ВЕРСТКА_История защиты информации в России
.pdf
Глава 8. Криптографическаядеятельность в СССР накануне и во время Второймировойвойны
система, основанная на квазислучайных (известных только по- лучателю) перестановках временных (100 миллисекунд) отрез- ков и 2-х частотных полос с инверсией речевого сигнала. Управление частотными и временными перестановками на пе- редаче и приеме осуществлялось шифратором, генерировав- шим 5 бит гаммы 10 раз / с. Разработка шифратора имела обо- ронное значение, и для ее завершения лаборатория во время войны была эвакуирована в Уфу, где ее сотрудники объедини- лись с группой специалистов, занимавшихся подобной разра- боткой на заводе «Красная заря» в Ленинграде. Шифратор был создан к осени 1942 г. [Быховский, 2001], [Быховский, 2006].
Во время Великой Отечественной Войны, разработанная под руководством В.А. Котельникова и испытанная ещё в 1938 г., сложная засекречивающая аппаратура С-1 «Соболь» широко использовалась в действующей армии. Несмотря на все трудно- сти, уже к осени 1942 г. сотрудники лаборатории Котельникова изготовили несколько образцов оборудования для секретной КВ-радиотелефонии под индексом «Соболь-П». Этой аппарату- рой была оборудована, в качестве опытной, радиотелефонная связь на линии Москва–Хабаровск [Павлов, 2001]. Это была самая сложная из разрабатываемой в стране аппаратура засекречива- ния передаваемой информации, не имевшая аналогов в мире. Первые аппараты сразу направили под Сталинград для связи Ставки Верховного Главнокомандования со штабом Закавказ- ского фронта, проводная связь между которыми была разру- шена во время боёв. В то время в армии для связи такого уровня пользовались в основном проводными телефонными линиями, а «Соболь-П» позволил устанавливать связь посредством ра- диоканала. К началу 1943 г. было налажено производство усо- вершенствованной серии аппаратов «Соболь-П». Сложные ме- ханические узлы уникальных шифраторов, разработанных в лаборатории Котельникова, изготовлялись на одном из ленин- градских заводов. Для окончательной наладки шифраторов Котельников регулярно летал в блокадный город, не раз под- вергался при этом вражеским обстрелам. Готовые аппараты срочно отправляли на фронт. Как вспоминали ветераны Вели-
451
История защиты информации в России
кой Отечественной Войны, применение шифраторов Котель- никова в ходе решающих боев на Курской дуге в значительной степени определило успешный исход битвы. Они обеспечива- ли систему кодирования речи для закрытой радиосвязи, кото- рая практически не поддавалась вскрытию, это оказалось не по зубам даже лучшим немецким дешифровальщикам вермахта. По сведениям советской разведки, Гитлер заявлял, что за одно- го криптоаналитика, способного её «взломать», он не пожалел бы три отборные дивизии.
За создание шифраторов Котельников и его коллеги по лаборатории (И.С. Нейман, Д.П. Горелов, А.М. Трахтман, Н.Н. Найденов) получили в марте 1943 г. Сталинские премии I степени. Деньги они передали «на нужды фронта». В част- ности, на премию, полученную В.А. Котельниковым, был по- строен танк. В дальнейшем аппаратура «Соболь-П» активно использовалась для связи Ставки Верховного Главнокомандо- вания с фронтами. После окончания Второй мировой войны она получила применение и на дипломатических линиях свя- зи Москвы с Хельсинки, Парижем и Веной при проведении пе- реговоров по заключению мирных договоров, а также при про- ведении Тегеранской, Ялтинской и Потсдамской конференций глав трёх государств и для связи с Москвой нашей делегации во время принятия капитуляции Германии в мае 1945 г. Работа над усовершенствованием шифровальной аппаратуры про- должалась до последних дней войны и даже после её оконча- ния. За дальнейшие разработки в этой области группе спе- циалистов и В.А.Котельникову в 1946 г. была присуждена вто- рая Сталинская премия I степени [Синявская, 2009].
