Роторная машина Хеберна

Роторная машина Хеберна представляла собой электромеханическую шифровальную машину, созданную путем объединения механических частей стандартной пишущей машинки с электрическими частями электрической пишущей машинки и соединения их через скремблер. Это первый пример (хотя и едва заметный) класса машин, известных как роторные машины , которые стали основной формой шифрования во время Второй мировой войны и в течение некоторого времени после нее, и который включал такие известные примеры, как немецкая «Энигма» .

История

Эдвард Хью Хеберн был строительным подрядчиком, которого в 1908 году посадили в тюрьму за кражу лошади. Утверждается, что, когда у него было время, он начал задумываться о проблеме шифрования и в конце концов разработал способ механизации этого процесса с помощью пишущей машинки. Свою первую заявку на патент на криптографическую машину (не роторную) он подал в 1912 году. ^{[ 1 ]} В то время у него не было средств, чтобы тратить время на работу над таким устройством, но он продолжал создавать конструкции. Хеберн сделал свои первые чертежи роторной машины в 1917 году. ^{[ 2 ]} и в 1918 году он построил его модель. В 1921 году он подал заявку на патент на него, который был выдан в 1924 году. ^{[ 3 ]} Он продолжал вносить улучшения, добавляя больше роторов. ^{[ 4 ]}^{[ 2 ]} Агнес Дрисколл , главный гражданский сотрудник криптографической операции ВМС США (позже ставшей OP-20-G ) между Первой и Второй мировыми войнами , провела некоторое время, работая с Хеберном, прежде чем вернуться в Вашингтон и OP-20-G в середине 20-х годов. .

Хеберн был настолько убежден 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 ВМС и армии США , так и коммерческим предприятиям, например банкам. Никто не проявлял особого интереса, поскольку в то время криптография не считалась важной за пределами правительств. Вероятно, именно из-за конфиденциального анализа Уильямом Ф. Фридманом недостатков машины Хеберна (существенных, хотя и поддающихся ремонту) ее продажи правительству США были настолько ограничены; Хеберну о них никогда не рассказывали. Возможно, лучшим показателем общего отвращения к таким вопросам было заявление Генри Стимсона в его мемуарах о том, что «джентльмены не читают почту друг друга». ^{[ 5 ]} Именно Стимсон, будучи госсекретарем при Гувере, отказался от поддержки Госдепартаментом Герберта Ярдли Американской черной палаты , что привело к ее закрытию.

В конце концов у его инвесторов закончилось терпение, и они подали в суд на Хеберна за манипулирование акциями . Он провел еще один короткий период в тюрьме, но так и не отказался от идеи создания своей машины. В 1931 году ВМС наконец закупили несколько систем, но это была его единственная реальная продажа.

В 1919 году было выдано еще три патента на роторные машины, и примерно в то же время независимо друг от друга были разработаны еще несколько роторных машин. Наиболее успешной и широко используемой стала машина «Энигма» .

Описание

Патент на однороторную машину Hebern № 1 510 441.

Ключом к конструкции Хеберна был диск с электрическими контактами с обеих сторон, известный сегодня как ротор . Контакты по обе стороны ротора соединялись проводами, причем каждая буква на одной стороне случайным образом соединялась с другой на дальней стороне. В проводке кодировался один алфавит замены.

Когда пользователь нажимал клавишу на клавиатуре пишущей машинки, небольшой ток от батареи протекал через клавишу в один из контактов на входной стороне диска, через проводку и обратно на другой контакт. Затем энергия приводила в действие механические механизмы электрической пишущей машинки, чтобы напечатать зашифрованную букву, или, альтернативно, просто зажигала лампочку или дырокол бумажной ленты от телетайпа .

Обычно такая система была бы не лучше, чем одноалфавитные системы 16 века. Однако ротор машины Хеберна был прикреплен к клавиатуре пишущей машинки, так что после каждого нажатия клавиши ротор вращался, и алфавит замены, таким образом, немного менялся. Это превращает базовую замену в многоалфавитную, аналогичную хорошо известному шифру Виженера , за исключением того, что она не требует ручного поиска ключей или зашифрованного текста. Операторы просто поворачивали ротор в заранее выбранное исходное положение и начинали печатать. Чтобы расшифровать сообщение, они повернули ротор в гнезде «назад», тем самым полностью изменив все замены. Затем они ввели зашифрованный текст и получили открытый текст.

