Страница 12 из 15
Эксплуатация секретной телефонии привела к идее создание комплексного устройства, которое бы совмещало в себе функции как каналообразования, так и засекречивания. В результате был создан шифратор ПЖ-8М, который работал в комплексе с трёхканальной аппаратурой ВЧ телефонирования СМТ-34 и обеспечивал засекречивание по простой схеме.
В интересах массового выпуска спецаппаратуры возникла необходимость создания специального завода. В докладной записке наркому внутренних дел Л.П.Берии о мероприятиях по повышению качества правительственной телефонной связи от 5 февраля 1939 года подчёркивалось: «Считая, что засекречивающая аппаратура должна широко применяться по всему Союзу, поставить вопрос перед ЦК ВКП(б) и СНК СССР о необходимости создания специального завода при Наркомате связи с соответствующими лабораториями для производства всех видов засекречивающей и специальной телефонной, телеграфной, радиоаппаратуры и сигнализации».
Вопрос о создании подобного завода ставился не только НКВД, но и Генштабом РККА ещё в июне 1938 года, поскольку ни армия, ни флот не имели на вооружении приборы, гарантирующие секретность телефонно-телеграфных передач. Однако ещё длительное время завод «Красная Заря» (директор завода с декабря 1937 года М.В.Мельников) оставался основным поставщиком аппаратуры засекречивания.
В 1939 году советскому учёному В.А.Котельникову была поручена важная государственная задача – создание шифратора для засекречивания речевых сигналов с повышенной стойкостью к дешифровке, заказчиком которой выступало ОПС. Для этого в ЦНИИС была создана лаборатория под руководством В.А.Котельникова по засекречиванию телефонной информации. В основном, лаборатория была укомплектована инженерами, которые только закончили институт связи или завершали учёбу на этапе дипломного проекта, защищаемого по тематике своей новой работы.
Кроме В.А.Котельникова в работах по секретной телефонии принимали участие Александр Львович Минц (1894-1974), Константин Петрович Егоров (1905-1959) и Виктор Виторский. Учёные пытались обеспечить конфиденциальность передачи информации с помощью созданной ими уникальной многоканальной аппаратуры радиосвязи, которая впервые использовала одну боковую полосу частот. В 1939 году она была установлена на магистрали Москва – Хабаровск.
Идею нераскрываемого шифра В.А.Котельников сформулировал незадолго до войны. Свой закрытый отчёт «Основные положения автоматической шифровки», где было впервые представлено строгое обоснование того, что системы шифрования с одноразовыми ключами абсолютно стойкие, он сдал за три дня до начала Отечественной войны. Эта работа, к сожалению, малоизвестная, поскольку так и не вышла в открытой печати.
А через пять лет американский инженер и математик Клод Элвуд Шеннон изложил подходы к построению стойких систем шифрования в своём секретном докладе, датированном 1 сентября 1946 года. В открытой печати его работа появилась в 1949 году.
Из воспоминаний В.А.Котельникова: «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 речи, 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 уязвимой, поскольку каждый «кусочек», сам по себе, оказывается незашифрованным. Поэтому-то важно сделать интервалы и по возможности меньше, но при этом теряется качество передаваемой речи».
Под руководством В.А.Котельникова был разработан первый телефонный шифратор «мозаичного типа», который совмещал в себе частотные преобразования речевого сигнала с перестановками его отрезков по времени. Реализуемые им преобразования были динамическими, т.е. периодически изменялись по закону распределения случайных величин, и потому их раскрытие представляло очень серьёзную задачу даже для квалифицированных специалистов. Была предложена система, основанная на квазислучайных (известных только получателю) перестановках временных (сто миллисекунд) отрезков и двух частотных полос с инверсией речевого сигнала. Управление частотными и временными перестановками на передаче и приёме осуществлялось шифратором, который генерировал пять бит гаммы десять раз в секунду.
Из воспоминаний В.А.Котельникова: «Сначала мы просто «перевёртывали спектр», но быстро поняли, что это легко разгадать. Тогда стали разбивать речь на некоторые «отрезки» по частоте с инверсией спектра, и их «перепутывать»… «перепутывали» не просто так, как придётся, а определённым образом, с помощью шифратора… Был у нас «барабан», наполненный маленькими шариками, который крутился, и из него высыпались шарики на специальное устройство со штырьками и щелями так, что потом через эти щели шарики случайным образом попадали на две движущиеся телеграфные ленты, которые были наложены одна на другую через «копирку».
В результате получался на обеих лентах одинаковый рисунок – «дорожки» из случайно расположенных пятнышек. Затем по этим меткам ленты перфорировались. Одна лента оставалась на «передающем конце», а вторую мы аккуратненько скручивали и упаковывали в пластмассовую коробочку, которую запаивали, чтобы никто не подсмотрел. Эту процедуру повторяли несколько раз. Таким образом получали два одинаковых набора шифров. Мы их пронумеровывали, и один из наборов отправляли на «пункт приёма». А туда, во время сеанса связи секретно сообщали номер шифра, и таким образом на том конце знали знали, какую из коробочек надо распаковывать, чтобы использовать спрятанный там шифр».
В.А.Котельниковим был разработан первый в СССР полосной «вокодер» (англ. voice coder – голосовой шифратор) с выделением основного тона речи. Работа была доведена до действующего макета, который был испытан и показал возможность использования этого принципа для сжатия речевого сигнала. В ходе этой работы учёным был также предложен и испытан принцип тестирования артикуляции систем передачи речи.
Из воспоминаний В.А.Котельникова: «Для того чтобы было труднее расшифровать передаваемую речь, было важно сделать «отрезки», на которые мы её разбивали, как можно короче. А это проблема потому, что тогда ухудшается качество передаваемой речи. 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 Дадли, опубликованную в октябре 1940 года, где говорилось, 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 него та же, значит, мы на правильном пути. В общем, мы начали делать свой «вокодер». И перед самой войной у нас уже работал его опытный образец. Правда, пока он ещё «говорил» плохо, «дрожащим голосом».
Только в 1940 году в лаборатории В.А.Котельникова начались работы по изготовлению образцов наиболее сложного по тем временам аппарата телефонного засекречивания «Соболь-П», в котором использовались временные и частотные перестановки, а в качестве шифратора использовалась телеграфная лента со случайно нанесёнными отверстиями. В то же время лаборатория завода «Красная Заря», в основном, выпускала инверторы.
Благодаря принятым мерам в лаборатории В.А.Котельникова примерно в течение трёх месяцев после начала войны были изготовлены и испытаны лабораторные макеты отдельных основных узлов аппаратуры «Соболь-П». Это были узел частотных перестановок с инверсией спектра, узел временных перестановок, узел шифратора на базе трансмиттера и пятистрочной перфорированной телеграфной ленты (далее – перфолента), макет генератора, создававший гамму управления перестановками частотных полос и временных отрезков.
Кроме того, в процессе «преодоления трудностей» появились и немало других изобретений, но В.А.Котельников и его коллеги их не публиковали и не патентовали, во-первых, в результате секретности разработок, а, во-вторых, на это у учёных просто «не было времени».