ЕИС-3 (Егоров-Ильинский-Старицын) – аппарат, сделавшийся серийным в 1937 году, предназначался для шифрования радиотелефонов. Устройство относилось к «маскирующему» типу, основанному на простой инверсии передаваемого сигнала. Добавочно в канал связи подавался мешающий тон высокого тембра. Прослушать такие переговоры было возможно только со специальным оборудованием, а вот «любительские» перехваты с последующей дешифровкой бывальщины невозможны. Ленинградский завод «Красная заря» к тому времени работал на пределе своих возможностей – одновременно в спецслужбы шла, помимо ЕИС-3, цельная серия аппаратуры простого засекречивания ЕС-2М, МЕС, МЕС-2, МЕС-2А, МЕС-2АЖ, ПЖ-8 и ПЖ-8М. Это позволило к 1 апреля 1941 года из имевшихся 134 черт правительственной междугородней связи засекретить аппаратами инверсии 66. Тем не менее, полностью перевести всю связь на шифрованную основу не удалось, что являлось ровным нарушением соответствующего приказа НКВД от 1940 года.
В 1939 года в правительстве появилась новинка – система междугородней автоматики для ВЧ-связи под индексом МА-5, обеспечивающая связью 5 абонентов по 10 каналам, что позволило отказаться от телефонисток. Был также вариант МА-3 на три абонента. Перед войной в рабочем состоянии было 116 ВЧ-станций и 39 трансляционных пунктов, что позволило обслуживать разом 720 абонентов высшего партийного и государственного руководства.
Телефоны Сталина в подземном бункере в Измайлово
Во время Великой Отечественной брани аппаратура серии ЕС использовалась на всех фронтах для организации ВЧ-связи. Однако, простое засекречивание инверсией было явно недостаточным, потому еще в 1938 году разработали и испытали на линии Москва-Ленинград аппарат «сложного» шифрования С-1. Позже систему апробировали на магистралях Москва-Хабаровск и Москва-Куйбышев-Ташкент. Но С-1 так и осталась в единичных экземплярах по вину высокой стоимости и сложности изготовления. По всем этом решающего преимущества в засекречивании перед «простым» алгоритмом С-1 не давал.
Шифровали также и телеграфную связь. Для этой мишени служил аппарат С-380М, не отличавшийся особенной стойкостью к взлому. Дешифровку с легкость могли провести сотрудники народного комиссариата связи, а это, учитывая непростые взаимоотношения Сталина с его руководителями – Ягодой и Рыковым, стало серьезным препятствием для широкого внедрения подобной аппаратуры. С началом войны получили распространение «чемоданная» аппаратура засекречивания СИ-15 «Синица» и САУ-16 «Снегирь», какие обеспечивали связью командующих фронтов связью на выездах.
В общем, шифрование радиопередающих устройств, появившихся в СССР перед бранью, можно разделить на несколько принципиальных схем:
— преобразование сигнала инверсией спектра частот;
— шифровка инверсией разговорных частот и «воблинг» за счет качания частоты радиопередатчика;
— динамической инверсии и перестановки двух полос спектра с заданной скоростью (аппарат СУ-1);
— реорганизация в соответствии со сложной системой шифрования с динамической перестановкой трех полос спектра по произвольному закону и с произвольной в известных пределах скоростью (СЭТ-2).
Несмотря на все усилия отечественных инженеров, в 1940 году долголетний итог их работы были лаконично описан: «Разработанная по заказу НКВД заводом «Красная заря» аппаратура засекречивания телефонных бесед обладает слабой стойкостью и не имеет кода».
Владимир Александрович Котельников на современном почтовом конверте и в молодости.
Своеобразным добросердечным волшебником в этой ситуации стал Владимир Александрович Котельников (1908-2005), который с 1938 года руководил лабораториями по засекречиванию телефонной и телеграфной информации в ЦНИИ связи. Владимир Котельников по праву может почитаться одним из самых выдающихся русских ученых — академик АН СССР, дважды Герой Социалистического Труда, лауреат многочисленных премий. В сферу его заинтересованностей входили радиотехника, радиолокация, радиоастрономия, а также теория помехоустойчивой связи. Многие его достижения вносятся в учебники со словами «впервые в вселенной». Владимир Котельников сформулировал и доказал теорему дискретизации, на которой базируется вся цифровая обработка сигналов. Его лаборатория разработала аппаратный комплекс «Москва», в каком впервые в стране телеграфные сообщения засекречивались путем наложения на текст знаков шифра. Идея Котельникова с наложением шифра на текст сделалась принципиальным прорывом в теории шифрования, став базой для многих последующих поколений засекречивающей техники.