А еще лучше, несколько роторов можно разместить так, чтобы выход первого был соединен со входом следующего. В этом случае первый ротор работает, как и раньше, поворачиваясь один раз при каждом нажатии клавиши. Затем дополнительные роторы вращаются с помощью кулачка на том, что находится рядом с ним, причем каждый из них поворачивается на одно положение после того, как тот, который находится рядом с ним, делает полный оборот. Таким образом, количество таких алфавитов резко увеличивается. Для ротора с 26 буквами в алфавите пять таких роторов, «сложенных» таким образом, позволяют получить 26 букв. ⁵ = 11 881 376 различных возможных замен.

Уильям Ф. Фридман атаковал машину Хеберна вскоре после того, как она появилась на рынке в 1920-х годах. Он быстро «решал» любую машину, построенную по принципу Хеберна, в которой роторы были сложены друг на друга так, что ротор на одном конце вращался при каждом нажатии клавиши, так называемый быстрый ротор . В этих случаях результирующий зашифрованный текст состоял из серии шифров с одинарной заменой, каждый из которых имел длину 26 букв. Он показал, что против таких систем можно использовать довольно стандартные методы, если приложить достаточные усилия.

Конечно, этот факт сам по себе был большой тайной. Это может объяснить, почему армия и флот, к его большому удивлению, не желали использовать конструкцию Хеберна.

Ссылки

^ Хеберн, Эдвард Х. «Криптографическое приспособление для пишущих машин» Патент США №. 1 086 823 (подано: 3 июня 1912 г.; выдано: 10 февраля 1914 г.).
^ Jump up to: ^а ^б Бауэр, Флорида. Зарождение идеи ротора. 14.1.3.1 Хеберн. В: История информационной безопасности: всеобъемлющий справочник , Карл Мария Майкл де Леу и Ян Бергстра, ред. Эльзевир, 2007, с. 385.
^ Хеберн, Эдвард Х., «Электрическая кодирующая машина», Патент США №. 1 510 441 (подано: 31 марта 1921 г.; выдано: 30 сентября 1924 г.).
^ Хеберн, Эдвард Х. «Электрическая кодовая машина» Патент США №. 1 683 072 (подано: 20 ноября 1923 г.; выдано: 4 сентября 1928 г.).
^ Стинсон, Генри Л.; Банди, Макджордж (1948). О действительной службе в мире и на войне . Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: Harper & Brothers. п. 188. Со с. 188: «Стинсон, будучи госсекретарем, вел себя как джентльмен с джентльменами, посланными в качестве послов и министров из дружественных стран, и, как он позже сказал: «Джентльмены не читают почту друг друга». "

Внешние ссылки

Машины Кода Хеберна

[1] Хеберн, Эдвард Х. «Криптографическое приспособление для пишущих машин» Патент США №. 1 086 823 (подано: 3 июня 1912 г.; выдано: 10 февраля 1914 г.).

[Bauer-2] Jump up to: ^а ^б Бауэр, Флорида. Зарождение идеи ротора. 14.1.3.1 Хеберн. В: История информационной безопасности: всеобъемлющий справочник , Карл Мария Майкл де Леу и Ян Бергстра, ред. Эльзевир, 2007, с. 385.

[3] Хеберн, Эдвард Х., «Электрическая кодирующая машина», Патент США №. 1 510 441 (подано: 31 марта 1921 г.; выдано: 30 сентября 1924 г.).

[4] Хеберн, Эдвард Х. «Электрическая кодовая машина» Патент США №. 1 683 072 (подано: 20 ноября 1923 г.; выдано: 4 сентября 1928 г.).

[5] Стинсон, Генри Л.; Банди, Макджордж (1948). О действительной службе в мире и на войне . Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: Harper & Brothers. п. 188. Со с. 188: «Стинсон, будучи госсекретарем, вел себя как джентльмен с джентльменами, посланными в качестве послов и министров из дружественных стран, и, как он позже сказал: «Джентльмены не читают почту друг друга». "

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]