Мы часто слышим в новостях, особенно зарубежных, о так называемых русских хакерах. Они всегда взламывают все информационные системы стран Запада, меняют результаты честных выборов в свою пользу и так далее… Истинность этих слухов мы не будем рассматривать, так как для этого нужно обладать хорошей фантазией или иметь доступ к особой информации.
Однако нам стало интересно, почему же наши специалисты в сфере информационной безопасности получили репутацию абсолютных профессионалов. Для этого мы рассмотрим становление криптографии в современном её виде.
Люди использовали шифры и коды практически с того самого момента, как появилась письменность. Командиры армий передавали важные сведения исключительно в закодированном виде. Время шло, создавались новые методы защиты информации и с наступлением 20 века в криптографии произошли радикальные изменения. С изобретением радио и ЭВМ обработка и распространение данных вышли на новый уровень. Теперь для обеспечения защиты секретной информации службам разведки и контрразведки необходимы были лучшие на тот момент технологии и устройства. Для этого привлекались выдающиеся математики и физики, в разработку вкладывались колоссальные суммы денег. Из-за последнего фактора страны оказались в неравном положении. У некоторых государств бюджет на криптологию в был весьма большим. Одновременно с этим наметился значительный разрыв между гражданской криптографией и военной, выражающийся в том, что военные криптографы использовали более продвинутые методы и способы шифрования, чем гражданские. По сути, те машины что были представлены на рынке к свободной продаже были упрощенными образами армейской техники с устаревшей на тот момент конструкцией.
Криптография в Германии
С середины XX века, ещё до Второй Мировой войны, появляются первые роторные машины. Самой известной из них была Энигма, которая была запатентована ещё в 1918 году и использовалась в Германии повсеместно. Однако, шифр «Энигмы» был раскрыт еще в довоенное время командой из польских и английских криптографов. Для этого использовалась машина, состоящая из множества барабанов, подбирающих правильный код.
Западные союзники использовали этот успех в борьбе против гитлеровской Германии и развили его дальше с помощью созданной ими в 1941 году дешифровальной машины, получившей название «Ультра». В связи с этим, Советский союз создал отдельный шифровальный отдел, состоящий из лучших в стране кандидатов физико-математических и технических наук, работников с высшим техническим и математическим образованием, который активно занимался расшифровкой перехваченных сообщений противника. С тех пор уровень советской криптографической службы стремительно возрос.
Однако Абвер очевидно не прекратил свою работу по развитию методов шифрования. Немецкие криптоаналитики продолжали взламывать коды противников. Но несмотря на все попытки устроить контрнаступление, Берлин всё же взяли советские войска. А это значит для нацистов наступила пора надёжно прятать и уничтожать все свои секретные сведения. Например часть шифровальных машин Рейха были утоплены в австрийском озере Топлитц. Из-за этого фактора мы мало знаем о шифровальных машинах последних лет гитлеровской Германии, но можно с уверенностью сказать, что часть разработок немецких учёных разошлась по странам-победительницам войны.
Криптография в США
Ещё до начала Второй мировой войны американские криптографы осознали уязвимость роторных шифровальных машин, таких как Энигма, к атакам, основанным на отслеживании последовательности перемещения роторов. Уильям Фридман, глава отдела шифров армии США, разработал систему рандомизации, чтобы предотвратить такие атаки, его устройство известно как М-134 и производилось в ограниченных масштабах. Затем результатом доработок этой системы стала ЭВМ Марк-II, которая в ВМФ получила название CSP-889 (или 888). Однако, армия оставалась в неведении о существовании этой машины до начала 1940-х годов, когда они начали ее использовать. В 1941 году армия и флот разработали совместную криптографическую систему, основанную на алгоритмах этой машины. Армия использовала её под названием SIGABA.
В 1942 году армия и флот договорились ограничить распространение машин SIGABA за пределами США и обеспечить их защиту от шпионажа. Машины разрешалось использовать союзникам только под контролем американских офицеров связи или без предоставления прямого доступа к ним военным союзников.
Криптография в СССР
Но что же было у нас? От империи молодому Советскому Союзу досталась убитая экономика, но довольно неплохая наука. Несмотря на философский пароход, многие математики и физики остались на родине. А вместе с усиленными образовательными программами этот фактор дал мощный старт для советской криптологии. Изначально у нас были только ручные методы шифрования, однако уже в 30-е годы стало очевидно, что они не могут справиться с растущим потоком информации.
