Совершенно секретно: история шифровальных устройств

У отечественной школы криптографии – науки о методах обеспечения конфиденциальности информации – большая традиция, и более 70 лет она связана с предприятиями, входящими в концерн «Автоматика» Госкорпорации Ростех. Именно здесь создавались передовые разработки для защиты данных, а сегодня трудятся лучшие криптографы и шифровальщики страны.

Свой профессиональный праздник все причастные к этой сфере отмечают 5 мая, когда в 1921 году при ВЧК СССР был создан Специальный отдел, первая криптоаналитическая служба страны. В День шифровальщика рассказываем о некоторых образцах шифровальной техники, которые помогали хранить важные тайны.

Диск Джефферсона: первый в Новом времени

Самые первые шифры, с помощью которых можно было скрыть послание, как правило, не требовали специальных устройств – создателю и адресату достаточно было обладать ключом, то есть знать метод шифровки и дешифровки написанного. На Руси буквы заменялись цифрами или другими символами – так появились шифры цифирь и тарабарщина. В эпоху Возрождения шифровальное мастерство выходит на новый уровень: выпускаются научные труды по криптографии, появляются шифры с многоалфавитной заменой, основанные на принципах комбинаторики.

Промышленная революция стала стимулом для появления первых устройств, значительно упрощавших шифровальные процессы. Одним из первых таких шифраторов стал цилиндр Джефферсона, созданный в конце XVIII века. Его автором был Томас Джефферсон, выдающийся политик и философ, один из основателей американского государства. Интересно, что сам изобретатель не был уверен в надежности устройства, хотя позже оно было признано достаточно устойчивым к криптоанализу.

Работал шифровальный цилиндр следующим образом. На каждый из 36 дисков, надетых на одну ось и вместе составляющих цилиндр, в случайном порядке нанесены все буквы английского алфавита. Вдоль выбранной на поверхности цилиндра линии из букв выстраивается нужное сообщение. Затем переписываются буквы на дисках, отстоящие от нашего сообщения на определенное число линий. Это и есть наш шифротекст. А ключом к его расшифровке будет знание того, на сколько мы отступили от оригинального текста, и собственно само устройство – у адресата сообщения оно должно быть идентичным. Усложнить расшифровку можно было сменой порядка дисков.

«Энигма»: все тайное станет явным

В ходе Второй мировой войны были задействованы, пожалуй, самые известные шифровальные машины, и одной из них стала «Энигма», которой пользовались нацисты для передачи зашифрованных сообщений. Первые ее образцы, придуманные немецким инженером Артуром Шербиусом, продавались для коммерческого использования уже начиная с 1918 года. Впоследствии на основе изобретения Шербиуса было создано целое семейство шифровальной техники.

Внешне и по размерам «Энигма» напоминала пишущую машинку. Принцип ее работы заключался в следующем: при каждом нажатии на клавишу с буквой алфавита в движение приходили один или несколько роторов – вращающихся деталей. Буква изменялась несколько раз по схеме шифра Цезаря, то есть заменялась на другую, отстоящую от нее по алфавиту на сколько-то позиций, и в окошке выдавался результат. Примечательно, что к одним и тем же буквам машина могла выдавать разные шифры. Дополнительный уровень перемешивания букв в военных версиях шифратора задавался специальными коммутаторами. Для расшифровки текста нужна была вторая такая же «Энигма», а параметры их ежедневной перенастройки печатались на специальных листах-календарях растворимыми чернилами.

Шифры «Энигмы» считались самыми стойкими для взлома, так как количество ее комбинаций достигало 15 квадриллионов. Однако код «Энигмы» все же был расшифрован, сперва польскими криптографами в 1932 году, а затем английским ученым Аланом Тьюрингом, создавшим знаменитую «Бомбу» − машину для расшифровки сообщений «Энигмы». Комплекс из 210 таких машин позволял англичанам расшифровывать до 3 тыс. военных сообщений нацистов в сутки практически с первых дней войны и внес весомый вклад в победу союзников.


М-125 «Фиалка»: секреты на перфокартах

В 1950-х годах в Советском Союзе появилась своя «Энигма» − кодировочная машина М-125, известная как «Фиалка». Это устройство применялось в странах Варшавского договора и дружественных СССР государствах, таких как Куба.

При некоторой схожести с немецкими образцами были у русской машины и существенные отличия, улучшившие ее работу. Например, коммутатор, в который вставлялась специальная перфокарта. Она задавала схему работы машины и менялась раз в сутки. Такой инженерный ход упрощал настройку устройства. Кроме того, в отличие от «Энигмы» «Фиалка» могла передавать не только буквы, но также цифры и знаки. Еще одно важное отличие – операторам не нужно было записывать полученный текст, он печатался на специальной ленте в виде букв или перфорации.

