Становление криптографии в ссср и в годы великой отечественной войны

Становление криптографии в ссср и в годы великой отечественной войны

Данная статья посвящена истории становления криптографии в СССР и в годы Великой Отечественной войны. Нами рассмотрены вопросы появления криптографии как науки и даны основные определения. В работе показано становление криптографии в СССР и в годы Великой Отечественной войны и перечислены первые шифровальные машины, такие как К-37 «Кристалл» и   М-101 «Изумруд».

Авторы публикации

Рубрика

IT-Технологии

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 18 (63), май ‘22

Поделиться

В течение многих лет криптография служила исключительно военным целям. Сегодня обычные пользователи имеют доступ к средствам защиты от несанкционированного доступа к конфиденциальной информации с помощью компьютерной криптографии. До недавнего времени все исследования в этой области были только закрытыми, но в последние годы в нашей стране и за рубежом стало появляться все больше публикаций в открытой печати. Частичное ослабление секретности связано с тем, что скрыть накопленный объем информации стало невозможно.

С другой стороны, криптография все чаще используется в гражданских сферах, что требует раскрытия информации.

С распространением письменности в человеческом обществе возникла потребность в обмене письмами и сообщениями, что обусловило необходимость скрывать содержание письменных сообщений от посторонних.

Рассмотрим некоторый способы сокрытия содержания письменных сообщений можно разделить на три группы:

  • к первой группе относятся методы маскировки или стеганографии, скрывающие сам факт сообщения;
  • вторую группу составляют различные способы секретного письма или криптографии (от греческих слов ktyptos — тайна и grapho — писать);
  • методы третьей группы ориентированы на создание специальных технических устройств, классификацию информации.

История криптографии так же стара, как история человеческого языка. Тем более, что само письмо поначалу было оригинальной криптографической системой, потому что в древних обществах ею владели лишь немногие избранные. Войны способствовали развитию криптографии. Письменные приказы и донесения должны быть зашифрованы, чтобы захват курьеров не позволил противнику получить важную информацию.

Криптологические методы защиты информации являются одним из самых мощных средств защиты информации.

Криптология — это наука о защите информации. Она разделена на две части: криптография и криптоанализ. Криптография — это раздел криптологии, занимающийся проектированием секретных систем. Криптоанализ — это часть криптологии, которая занимается взломом секретных систем. Специалисты в данной области техники ищут способы обеспечения секретности и/или подлинности информации путем шифрования исходного текста [1].

Рассмотрим первое появление криптографии в России. Первые профессиональные криптографы в России появились при Иване Грозном (1530-1584). Они находились на службе в Посольском приказе, учрежденного им в 1549 г., и отвечавшем за внешнюю политику страны. Криптографы разработали так называемые «алфавиты», «цифиры», «цифры» или шифры, как они впоследствии стали известны. Первоначально это были простые коды замены. Но, как отмечает в своей книге исследователь истории шифровки Т. А. Соболев, Петр I (1672–1725) был первым русским правителем, осознавшим значение шифровки для безопасности страны. Он поставил службу шифрования на действительно профессиональную основу [2].

Шифрование — это обратимое преобразование информации с целью скрыть ее от посторонних и в то же время предоставить доступ к ней авторизованным пользователям. В первую очередь шифрование выполняет задачу сохранения конфиденциальности передаваемой информации. Важной особенностью любого алгоритма шифрования является использование ключа, утверждающего выбор конкретного преобразования из набора возможных алгоритмов [1].

С 1700 г. все работы по созданию шифров, шифрованию и расшифровке производились в цифровом отделе Посольского приказа, а позднее, с 1709 г., в Посольской канцелярии. Типичным шифром того времени был простой шифр замены: каждая буква алфавита заменялась новым знаком, буквой или комбинацией букв. Добавлялись «пробелы», бессмысленные символы, вводились специальные обозначения для слов или словосочетаний, часто употреблявшихся в том или ином контексте. Авторство некоторых выпусков принадлежало лично Петру I [2].

Нами исследовано становление криптографии в СССР, 5 мая 1921 г. при содействии В. И. Ленина был создан особый отдел ВЧК — единственную отечественную шифровальную службу. Первоначально в его состав входило шесть, позже семь отделов, но фактически криптографическими задачами занимались только три из них. Второй отдел занимался теоретической разработкой криптографии, разработкой шрифтов и кодов ВЧК, насчитывал всего 7 человек. Сотрудники 3-го отдела занимались «шифровальной работой и руководством этой работой в ЧК». 4-му отделу Особого отдела (8 человек) поручили расшифровку иностранных и антисоветских шрифтов и шифров, а также дешифровку документов [3].

Уже в 30-е годы был виден факт, что имеющиеся ручные системы шифрования уже не могли справится с растущим потоком информации, ввиду низкой скорости ее обработки. Для того, чтобы зашифровать приказ размером в полторы печатные страницы требовалось от 4 до 5 часов, на расшифровку уходило столько же времени. При передаче текста по телеграфным каналам часто допускаются ошибки, что в свою очередь увеличивает время обработки в три раза. «Громкими и актуальными» в междувоенные годы были разработки и освоение механических и электромеханических машин для шифрования текста. Можно сказать, что наступила эра машинных шифров.

Первым электромеханическим шифратором отечественного производства была аппаратура для классификации телефонных сообщений, выпущенная в 1927-1928 гг. Специалисты Спецотдела ВЧК прекрасно понимали необходимость незамедлительного создания шифровальной машины, так как приближалась Вторая мировая война. Это означало, что нужно не только в кратчайшие сроки разработать, но и наладить производство современных шифровальных машин.