Для того, чтобы зашифровать приказ размером в полторы печатные страницы требовалось от 4 до 5 часов, на расшифровку уходило столько же времени. При передаче текста по телеграфным каналам часто допускались ошибки, что в свою очередь увеличивало время обработки в три раза. «Громкими и актуальными» в межвоенные годы были разработки и освоение механических и электромеханических машин для шифрования текста. Первым электромеханическим шифратором отечественного производства был аппарат для классификации телефонных сообщений, выпущенный в 1927-1928 гг. Вместе с этим строились и сети передачи засекреченной информации. В 1930 г. заработали первые линии междугородной правительственной высокочастотной связи (ВЧ-связи) Москва — Ленинград и Москва — Харьков. Отметим, что сама технология ВЧ-связи без применения аппаратуры шифрования была совершенно ненадежна и могла защитить только от прямого прослушивания. В 1935 году она была усовершенствована.
Специалисты прекрасно понимали необходимость незамедлительного создания переносной шифровальной машины, так как приближалась Вторая мировая война. Поэтому в 1939 году было запущено в серийное производство шифровальное устройство К-37 «Кристалл», которое было упаковано в ящик весом всего 19 килограммов. Шифровальная машина К-37 «Кристалл» увеличила скорость обработки телеграмм в 5-6 раз по сравнению с ручным методом, сохранив при этом гарантированную стойкость передаваемых сообщений. Случаи взлома сообщений неизвестны. А уже в 1942 была введена в эксплуатацию М-101. Аппараты М-101 «Изумруд» считались одними из самых криптографически стойких шифровальных устройств своего времени и использовались для обеспечения связи высшего звена управления стратегического уровня. Кроме того, «Изумруды» применялись в дальней бомбардировочной авиации. Известно, что в 1943 году в советские войска было поставлено 90 комплексов машин М-101.
Также роль сыграли и шифраторы речевых сигналов. В лаборатории Котельникова было установлено, что для хорошей маскировки речевого сигнала необходимо использовать частотные преобразования и временные перестановки отрезков речи одновременно. Эти принципы легли в основу новой разработанной под руководством Котельникова сложной засекречивающей аппаратуры С-1 («Соболь»). Как вспоминали ветераны ВОВ, применение шифраторов Котельникова в ходе решающих боев на Курской дуге в значительной степени определило успешный исход битвы. По сведениям советской разведки, Гитлер заявлял, что за одного криптоаналитика, способного «взломать» советскую радиосвязь, он не пожалел бы трех отборных дивизий. Усовершенствованная аппаратура «Соболь-П» получила применение и на дипломатических линиях связи Москвы с Хельсинки, Парижем и Веной при проведении переговоров по заключению мирных договоров, а также при проведении Тегеранской, Ялтинской и Потсдамской конференций и для связи с Москвой нашей делегации во время принятия капитуляции Германии в мае 1945 г.
Что в итоге?
Как мы видим, Вторая мировая война оказала огромное влияние на развитие криптографии. В нашей же стране это стало переломным моментом. Несомненно, военный период даёт хороший толчок в научном и техническом прогрессе страны, СССР не стал исключением, однако по сравнению с другими странами этот толчок наиболее заметен. Этот феномен можно объяснить не только техническими достижениями, но и силой мобилизации ресурсов и коллективного умственного потенциала. В условиях военного конфликта криптография стала стратегически важной областью для СССР, что привело к значительному расширению и улучшению методов шифрования и дешифрования. Этот опыт оказал существенное влияние на дальнейшее развитие криптографии как науки и практики в послевоенном периоде.
До войны в СССР не было массового производства шифровальных машин, а после мы уже соревновались с США в производстве ЭВМ. Уже российские учёные и специалисты продолжили работу в этом направлении, улучшая методы шифрования и дешифрования, что способствовало росту криптографии в стране.
Список источников:
- John J. G. Savard and Richard S. Pekelney, «The ECM Mark II: Design, History and Cryptology», Cryptologia, Vol 23(3), July 1999, pp. 211—228.
- Crypto-Operating Instructions for ASAM 1, 1949.
Авторы:
- ГОООООООЛ