Интересно устройство аппарата «Москва» С-308-М. В его основе возлежали сложные и довольно громоздкие электромеханические узлы, а также барабаны, заполненные шариками. Во время вращения барабанов через систему штырей из щелей шарики случайным манером скатывались по шести вертикальным трубкам на две движущиеся телеграфные ленты, наложенные друг на друга через «копирку». После этого ленты по таким меткам перфорировались, что и образовывало случайный ключ, какой позже рассылался по местам установки аппаратов. За считывание шифра с ключа отвечал фотоэлектронный элемент. Новинку испытали на сверхдлинной черты связи Москва — Комсомольск-на-Амуре и в тот же 1938 год разместили на заводе №209 заказ сразу на 30 аппаратов «Москва». Успех разработки Владимира Котельникова был в том, что новоиспеченная система практически на 100% обеспечивала защиту телеграфных сообщений от дешифрования.
Уже на следующий год лаборатории Котельникова получили новое задание на разработку шифратора для засекречивания выговоры с повышенной стойкостью к несанкционированному прослушиванию. Заказ исходил от самого отдела правительственной ВЧ-связи Советского Союза. В проекте по разработке также принимали участие Александр Минц, Константин Егоров и Виктор Виторский. Группа пыталась гарантировать секретность передачи информации с помощью созданной ими уникальной многоканальной аппаратуры радиосвязи, которая впервые использовала одну боковую полосу частот. И это вышли: в 1939 году на магистрали Москва — Хабаровск система шифрования речи по новому алгоритму заработала. Владимиру Котельникову относится идея о потенциально нераскрываемом шифре, которую он сформулировал буквально за три дня до начала Великой Отечественной войны.
В воспоминаниях Котельников строчит: «Использование одноразового ключа полезно и для засекречивания в телефонии как проводной, так и радио. Только там все гораздо сложнее, и в случае аналоговой передачи спектра выговоры, не преобразуя его в цифровую, получить абсолютно стойкое засекречивание невозможно. Можно получить высокую степень стойкости, но не абсолютную. При мозаичном шифровании спектра, даже если применяется одноразовый ключ, система остаётся ранимой, поскольку каждый «кусочек» остается сам по себе незашифрованным. Поэтому-то важно сделать интервалы по возможности меньше, но при этом теряется качестве передаваемой выговоры».
В лаборатории под руководством Владимира Котельникова разработали новый телефонный шифратор «мозаичного» типа, который совмещал в себе частотные реорганизации речевого сигнала с перестановкой его отрезков по времени. Изюминкой аппарата стало динамическое преобразование, которое менялось по закону распределения случайных размеров, что было крайне сложно расшифровать даже высококлассным спецам. Система производила квазислучайные перестановки стомиллисекундных отрезков выговоры, которые были известны только получателю, а также две частотные полосы с инверсией речевого сигнала.
Еще одним детищем группы Котельникова сделался первый в СССР полостной вокодер, название которого происходит от английского сочетания voice coder – голосовой шифратор. Аппарат довели до работающего прототипа, который испытали и показали принципиальную возможность сжатия речевого сигнала. Котельников в этой связи писал: «Для того чтобы было труднее дешифровать передаваемую речь, было важно сделать «отрезки», на которые мы её разбивали, как можно короче. А это проблема, потому что тогда портилось качество передаваемой речи. Я стал думать, как бы передавать речь не всю полностью, а как-то сжать её спектр. Начал рассматривать спектр звуков, чтобы постичь, какие частоты определяющие… В это время попалась на глаза ссылка на статью Хомера Дадли, опубликованную в октябре 1940 года, где говорилось, что он сделал преобразователь выговоры – вокодер. Бросился смотреть, а оказалось, что там ничего конкретного не написано. Но все равно это было очень полезно: идея у него та же, значит, мы на верном пути. В общем, мы начали делать свой вокодер. И перед самой войной у нас уже работал его опытный образец. Правда, пока он еще «сообщал» плохо «дрожащим голосом».
Продолжение следует…
По материалам:
Бабаш А. В. и др. О развитии криптографии в XIX веке // Защита информации, №5, 2003.
Астрахан В. И., Гусев В. В. Становление и развитие правительственной связи в России, 1996.
Астрахан В. И., Павлов В. В., Чернега В. Г. Правительственная электросвязь в истории России. Доля 1, 2001.
Клепов А. Информационное оружие Сталина.