Требовались также улучшения внутреннего шифрования. Поэтому в 1939 году было запущено в серийное производство шифровальное устройство К-37 «Кристалл», которое было упаковано в ящик весом всего 19 килограммов. Перед войной шифровальными органами СССР было принято 150 комплектов шифровальных машин К-37. Машина создавалась для замены ручного кодирования документов в оперативной связи (армия - корпус – дивизия)[4].
Шифровальная машина К-37 «Кристалл» увеличила скорость обработки телеграмм в 5-6 раз по сравнению с ручным методом, сохранив при этом гарантированную стойкость передаваемых сообщений. Случаи взлома сообщений неизвестны.

Принцип работы этой машины заключался в кодировании полиалфавитным шифром. Полиалфавитный шифр представляет собой набор простых шифров замены, используемых для шифрования следующего символа открытого текста в соответствии с определённым правилом. Суть полиалфавитного шифра заключается в циклическом применении нескольких одноалфавитных шифров к определённому числу букв шифруемого текста. Предположим, что имеется некоторое сообщение  equation.pdf которое необходимо зашифровать, и для использования полиалфавитного шифра используются n одноалфавитных шифров. При этом первый одноалфавитный шифр применяется к первой букве, второй – ко второй букве, третий – к третьей, … , к n-ой букве n-ый, а к (n + 1)- ой вновь первый, и так далее, пока все сообщение не будет зашифровано [5].

Таким образом, это приводит к довольно сложной последовательности, которую труднее вскрыть, чем одноалфавитный шифр. Важным эффектом, достигаемым при использовании многоалфавитного шифра, является маскирование частоты встречаемости тех или иных букв в тексте, чего недостаточно для простого шифра замены.

В 1942 году была введена в эксплуатацию М-101, которая состояла из 2 агрегатов общей массой 64,5 кг. Машина получила название М-101 «Изумруд» и стала производиться параллельно с В-4 и М-100. Аппараты В-4 и М-101 «Изумруд» считались одними из самых криптографически стойких шифровальных устройств своего времени и использовались для обеспечения связи высшего звена управления стратегического уровня. Кроме того, «Изумруды» применялись в дальней бомбардировочной авиации. Известно, что в 1943 году в советские войска было поставлено 90 комплексов машин М-101.
Шифровальные машины М-100 и М-101 конструктивно представляли собой сумматоры символов открытого текста с символами внешней шкалы, которые переносились одноразовыми лентами случайного двузначного кода. В основу работы механических рассеиваетелей легла схема случайного отбора шаров из урны с возвратом или без возврата. Однако заготовительные (рассеивающие) аппараты только в принципе могли образовывать случайную и равновероятную гамму [5].

Подводя итоги хотим сказать, что появление первых электронно-вычислительных машин в середине ХХ века коренным образом изменило ситуацию в области шифрования. С проникновением компьютеров в различные сферы жизни возникла принципиально новая отрасль - информационная индустрия.

Проблема обеспечения необходимого уровня защиты информации была очень сложной, что требовало для своего решения не просто комплекса научных, научно-технических и организационных мероприятий и использования конкретных средств и методов, а целостной системы организационных мероприятий и конкретных средства и методы защиты информации.

В заключение приведём оценку работы советских дешифровальщиков данную бывшим Генеральным директором ФАПСИ генералом армии А.В. Старовойтовым: "Нам была доступна информация, циркулирующая в структурах Вермахта. Я полагаю, нашим маршалам была оказана существенная помощь в достижении перелома в ходе войны и, наконец, окончательной победы. Наши полевые центры дешифрования работали весьма успешно. Войну в эфире мы выиграли".

Ценная информация, добытая героями невидимого криптографического фронта, позволила сохранить жизни тысяч и тысяч наших солдат и офицеров, сыграла значительную роль в победе над врагом.

Более того, секретность даже самой необходимой армейской операции зависело именно от соблюдения режима скрытности и внезапности его проведения. И главную роль в этом играет именно служба шифрования.

Благодаря ее четкой работе, высокой степени организации в годы ВОВ наша страна строго хранила свои военные и государственные секреты, а также позволяло вовремя взламывать планы фашистов, что позволяло одержать Великую Победу и значительно сократить наши людские потери в этой войне.

Список литературы

  1. Мэйволд Э. Безопасность сетей: учеб. пособие / Э. Мэйволд. — М.: НОУ «Интуит», 2016. — 571 с.
  2. Токарева Н.Н. “Об истории криптографии в России”, ПДМ, 2012. № 4(18). 82–107 с.
  3. Мельтюхов М.И. Упущенный шанс Сталина. Советский Союз и борьба за Европу: 1939-1941. — М.: Вече, 2000. 460 с.
  4. Фридрих Т. Сокровищница отечественной криптографии, Хабр, 2015. 16 с.
  5. Сулейменова Р.Д., Василенко В.Ю., Скопинцев К.В. Проблемы человеческой индивидуальности в контексте информационной культуры: Актуальные проблемы науки и образования в условиях современных вызовов. Сборник материалов Международной научно-практической конференции. Махачкала, 2021. 113116 с.
  6. Яковлев А.В., Безбогов А.А., Родин В.В., Шамкин В.Н. Криптографическая защита информации: учебное пособие. – Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. 140 с.

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary