Вадим Гребенников - Радянський спецзв'язок

Крім Котельникова в роботах із секретної телефонії брали участь Мінц, Єгоров, Віторський. Учені намагалися забезпечити конфіденційність передачі інформації за допомогою створеної ними унікальної багатоканальної апаратури радіозв'язку, яка вперше використовувала одну бічну смугу частот. У 1939 році вона була встановлена на магістралі Москва – Хабаровськ.

Ідею шифру, який не дешифрується, Котельников сформулював незадовго до війни: «Я чув, що всякі шифри розсекречуються. Вирішив розібратися, чи можливо зробити шифр, який абсолютно не дешифрується. Ну, і розібрався. Довів, що можливо. Але для цього шифр повинен бути випадковим і використовуватися тільки один раз».

Із спогадів Котельникова: «Використання одноразового ключа корисне і для засекречування в телефонії як проводовій, так і радіо. Тільки там все набагато складніше, та у разі аналогової передачі спектру мови, не перетворюючи його в цифрову, отримати абсолютно стійке засекречування неможливо. Можна отримати високий ступінь стійкості, але не абсолютний. При мозаїчному шифруванні спектру, навіть, якщо застосовується одноразовий ключ, система залишається вразливою, оскільки кожен „шматочок“, сам по собі, виявляється незашифрованим. Тому-то важливо зробити інтервали та по можливості менше, але при цьому втрачається якість мови, що передається».

Свій закритий звіт «Основні положення автоматичної шифровки», в якому було вперше представлене суворе обгрунтування того, що системи шифрування з одноразовими ключами абсолютно стійкі, Котельников здав за три дні до початку вітчизняної війни. Ця робота, на жаль, маловідома, оскільки так і не вийшла у відкритому друці. Через 5 років Клод Шеннон виклав підходи до побудови стійких систем шифрування в своїй секретній доповіді, датованій 1 вересня 1946 року. У відкритому друці вона з'явилася у 1949 році.

Під керівництвом Котельникова був розроблений перший телефонний шифратор «мозаїчного типу», що поєднував у собі частотні перетворення мовного сигналу з перестановками його відрізків за часом. Перетворення, що ним реалізовувалися, були динамічними, тобто періодично змінювалися за законом розподілу випадкових величин, і тому їх розкриття представляло дуже серйозне завдання навіть для кваліфікованих фахівців. Була запропонована система, заснована на квазівипадкових (відомих тільки одержувачеві) перестановках тимчасових (100 мілісекунд) відрізків і двох частотних смуг з інверсією мовного сигналу. Управління частотними і тимчасовими перестановками на передачі і прийомі здійснювалося шифратором, що генерував 5 біт гамми 10 разів в секунду.

Із спогадів Котельникова: «Спочатку ми просто «перевертали спектр» (інвертували), але швидко зрозуміли, що це легко розгадати. Тоді почали розбивати мову на деякі «відрізки» за частотою з інверсією спектру та їх «переплутувати»… «переплутували» не просто так, як доведеться, а певним чином, за допомогою шифратора. Був у нас «барабан», наповнений маленькими кульками, який крутився, і з нього висипалися кульки на спеціальний пристрій з штирьками та щілинами так, що потім через ці щілини кульки випадковим чином потрапляли на дві рухомі телеграфні стрічки, які були накладені одна на одну через «копірку». В результаті виходив на обох стрічках однаковий малюнок – «доріжки» з випадково розташованих плямочок.

Потім по цих мітках стрічки перфорувалися. Одна стрічка залишалася на «передавальному кінці», а другу ми акуратненько скручували і упаковували в пластмасову коробочку, яку запаювали, щоб ніхто не підглянув. Цю процедуру повторювали кілька разів. Таким чином отримували два однакові набори шифрів. Ми їх нумерували, і один з наборів відправляли на «пункт прийому». А туди, під час сеансу зв'язку таємно повідомляли номер шифру, і таким чином на тому кінці знали, яку з коробочок треба розпаковувати, щоб використовувати захований там шифр».

Котельниковим був розроблений перший в СРСР смуговий «вокодер» (англ. voice coder – голосовий шифратор) з виділенням основного тону мові. Робота була доведена до діючого макету, який був випробуваний і показав можливість використання цього принципу для стиснення мовного сигналу. В ході цієї роботи Котельниковим був також запропонований і випробуваний принцип тестування артикуляції систем передачі мові. На базі цього вокодера Котельниковим були задумані принципи засекречування мовного сигналу.

Із спогадів Котельникова: «Для того, щоб було важче розшифрувати мову, що передається, було важливо зробити «відрізки», на які ми її розбивали, якомога коротше. А це проблема тому, що тоді погіршується якість мови, що передається. Я почав думати, як би передавати мову не всю повністю, а якось стиснути її спектр. Почав розглядати спектр звуків, щоб зрозуміти, які частоти «определяющие»…