Одновременно с созданием аппаратуры засекречивания были начаты работы по её дешифрованию. В 1943 г. НКГБ была создана группа из пяти специалистов под руководством А.П. Петерсона, которая одновременно с работами по созда- нию аппаратуры шифрования занялась вопросами оценки стойкости аппаратуры засекречивания речевого сигнала. С се- редины 1944 г. группа А.П. Петерсона начала «сокрушать» одну аппаратуру за другой. В итоге в конце 1945 г. был состав-
452
Глава 8. Криптографическаядеятельность в СССР накануне и во время Второймировойвойны
лен отчет, в котором постулировалось, что аналоговая аппара- тура шифрования мозаичного типа теоретически дешифруе- ма. Для того чтобы получить недешифруемую аппаратуру засекречивания телефонных переговоров, речь необходимо сначала перевести в цифровую форму, и было предложено использовать для этих целей вокодер [vkmtusi]. В лаборатории В.А. Котельникова проводились также исследования возмож- ности создания аппаратуры засекречивания с использованием принципа полосного вокодера с выделением основного тона речи, открытого в 1939 г. американским инженером Г. Дадли. «Я стал думать, как бы передавать речь не всю полностью, а как-то сжать её спектр. Начал рассматривать спектр звуков, чтобы понять, какие частоты определяющие… В это время попалась на глаза ссылка на статью Хомера (на самом деле Го- мера – авт.) Дадли, опубликованную в октябре 1940 г., где го- ворилось, что он сделал преобразователь речи – «Вокодер». Бросился смотреть, а оказалось, что там ничего конкретного не написано. Но всё равно, это было очень полезно: идея у не- го та же, значит, мы на правильном пути. В общем, мы начали делать свой «вокодер». И перед самой войной у нас уже рабо- тал его опытный образец. Правда, пока он ещё «говорил» пло- хо, «дрожащим голосом»… » [Синявская, 2009]. В ходе работы В.А. Котельниковым был также предложен и опробован прин- цип артикуляционного тестирования систем передачи речи. В 1941 г. Котельников доказал, что можно создать математически недешифруемую систему засекречивания, если каждый знак со- общения будет засекречиваться выбираемым случайно и равно- вероятно знаком гаммы (совершенно стойкий по К. Шеннону шифр [Шеннон, 1963]). Такая система должна быть цифровой, а преобразование аналогового сигнала в цифровую форму должно основываться на теореме отсчетов (другое – название теорема дискретизации) В.А. Котельникова. Такая аппаратура начала создаваться только после войны. Возможности промыш- ленной базы для выпуска техники засекречивания телефонных переговоров были невелики. Так, в период 1941–1947 гг. опыт- ное производство ГСПЭИ-56 (Уфа), завод №697 НК промсвязи
453
История защиты информации в России
(Уфа) и завод №209 НК Судпрома (Ленинград) выпустили в общей сложности 2024 шифраторов речи, в основном типа инвертора спектра речи.
Аппаратура для шифрования текстовых сообщений появилась несколько позднее. Хотя еще в конце XIX в. в России были предприняты попытки создания аппаратов для автома- тического шифрования телеграфных сообщений. Так в 1879 г. главный механик Петербургского телеграфного округа И. Де- ревянкин предложил оригинальный прибор по шифрованию телеграмм, который он назвал «Криптограф». Это устройство напоминало известный шифратор эпохи возрождения диск Альберти. Прибор представлял из себя два диска, один из них был подвижным. Применялись и другие примитивные шиф- ровальные приборы, в основном реализующие многоалфавит- ную замену (линейки, диски, и т.п.). В качестве примеров по- добных приборов можно привести механический прибор «Скала», предназначенный для облегчения работы с шифром «лямбда» (подробнее об этом шифре в статье [Бабаш, 2004-2]) и разработанное в 1916 г. подпоручиком Попазовым шифро- вальное устройство, впоследствии названное «Прибор Вави». Устройство по своей идее было похоже на широко известный
|
шифратор Джефферсона, |
описание |
|
этого устройства можно найти в ста- |
|
|
тье [Бабаш, 2004-1]. |
|
|
Первая попытка создать тексто- |
|
|
вый электромеханический шифратор |
|
|
в Советской России была предприня- |
|
|
та в 1923 г. специалистами Особого |
|
|
технического бюро (Остехбюро) по |
|
|
военным изобретениям специального |
|
|
назначения, которое было создано в |
|
|
1921 г. по указанию правительства как |
|
|
филиал московского НИИ-20, зани- |
|
|
мавшегося разработками |
в области |
В.И. Бекаури |
радиотехники для нужд |
армии и |
флота. Под руководством российского |
||
454
Глава 8. Криптографическаядеятельность в СССР накануне и во время Второймировойвойны
изобретателя В.И. Бекаури Остехбюро стало крупнейшим цен- тром по разработке исключительно разнообразных направле- ний, имевших важное оборонное значение – минное и торпед- ное дело, подводное плавание, авиация, связь, парашютная тех- ника, телемеханика и др. В 1925 г. были изготовлены новейшие средства управления кодированными сигналами по радио взры- вами мощных фугасов. В 1927 г. в Остехбюро были изготовлены и испытаны образцы усовершенствованных приборов «БЕМИ» (по фамилиям изобретателей Бекаури и Миткевича) для управ- ления взрывами на расстояниях до 700 км шифрованными сиг- налами от мощных радиовещательных станций.
