простые правила типа: если шифруемое слово находилось на 18-м месте 29-й страницы книги, то оно заменялось 18-м словом на 19-й странице. Однако подобные модификации не смущали федералов.
Шифрованная связь федералов осуществлялась через Управление военного телеграфа, при котором была шифровальная служба. Начальником военного телеграфа был майор Томас Эккерт (Thomas Eckert), который позже стал председателем правления компании «Вестерн Юнион телеграф».
