Изобретение радио совершило революцию в криптографии. Любой, у кого есть радиоприемник, настроенный на нужную частоту, может услышать сообщения, передаваемые по радио. На этом основан успех радиовещания и телевидения. Однако такая «открытость» оказалась новым вызовом для безопасности связи. Ко Дню радио мы поговорили с Александром Дюльденко (старший аналитик-исследователь, НПК «Криптонит») и Егором Ефремовым (автор-исследователь, НПК «Криптонит») и разобрались, что же такое радиосвязь, и как передать сообщение по радио так, чтобы его понял только тот, кому оно адресовано.
Радиотелеграф
До появления радио перехватить сообщение можно было только физически — поймать почтового голубя или гонца. С появлением телеграфа злоумышленник мог подключиться к проводам, по которым идет секретная связь, и перехватить телеграмму. Однако подключение к проводу или повреждения на линии также можно обнаружить. Радио же представляет собой целый океан сигналов: волна распространяется во все стороны и, хотя ее распространению могут помешать физические преграды, есть технические способы направить радиосигнал. Как только радиосвязь получила распространение, армии, государства и телеграфные компании столкнулись с большой проблемой: любые переговоры по радио могут быть перехвачены.
Впервые радиосвязь в военных целях была применена во время англо-бурской войны в Южной Африке 1899 — 1902 года британцами, причем никакого шифрования британская армия не использовала — у бурских республик даже не было элементарных радиоприемников, чтобы перехватить сообщение. Однако к Первой мировой войне радиосвязь было невозможно представить без радиоперехвата и защиты информации при помощи шифрования. Исход войны во многом решался не на поле боя, а в кабинетах криптоаналитиков и на станциях радиоразведки.
В начале первой половины XX века для защиты передаваемых с помощью радио сообщений широко использовали ручные шифры. Шифровальщик на специальном бланке предоставлял радисту уже зашифрованное сообщение, после чего радист передавал зашифрованный, непонятный для него самого текст на определенной частоте. Принимающая сторона настраивала радиоприемник на ту же частоту, получала это сообщение и с помощью такого же кода или шифра получала исходный текст. Бланки с зашифрованными сообщениями обязательно уничтожались.
При передаче по радио невозможно было выяснить, перехвачено сообщение или нет, и невозможно понять, сколько вообще человек включили приемник и услышали твое сообщение. Только стойкость шифра могла гарантировать сохранность секрета.
U.S. Army Signal Corps
Гордость французской криптографии — «Радиограмма Победы»
Весной 1918 года германская армия предприняла последнее отчаянное наступление на Францию. Чтобы сохранить фактор внезапности, немецкие криптографы разработали новый шифр ADFGVX. Чтобы снизить количество ошибок при приеме радиограмм, при шифровании текст превращался в последовательность из шести символов – A, D, F, G, V, X, которые в азбуке Морзе сильнее всего отличаются друг от друга. 30 мая 1918 года шифр был разослан по германским военным частям, а уже 3 июня 1918 года французский криптограф Жорж Пенвен сумел взломать его. За 26 часов непрерывной работы Пенвену удалось дешифровать перехваченное сообщение (по легенде, он похудел после этого на 15 килограммов). На следующий день в штаб Верховного главнокомандующего Франции Фердинанда Фоша была доставлена следующая радиограмма: «Ускорить снабжение амуницией тчк если не видно [противнику, то] даже днем». Сопоставив разведданные о передвижениях германских сил с содержанием сообщения, Фердинанд Фош понял, что вот-вот начнется масштабное нападение на французский город Компьень, и атаку удалось отбить.
Во время Первой мировой войны стало очевидно, что существующие коды и шифры либо слишком ненадежные, либо слишком медленные и неудобные для использования в военных условиях. Множество изобретателей по всему миру бросили свои силы на создание способов механизировать процессы шифрования. Во-первых, чтобы ускорить этот процесс, во вторых — повысить его стойкость и надежность, а в третьих — снизить вероятность человеческой ошибки.
Уже в 1915 году нидерландские военные офицеры Тео ван Хенгель и Рудольф Шпенглер создали первую роторную шифровальную машину для связи в Королевском военно-морском флоте Нидерландов. В том же году американский изобретатель Эдвард Хеберн создал свой прототип однороторной машины, а в 1923 году Артур Шербиус запустил в производство трехроторную шифровальную машину — первую модель легендарной «Энигмы». Своего расцвета шифровальные машины достигли во Вторую мировую войну.
Wikimedia Commons
Радиолюбители против шпионов
Всем известна история про взлом «Энигмы» в Блетчли-парке, но вряд ли очевидно, что все сообщения туда попадали благодаря радиоперехвату. Ведь сообщения, зашифрованные «Энигмой» отправлялись по радиосвязи. Для перехвата такого количества сообщений радиоразведке понадобилось развернуть сеть радиоперехвата по всему Восточному побережью Британского архипелага. Однако откуда взять столько радиостанций?
В МИ-8, британской службе радиоразведки, догадались, что такая сеть фактически уже существует. Разведчики решили обратиться к президенту Британского общества радиолюбителей (RSBG), Артуру Уоттсу. Сам Уоттс во время Первой мировой служил в Комнате 40 (криптографическом отделении Адмиралтейства Британского флота), и прекрасно понимал важность такой работы. Ему удалось мобилизовать для службы в МИ-8 добровольцев-радиолюбителей по всей Великобритании. На пике работы в штате Mи-8 состояло более 1500 человек, большая часть из них — радиолюбители. Служба занималась перехватом вражеских переговоров, обнаружением и ликвидацией незаконных радиостанций на территории Британии. Многие перехваченные сообщения были зашифрованы при помощи «Энигмы» и других шифровальных машин, и для дешифровки Mи-8 перенаправляла их в Блетчли-парк. Уже через три месяца после начала сотрудничества общества радиолюбителей с МИ-8 удалось выявить более 600 передатчиков и полностью ликвидировать сеть германской агентуры на территории Британии. Многие агенты были завербованы для радиоигры, то есть продолжили поддерживать связь с Германией, но передавали заведомо ложную информацию, подготовленную британской разведкой.