В московском отделении Остехбюро к 1931 г. среди дру- гих уже функционировала лаборатория шифровальной ап- паратуры. Именно тогда был разработан и даже изготовлен первый советский действующий макет дискового шифратора. В 1936 г. были успешно проведены войсковые испытания аппа- ратуры секретной шифрованной связи «Ширма». В дальней- шем была разработана система принципиально нового вида скрытой помехоустойчивой кодовой радиосвязи «Изумруд» для самолетов дальней и бомбардировочной разведывательной авиации, а также для обеспечения связи между штабами ВВС. Однако предвоенный и военный периоды диктовали необхо- димость разработки таких проектов, как радиоуправление минами, катерами, танками и даже самолетами. Совершенст- вование приборов «БЕМИ» и методов применения дистанци- онных минно-взрывных средств в войсках продолжалось в предвоенные и военные годы рядом талантливых инженеров
[Басин, 1984], [Монетчиков, 2007].
Донесения о непредсказуемых и необъяснимых взрывах поступали гитлеровскому командованию и с других фронтов. Анализируя эти донесения и данные разведки, немецкие спе- циалисты поняли, что имеют дело с новым инженерным бое- припасом. Однако, узнать, что он собой представляет, им долго не удавалось. В декабре 1941 г. в руки советских войск попал секретный приказ Гитлера, в котором говорилось: «Русские войска, отступая, применяют против немецкой армии «адские
455
История защиты информации в России
машины», принцип действия которых еще не определен. Наша разведка установила наличие в боевых частях Красной Армии саперов-радистов специальной подготовки. Всем начальникам лагерей военнопленных пересмотреть состав пленных русских в целях выявления специалистов данной номенклатуры. При выявлении военнопленных саперов-радистов специальной подготовки последних немедленно доставить самолетом в Бер- лин. О чем доложить по команде лично мне» [Басин, 1984].
Радиоуправляемые мины применялись Красной Армией при обороне Москвы, а позже Сталинграда, Курска и других городов. В своих воспоминаниях маршал инженерных войск В.К. Харченко, в годы Великой Отечественной войны начальник штаба инженерной бригады специального назначения, отмечал: «Управляемые по радио советские мины причиняли гитлеров- цам немалые потери. Но дело было не только в этом. Приборы Ф-10 вместе с обычными минами замедленного действия созда- вали в стане врага нервозность, затрудняли использование и вос- становление ...важных объектов. Они заставляли противника те- рять время, столь драгоценное для наших войск суровым летом и осенью 1941 г.» [Монетчиков, 2007]. Мины, управляемые по ра- дио зашифрованными сигналами от радиостанций широкого вещания, использовались до лета 1943 г. Исключительно талант- ливый и многократно награжденный конструктор В.И. Бекаури по ложному обвинению в шпионаже в пользу Германии был расстрелян в 1938 г., впоследствии в 1956 г. полностью реабили- тирован [Дадуков, 2006-1] [pvo]. После падения Берлина на допросе командующего обороной фашистской ставки генера- ла Г. Вейдлинга на вопрос об установке в Берлине мин, взрывае- мых по радио, он ответил: «…соответствующей техники не было, а что касается радиофугасов, то ваши инженеры далеко опере- дили наших…» [Монетчиков, 2007].
В 1930-е годы отдельные образцы приборов для кодирова- ния и засекречивания передач телеграфных аппаратов Шорина были разработаны в НИИС РККА (руководитель конструктор А.И. Цыгикало) – прибор засекречивания ПСТБ для аппарата Бодо, прибор ТК-10 для кодирования связи радиостанции 71ТК,
456
Глава 8. Криптографическаядеятельность в СССР накануне и во время Второймировойвойны
и аппараты засекречивания телеграфных передач системы КИМ-2 (И.Г. Кляцкин и Б.П. Малиновский) и в 1940–1941 гг. сис- темы конструктора А.А. Дудкина [История СЗИ] [referent].