Машина имела десять шифровальных роторов, вращавшихся при каждом нажатии на клавишу. Диски, как и в «Энигме», производили замену одного символа на другой, но по сравнению с немецкой машиной их было больше и вращались они в разные стороны. Позже стали применять трехсоставные роторы, изменение положения элементов в которых улучшало криптографические свойства «Фиалки». Благодаря уникальному рефлектору, выполненному по транзисторной схеме, любая буква в советской шифровальной машине могла быть зашифрована через саму себя. Эта особенность отсутствовала в «Энигме», что и привело в итоге к ее взлому. «Фиалка» была настолько успешной машиной, что в различных модификациях оберегала государственные тайны до начала 2000-х годов.

Эти и многие другие шифровальные устройства можно увидеть в московском Музее криптографии. Он открылся после обновления в конце прошлого года в историческом здании, до 2019 года принадлежавшем концерну «Автоматика», где когда-то располагалась секретная «лаборатория №8», а затем НИИ. Предприятия концерна передали музею более 30 экспонатов: редкие исторические документы, предметы интерьера лаборатории, технику прошлых лет и современные образцы. 

Фото: wikimedia.org

Источник: https://rostec.ru/

Публикации и аналитика

03.05.2023
Какие фундаментальные причины роста есть у отрасли кибербезопасности?
17.04.2023
Ростех и «Алмаз-Антей» будут вместе бороться с киберугрозами в сфере воздушного движения
31.03.2023
Бесплатный доступ к преакселератору «Security Explorer» для компаний, которые разрабатывают решения в области информационной безопасности
30.03.2023
Дарья Алексанкина: у нашего бренда нет границ
23.03.2023
Ростех принял участие в международной выставке и конференции GISEC 2023
02.02.2023
Итоги встречи главы Минцифры Максута Шадаева с руководителем «Почты России»
02.02.2023
Как это работает: промышленный интернет вещей
26.01.2023
Минцифры создаст Центр цифровой криптографии
25.01.2023
Андрей Комаров: «Корпорации необходима миграция на российские ИТ-решения»
20.01.2023
«Росэлектроника» разработала новый способ защиты данных от перехвата
19.01.2023
Добро пожаловать на выставку "Навигация и связь в особых условиях"
17.01.2023
Ростех разрабатывает СВЧ-устройства для организации космической связи по всей России
19.12.2022
Онлайн-митап проекта Tech Explorer на тему: “Выход на зарубежные рынки и привлечение инвестиций для российских стартапов. Армения”
17.11.2022
Квантовый вызов. В России работают над стандартами криптографии
15.11.2022
В России появился национальный центр по цифровой криптографии
31.10.2022
Минцифры планирует создать технологический центр по цифровой криптографии
27.10.2022
Алексей Новиков: киберучения укрепляют защиту компаний
26.10.2022
На "Госуслугах" появился раздел по кибербезопасности
20.10.2022
Цифровые и квантовые технологии обсудили на выставке «Интерполитех», прошедшей при поддержке Газпромбанка
19.10.2022
Приветствие заместителя Председателя Правительства РФ - Министра промышленности и торговли Российской Федерации Д.В.Мантурова
16.10.2022
ПОВЕСТКА пленарного заседания Международного форума цифровой трансформации безопасности государства «ЦИФРОТЕХ»
07.10.2022
Хакеры взяли дроны на прицел
03.10.2022
Отечество в кибербезопасности
03.10.2022
Биометрию передали в новый Центр
03.10.2022
Приветствие Министра цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации М.И. Шадаева
26.09.2022
ЦИФРОВИЗАЦИЯ КАК ИНСТРУМЕНТ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
12.09.2022
Ростех разработал материал нового поколения для производства печатных плат
08.09.2022
Дмитрий Чернышенко на ВЭФ оценил цифровую трансформацию регионов
07.09.2022
Минцифры: IT-отрасль совершила большой скачок в кибербезопасности за последние месяцы
05.09.2022
Президент подписал поручения по развитию технологического суверенитета РФ
02.09.2022
«Росэлектроника» запустила испытательный комплекс, оценивающий защиту от «прослушки»
30.08.2022
«РТ-Информ» поможет составить программы подготовки ИТ-специалистов в вузах
29.08.2022
Вадим Уваров: Центробанк поможет осложнить жизнь мошенникам
22.08.2022
В России запустили бесплатную образовательную программу по квантовым технологиям для финансового сектора
19.08.2022
«Росэлектроника» показала ИТ-систему, способную отражать до 8 млн кибератак в сутки
18.08.2022
Разрабатывается единый стандарт для быстрого обнаружения кибератак
15.08.2022
Первая всероссийская программа скаутинга технологий кибербезопасности
11.08.2022
Эксперты Роскачества развеяли популярные мифы о цифровой безопасности
01.08.2022
Добро пожаловать на форум квантовых технологий «КВАНТОТЕХ»
10.07.2022
Суверенная архитектура цифрового пространства России
09.07.2022
Замглавы Минцифры России Александр Шойтов рассказал о работе министерства в области инфобезопасности