Голосовое радио
Первые успешные опыты передачи голоса по радио были осуществлены американским изобретателем Реджинальдом Фессенденом еще 1900 году. Однако по-настоящему «мобильной» голосовая радиосвязь стала в середине 1920-х, когда появились первые переносные радиостанции. А во время Второй мировой войны передача команд голосом по радиостанции стала главным способом оперативного управления войсками.
Технически зашифровать текстовое сообщение намного проще, чем сообщение голосовое. Этим объясняется тот факт, что долгое время единственным способом засекретить разговор было кодирование. Известное многим «первый, первый, я второй» — самый простой способ с помощью условного кода назвать себя и собеседника.
Радио BBC
Во время Второй Мировой войны британские спецслужбы использовали радиостанцию BBC для координации действий сопротивления на оккупированных территориях Германии.
Кодовые сообщения «вплетались» в эфир текущих радиопередач и звучали в форме музыкальных и литературных произведений, а также в виде «личных сообщений», часто не имевших никакого смысла для простого слушателя (например, «у Жана длинные усы»). Требовался лишь простой бытовой радиоприемник для их прослушивания.
Сигналом к началу высадки антигитлеровской коалиции в Нормандии стали прозвучавшие в радиоэфире вступительные строки стихотворения Поля Верлена. Первые три строки «Les sanglots longs / des violons / de l'automne» означали начало операции через две недели, другие строки давали команду сопротивлению проводить диверсионные операции. Получив такие послания, участники сопротивление по всей Франции подрывали телефонные линии и центры связи. Немецкие войска были вынуждены использовать менее безопасную радиосвязь.
Индейцы Навахо
Еще один «экзотический» способ защиты радиопереговоров — использование малоизвестных языков. Американские военные, начиная с Первой мировой войны набирали в радисты группы малочисленных индейских племен, а во Вторую мировую подобрали, как им казалось, «идеальных» кандидатов на эту роль — индейцев Навахо.
Их язык был чрезвычайно сложен и почти неизвестен в мире. Более того, радисты Навахо обучались дополнительным приемам кодирования, так что у немецких и японских служб радиоперехвата просто не оставалось шансов понять их разговор. Как именно работал код Навахо можно будет узнать в экспозиции музея криптографии в Москве.
Скремблеры
Каким бы ни казался метод кодирования устной речи совершенным, вопрос его «взлома» (или правильнее сказать — декодирования) практически всегда оставался вопросом времени.
Начиная с 20-х годов, появились первые электромеханические устройства, позволившие в автоматическом режиме делать разговор непонятным. Их назвали скремблеры (англ. scramble — перемешивать). Речь в таких устройствах подвергалась частотной инверсии (когда низкие тона становятся высокими и наоборот), временным перестановкам (когда отдельные «кусочки» разговора шли в разном порядке) и прочим сложным преобразованиям. Получившуюся «звуковую кашу» отправляли по радиоволнам или проводам, а на другом конце такой же скремблер «пересобирал» этот звук в правильном порядке.
В 40-е годы во время войны даже работала такая трансатлантическая линия связи между Англией и Америкой для переговоров Рузвельта и Черчилля. Но и ее с успехом дешифровала немецкая служба радиоперехвата. Дело в том, что как мелко и хаотично бы не «нарезали» скремблеры звук, каждый его «кусочек» оставался незашифрованным. Решить эту проблему смогла только «цифровая революция», позволившая превратить звук в поток цифр. А шифрование цифр, как известно, процесс намного более эффективный.
Номерные радиостанции
Наиболее опутанной легендами и мифами частью радиоэфира были и остаются так называемые «номерные радиостанции» — односторонние радиопередатчики зашифрованных сообщений. В эфире они звучат очень странно — диктор или синтетическая речь по заданному расписанию произносят набор цифр, а вначале могут звучать веселая мелодия народной песни или звуки курантов — да что угодно.
Долгое время идут споры о принадлежности таких станций конкретным странам и спецслужбам, но официально такого подтверждения конечно никто не дает. Радиолюбители по всему миру создали целые сообщества, чтобы отслеживать и пытаться понять смысл таких сообщений. Считается, что «номерные радиостанции» возникли в период холодной войны и были предназначены для информирования агентов, находящихся «на задании» на территории противника. Они использовали бытовой приемник нужного диапазона, который не вызывал подозрений, и, зная ключ, могли расшифровать послание.
Музей Криптографии
Музей криптографии в Москве
В Москве готовится к открытию первый в России публичный Музей криптографии, который представит уникальную коллекцию шифровальной техники, средств передачи информации, архивных документов, редких книг и фотографий. Музей расскажет о криптографии от древних времен до современных мессенджеров, в нем можно будет ознакомиться со всеми способами шифрования радиосообщений и вживую увидеть все легендарные устройства, применявшиеся для засекречивания радиограмм. Криптография — одна из самых закрытых и засекреченных наук, в мире насчитывается всего несколько музеев, которые так или иначе рассказывают о ее истории, в том числе Национальный музей криптографии в США (National Cryptologic Museum) и Блетчли-парк (Bletchley Park) в Англии.
Подпишись: