Роторная машина Hebern - Hebern rotor machine
Hebern ротор Машина была электромеханическая шифрования машина построен путем комбинирования механических частей стандартной пишущей машинки с электрическими частями электрической машинки, соединяя два через скремблер. Это первый пример (хотя и едва ли) класса машин, известных как роторные машины , которые станут основной формой шифрования во время Второй мировой войны и в течение некоторого времени после нее, и который включает такие известные примеры, как немецкая Enigma .
История
Эдвард Хью Хеберн был строительным подрядчиком, который был заключен в тюрьму в 1908 году за кражу лошади. Утверждается, что со временем он начал думать о проблеме шифрования и в конце концов изобрел средства механизации процесса с помощью пишущей машинки. Он подал свою первую патентную заявку на криптографическую машину (не роторную машину) в 1912 году. В то время у него не было средств, чтобы тратить время на работу над таким устройством, но он продолжал создавать проекты. Хеберн сделал свои первые чертежи роторной машины в 1917 году, а в 1918 году построил ее модель. В 1921 году он подал заявку на патент на него, который был выдан в 1924 году. Он продолжал вносить улучшения, добавляя больше роторов. Агнес Дрисколл , главный гражданский сотрудник криптографической операции ВМС США (позже ставшая OP-20-G ) в период между Первой и Второй мировыми войнами, некоторое время работала с Хеберн, прежде чем вернуться в Вашингтон и вернуться в OP-20-G в середине 20-х годов. .
Хеберн был настолько уверен в будущем успехе системы, что основал компанию Hebern Electric Code на деньги нескольких инвесторов. В течение следующих нескольких лет он неоднократно пытался продать машины как военно-морскому флоту и армии США , так и коммерческим организациям, таким как банки. Никто особо не интересовался, поскольку в то время криптография не считалась важной за пределами правительств. Вероятно, именно из-за конфиденциального анализа Уильямом Фридманом слабых сторон машины Хеберна (существенных, хотя и поддающихся ремонту) ее продажи правительству США были настолько ограничены; Хеберну о них никогда не рассказывали. Возможно, лучшим показателем всеобщего отвращения к подобным вопросам было заявление Генри Стимсона в его мемуарах о том, что «джентльмены не читают почту друг друга». Это был Стимсон, а государственный секретарь по Гувера, который снял поддержку Государственного департамента по Герберт Ярдли «s American Black палаты , что приводит к его закрытию.
В конце концов у его инвесторов закончилось терпение, и они подали в суд на Хеберна за манипуляции с акциями . Он провел еще один короткий период в тюрьме, но никогда не отказывался от идеи своей машины. В 1931 году флот, наконец, приобрел несколько систем, но это была его единственная реальная продажа.
Еще три патента на роторные машины были выданы в 1919 году, и несколько других роторных машин были разработаны независимо примерно в то же время. Самым успешным и широко используемым была машина Enigma .
Описание
Ключом к конструкции Хеберна был диск с электрическими контактами с обеих сторон, известный сегодня как ротор . Контакты по обе стороны от ротора были соединены проводами, причем каждая буква на одной стороне была подключена к другой на дальней стороне случайным образом. Связка кодировала единичный алфавит подстановки.
Когда пользователь нажимал клавишу на клавиатуре пишущей машинки, небольшое количество тока от батареи протекало через клавишу в один из контактов на входной стороне диска, через проводку и обратно другой контакт. Затем мощность приводила в действие механические механизмы электрической пишущей машинки, чтобы напечатать зашифрованную букву, или, поочередно, просто зажигала лампочку или перфоратор для бумажной ленты от телетайпа .
Обычно такая система была бы не лучше, чем одноалфавитные системы XVI века. Однако ротор в машине Hebern был привязан к клавиатуре пишущей машинки, так что после каждого нажатия клавиши ротор вращался, и, таким образом, алфавит замены немного изменялся. Это превращает базовую замену в полиалфавитную, подобную хорошо известному шифру Виженера , за исключением того, что она не требует ручного поиска ключей или шифротекста. Операторы просто повернули ротор в заранее выбранное начальное положение и начали печатать. Чтобы расшифровать сообщение, они повернули ротор в гнезде так, чтобы он был «задом наперед», таким образом отменив все замены. Затем они набрали зашифрованный текст, и на выходе получился открытый текст.
Еще лучше, несколько роторов можно разместить так, чтобы выход первого был соединен с входом следующего. В этом случае первый ротор работает так же, как и раньше, поворачиваясь один раз при каждом нажатии клавиши. Затем вращаются дополнительные роторы с кулачком на одном из них, каждый из которых поворачивается на одно положение после того, как другой вращается на полный оборот. Таким образом, количество таких алфавитов резко возрастает. Для ротора с 26 буквами в алфавите пять таких роторов, «уложенных» таким образом, позволяют произвести 26 5 = 11 881 376 различных возможных замен.
Уильям Фридман атаковал машину Hebern вскоре после ее появления на рынке в 1920-х годах. Он быстро «решил» любую машину, которая была построена аналогично Hebern, в которой роторы были уложены друг с другом так, что ротор на одном конце или другом конце вращался при каждом нажатии клавиши, так называемый быстрый ротор . В этих случаях результирующий зашифрованный текст состоял из серии шифров с однократной заменой, каждый длиной 26 букв. Он показал, что против таких систем можно использовать довольно стандартные методы, если приложить достаточно усилий.
Конечно, этот факт сам по себе был большим секретом. Это может объяснить, почему армия и флот, к его большому удивлению, не захотели использовать дизайн Хеберна.