В СССР теоретическую основу создания шифровальной техники, радикально отличающейся от зарубежных образцов, впервые в 1930 г. предложил талантливый инженер И.П. Воло- сок, который стал ведущим конструктором многих образцов отечественной шифртехники довоенного и послевоенного периодов. Использованный им принцип наложения случай- ной последовательности знаков (гаммы) на комбинации зна- ков открытого текста создавал нечитаемую криптограмму с гарантированной стойкостью против дешифрования против- никами. Физическим носителем знаков случайной гаммы яв- лялась перфолента, изготовляемая с помощью оригинального изобретения – специального устройства, называвшегося «X». В технической лаборатории шифровальной службы (8-й отдел) главного штаба РККА (образована в 1931 г.) под руководством И.П. Волоска в 1932 г. был создан опытный образец советской шифровальной машины c прозрачным авторским наименова- нием «ШМВ-1», а также образцы механических шифрующих приспособлений к телеграфным аппаратам. Громоздкая и ме- ханически ненадежная «ШМВ-1» в серию не пошла. Но уже в начале 1934 г. была начата разработка электромеханической шифровальной машины «В-4». В 1937 г. на ленинградском за- воде №209 им. А.А. Кулакова были произведены опытные эк- земпляры советского шифратора «В-4» (конструктор И.П. Во- лосок), реализующего шифр гаммирования, а в 1938 г. на заво- де началось серийное производство [Дадуков, 2006-2]. В 1939 г. В.М. Шарыгиным была проведена модернизация шифратора «В-4», новая машина получила название М-100 и стала произ- водится параллельно с «В-4», начиная с 1940 г. [Дадуков, 2006-3]. Репрессии 1937 г. отрицательно повлияли на производство шифровальной техники в СССР. Особенно это коснулось ве- дущего производителя шифровальной техники, завода «Крас- ная Заря» в Ленинграде. Многие перспективные разработки
457
История защиты информации в России
шифровальной техники оставались в лучшем случае на уровне опытных образцов. Наиболее перспективная аппаратура, «Изумруд» и «В-4», была выпущена очень маленькой серией и предназначалась для шифрования информации, передавав- шейся по телеграфным линиям связи между штабами военных округов и флотов.
Шифровальная машина М-100 состояла из трех основ- ных узлов – клавиатуры с контактными группами, лентопро- тяжного механизма с трансмиттером и приспособления, уста- навливаемого на клавиатуру пишущей машинки и семи до- полнительных блоков. Общий вес комплекта достигал 141 кг. Только одни аккумуляторы для автономного питания элек- трической части машины весили 32 кг. Тем не менее, данная техника выпускалась серийно и в 1938 г. была успешно испы- тана в боевых условиях во время гражданской войны в Испа- нии (1936–1939 гг.) на Хасане в 1938 г., в 1939 г. на Халхин-Голе и
в1939–1940 гг. во время финской войны [Клепов, 2009]. По дру- гим данным боевое крещение советские шифрмашины полу- чили лишь в 1939 г. – аппаратура «В-4» использовалась в районе боевых действий у реки Халхин-Гол [Дадуков, 2006-4]. Шифро- ванная связь в этих военных конфликтах осуществлялась в зве- не Генеральный штаб – Штаб армии. Руководство эксплуата- цией техники осуществлял непосредственно И.П. Волосок. По- лученный боевой опыт осуществления скрытого управления войсками показал, что для успешного применения машинно- го шифрования необходима обособленная работа шифро- вальных органов РККА. Кроме того, необходимо было обеспе- чить конспирацию в работе шифровальщиков и их достаточ- ную мобильность при передислокации войск. Для этих целей
в1939 г. в США были закуплены 100 автобусов «Студебеккер». Стало возможным зашифровывать и расшифровывать теле- граммы не только во время остановок, но и во время движения колонн. К этому времени лаборатория 8-го отдела Генераль- ного штаба РККА переросла в довольно мощное конструктор- ское бюро. Сам 8-й отдел возглавлял с 1938 г. П.Н. Белюсов.
