ЕИС-3 (Егоров-Ильинский-Старицын) – аппарат, ставший серийным в 1937 году, предназначался для шифрования радиотелефонов. Устройство относилось к «маскирующему» типу, основанному на простой инверсии передаваемого сигнала. Дополнительно в канал связи подавался мешающий тон высокого тембра. Прослушать такие переговоры было возможно только со специальным оборудованием, а вот «любительские» перехваты с последующей дешифровкой были невозможны. Ленинградский завод «Красная заря» к тому времени работал на пределе своих возможностей – одновременно в спецслужбы шла, помимо ЕИС-3, целая серия аппаратуры простого засекречивания ЕС-2М, МЕС, МЕС-2, МЕС-2А, МЕС-2АЖ, ПЖ-8 и ПЖ-8М. Это позволило к 1 апреля 1941 года из имевшихся 134 линий правительственной междугородней связи засекретить аппаратами инверсии 66. Тем не менее, полностью перевести всю связь на шифрованную основу не удалось, что являлось прямым нарушением соответствующего приказа НКВД от 1940 года.
В 1939 года в правительстве появилась новинка – система междугородней автоматики для ВЧ-связи под индексом МА-5, обеспечивающая связью 5 абонентов по 10 каналам, что позволило отказаться от телефонисток. Существовал также вариант МА-3 на три абонента. Перед войной в рабочем состоянии было 116 ВЧ-станций и 39 трансляционных пунктов, что позволило обслуживать сразу 720 абонентов высшего партийного и государственного руководства.
Телефоны Сталина в подземном бункере в Измайлово
Во время Великой Отечественной войны аппаратура серии ЕС использовалась на всех фронтах для организации ВЧ-связи. Однако, простое засекречивание инверсией было явно недостаточным, поэтому еще в 1938 году разработали и испытали на линии Москва-Ленинград аппарат «сложного» шифрования С-1. Позже систему апробировали на магистралях Москва-Хабаровск и Москва-Куйбышев-Ташкент. Но С-1 так и осталась в единичных экземплярах по причине высокой стоимости и сложности изготовления. По всем этом решающего преимущества в засекречивании перед «простым» алгоритмом С-1 не давал.
Шифровали также и телеграфную связь. Для этой цели служил аппарат С-380М, не отличавшийся особенной стойкостью к взлому. Дешифровку с легкость могли провести сотрудники народного комиссариата связи, а это, учитывая непростые отношения Сталина с его руководителями – Ягодой и Рыковым, стало серьезным препятствием для широкого внедрения подобной аппаратуры. С началом войны получили распространение «чемоданная» аппаратура засекречивания СИ-15 «Синица» и САУ-16 «Снегирь», которые обеспечивали связью командующих фронтов связью на выездах.
В общем, шифрование радиопередающих устройств, появившихся в СССР перед войной, можно разделить на несколько принципиальных схем:
— преобразование сигнала инверсией спектра частот;
— шифровка инверсией разговорных частот и «воблинг» за счет качания частоты радиопередатчика;
— динамической инверсии и перестановки двух полос спектра с заданной скоростью (аппарат СУ-1);
— преобразование в соответствии со сложной системой шифрования с динамической перестановкой трех полос спектра по произвольному закону и с произвольной в известных пределах скоростью (СЭТ-2).
Несмотря на все усилия отечественных инженеров, в 1940 году многолетний итог их работы были лаконично описан: «Разработанная по заказу НКВД заводом «Красная заря» аппаратура засекречивания телефонных разговоров обладает слабой стойкостью и не имеет кода».
Владимир Александрович Котельников на современном почтовом конверте и в молодости
Своеобразным добрым волшебником в этой ситуации стал Владимир Александрович Котельников (1908-2005), который с 1938 года руководил лабораториями по засекречиванию телефонной и телеграфной информации в ЦНИИ связи. Владимир Котельников по праву может считаться одним из самых выдающихся русских ученых — академик АН СССР, дважды Герой Социалистического Труда, лауреат многочисленных премий. В сферу его интересов входили радиотехника, радиолокация, радиоастрономия, а также теория помехоустойчивой связи. Многие его достижения вносятся в учебники со словами «впервые в мире». Владимир Котельников сформулировал и доказал теорему дискретизации, на которой базируется вся цифровая обработка сигналов. Его лаборатория разработала аппаратный комплекс «Москва», в котором впервые в стране телеграфные сообщения засекречивались путем наложения на текст знаков шифра. Идея Котельникова с наложением шифра на текст стала принципиальным прорывом в теории шифрования, став базой для многих последующих поколений засекречивающей техники.
Интересно устройство аппарата «Москва» С-308-М. В его основе лежали сложные и довольно громоздкие электромеханические узлы, а также барабаны, заполненные шариками. Во время вращения барабанов через систему штырей из щелей шарики случайным образом скатывались по шести вертикальным трубкам на две движущиеся телеграфные ленты, наложенные друг на друга через «копирку». После этого ленты по таким меткам перфорировались, что и образовывало случайный ключ, который позже рассылался по местам установки аппаратов. За считывание шифра с ключа отвечал фотоэлектронный элемент. Новинку испытали на сверхдлинной линии связи Москва — Комсомольск-на-Амуре и в тот же 1938 год разместили на заводе №209 заказ сразу на 30 аппаратов «Москва». Успех разработки Владимира Котельникова был в том, что новая система практически на 100% обеспечивала защиту телеграфных сообщений от дешифрования.
Уже на следующий год лаборатории Котельникова получили новое задание на разработку шифратора для засекречивания речи с повышенной стойкостью к несанкционированному прослушиванию. Заказ исходил от самого отдела правительственной ВЧ-связи Советского Союза. В проекте по разработке также принимали участие Александр Минц, Константин Егоров и Виктор Виторский. Группа пыталась обеспечить секретность передачи информации с помощью созданной ими уникальной многоканальной аппаратуры радиосвязи, которая впервые использовала одну боковую полосу частот. И это получились: в 1939 году на магистрали Москва — Хабаровск система шифрования речи по новому алгоритму заработала. Владимиру Котельникову принадлежит идея о потенциально нераскрываемом шифре, которую он сформулировал буквально за три дня до начала Великой Отечественной войны.
В воспоминаниях Котельников пишет: «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» остается сам по себе незашифрованным. Поэтому-то важно сделать интервалы по возможности меньше, но при этом теряется качестве передаваемой речи».
В лаборатории под руководством Владимира Котельникова разработали новый телефонный шифратор «мозаичного» типа, который совмещал в себе частотные преобразования речевого сигнала с перестановкой его отрезков по времени. Изюминкой аппарата стало динамическое преобразование, которое менялось по закону распределения случайных величин, что было крайне сложно расшифровать даже высококлассным спецам. Система производила квазислучайные перестановки стомиллисекундных отрезков речи, которые были известны только получателю, а также две частотные полосы с инверсией речевого сигнала.
Еще одним детищем группы Котельникова стал первый в СССР полостной вокодер, название которого происходит от английского сочетания voice coder – голосовой шифратор. Аппарат довели до действующего прототипа, который испытали и показали принципиальную возможность сжатия речевого сигнала. Котельников в этой связи писал: «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 ухудшалось 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 все 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 еще «говорил» плохо «дрожащим голосом».