458
Глава 8. Криптографическаядеятельность в СССР накануне и во время Второймировойвойны
Это был талантливейший руководитель шифровальной служ- бы, великолепный администратор, тонкий психолог, прослу- живший на своем посту до 1961 г. Под его началом находилась сильная команда конструкторов первых советских шифро- вальных и кодировочных машин – И.П. Волосок, П.А. Суда- ков, В.Н. Рытов, П.И. Строителев, Н.И. Гусев, Н.М. Шарыгин, М.С. Козлов.
В том же 1937 г. на заводе №209 под руководством В.Н. Рытова был создан макет малогабаритного дискового шиф- ратора, призванный заменить ручные шифры в оперативном звене управления (армия – корпус – дивизия). В нем нашел при- менение шифр многоалфавитной замены. Это было довольно компактное устройство, упакованное в один ящик весом 19 кг.
В1939 г. эта шифрмашина под названием К-37 «Кристалл» была запущена в серийное производство и только за 1940 г. было выпущено 100 комплектов К-37. В 1940–1941 гг. она вы- пускалась в Ленинграде, а в 1942–1945 гг. на заводе №707 в Свердловске, выпуск машины продолжался до 1946 г. [Даду- ков, 2006-4]. А всего, к началу Великой Отечественной войны было принято на вооружение шифрорганов СССР свыше 150 комплектов К-37 и 96 комплектов М-100. Эта техника позволи- ла в 5–6 раз повысить скорость обработки шифртелеграмм, при этом сохраняя стойкость передаваемых сообщений [Анд- реев, 2002]. К июню 1941 г. штат советской шифровальной службы насчитывал 1857 человек.
Во втором квартале 1939 г. на заводе №209 были изготов- лены опытные образцы аппаратуры засекречивания телеграф- ных сообщений «С-308» (для телеграфного аппарата Бодо) и «С-309» (для отечественного телеграфного аппарата СТ-35).
Втретьем квартале 1939 г. начался серийный выпуск этой ап- паратуры на заводе №209, а в 1942–1945 гг. аппаратура произ- водилась на заводе №707 в Свердловске. В 1940 г. конструкто- ром П.А. Судаковым был разработан военный буквопечатаю- щий стартстопный телеграфный аппарат со съемным шифрующим блоком «НТ-20». С января 1941 г. началось се-
459
История защиты информации в России
рийное производство данной аппаратуры на заводе №209, а в 1942–1945 гг. эти шифрмашины, как и другие, упомянутые ранее шифраторы, производились на заводе №707 в Сверд- ловске. Для регламентации работы данной аппаратуры вскоре после 22 июня 1941 г. был издан Приказ НКО №0095 о засек- речивании передач по аппарату «Бодо».
В1937 г. в черноморском санатории И.П. Волосок позна- комился с молодым офицером-шифровальщиком М.С. Козло- вым и, почувствовав в нем талант конструктора, предложил продолжить службу в лаборатории 8-го отдела Генштаба РККА. Под общим руководством И.П.Волоска новый образец шифрмашины М-101 (рис. 8.1) создавался ведущим конструк- тором Н.М. Шарыгиным, а некоторые её механизмы изобрел
иразработал лично М.С.Козлов. М-101 состояла уже из двух основных узлов, была уменьшена по габаритам более чем в 6 раз и по весу более чем в 2 раза. Машина получила название М-101»Изумруд» и стала производиться параллельно с «В-4», начиная с 1940 г. [Дадуков, 2006-3].
Следует отметить, что советские конструкторы распола- гали образцами зарубежных электромеханических шифрма- шин, в частности такими, как В-211 (рис. 8.2), разработанной знаменитым шведским криптографом Б. Хагелином в 1932 г.
В1942 г. был издан приказ НКО №0093 о введении на снабжение частей связи приборов «Селектор», автоматически шифрующих телеграммы, передаваемые аппаратом «Бодо», авторам пока не удалось найти описание данного шифратора.
За создание и внедрение шифровальной машины М-101 («Изумруд») в 1943 г. И.П. Волоску, П.А. Судакову и В.Н. Ры- тову были присуждены государственные премии. Орденами были награждены Н.М. Шарыгин, М.С. Козлов, П.И. Строите- лев и Н.И. Гусев. Кроме того, И.П. Волоску была присвоена ученая степень «кандидат технических наук» (без защиты диссертации). В этом же году в войска было отправлено свыше 90 комплектов М-101. [Николенко, 1998].
460