SIGSALY oder The Green Hornet: Verteidigung der Verbindung Washington - London

SIGSALY war ein digitales Sprachverschlüsselungssystem, das 1941-1942 von Bell Telephone Laboratories (BTL, USA) entwickelt und 1943 von Western Electric (New York, USA) veröffentlicht wurde. Das System wurde im April 1943 in Betrieb genommen und während des Zweiten Weltkriegs bis 1944 eingesetzt. SIGSALY diente vertraulichen Verhandlungen auf höchster staatlicher Ebene zwischen dem britischen Premierminister Winston Churchill und dem US-Präsidenten Roosevelt. Das System arbeitete auf Basis der Vernam-Chiffre (OTP). Bekannt unter verschiedenen Codenamen, darunter The Green Hornet.



Bell Telephone Laboratories (BTL) ist ein amerikanisches Forschungsunternehmen, das 1925 gegründet wurde. Anfänglich war es eine Kombination aus westlichen elektrischen Forschungslabors und der technischen Abteilung der American Telephone and Telegraph Company (AT & T). Im Laufe seiner Geschichte hatte das Unternehmen verschiedene Namen: Bell Laboratory, Bell Telephone Laboratories, Bell Telephone Labs, Bell Labs, AT & T Bell Laboratories, AT & T Bell Labs, Lucent Technologies, Bell Labs Innovations. Im Moment Nokia Bell Labs.



BTL hat viele wichtige Erfindungen und Entwicklungen: Radioastronomie, einen Transistor, einen Laser, eine Photovoltaikzelle, ein ladungsgekoppeltes Gerät (CCD, ladungsgekoppeltes Gerät), die ersten Versionen des UNIX-Betriebssystems sowie die Programmiersprachen C und C ++. Während der Kriegsjahre entwickelte das Bell Laboratory das unzerbrechliche SIGSALY-Telefonsystem zur Übertragung von Nachrichten zwischen alliierten Streitkräften.



SIGSALY hat eine Reihe innovativer digitaler Kommunikationskonzepte implementiert, darunter die erste Pulse Code Modulation (PCM), mit der analoge Signale digitalisiert werden.

Das SIGSALY-System bestand aus mehr als 30 Gerätegestellen und 4 Scheibenrotationsmechanismen (zwei auf jeder Seite). Das System wog 50 Tonnen und ein solcher Koloss verbrauchte 30 kW. 1943 betrugen die Kosten für ein solches Terminal 1 Million US-Dollar. Insgesamt wurden weltweit 12 SIGSALY-Terminals installiert, das erste System im Pentagon.

Das zweite System wurde in London im Keller des Londoner Kaufhauses Selfridges in der berühmten Oxford Street installiert. Ein anderes System arbeitete an einem Schiff, das unter dem Kommando von General Douglas MacArthur (während der Pazifikkampagnen) den Ozean pflügte. Obwohl MacArthur von Zweifeln an der Zuverlässigkeit der Geheimhaltung von Telefongesprächen gequält wurde, zog er es vor, das Buchdruckgerät SYGTOT mit vorläufiger Verschlüsselung von Informationen zu verwenden. Nach der Installation wurden die Systeme von speziell geschulten und zuverlässigen Mitgliedern des Kommunikationsunternehmens 805 der US-Streitkräfte gewartet. Zwischen 1943 und 1946 wurden über 3.000 SIGSALY-Arbeitsterminals über 3.000 Telefongespräche auf höchster staatlicher Ebene geführt.

SIGSALY lieferte Vollduplex-Sprachkommunikation über Hochfrequenz (HF) -Funkkanäle im HF-Band. Jede Hälfte des Kanals verwendete 12 separate Kanäle mit Daten- oder Trägerfrequenzen. Es wurden MFSK-Datenübertragungsprotokolle (Multi-Shift Frequency Keying) verwendet. Diese Protokolle hatten keine Einschränkung des Kommunikationsbereichs und waren beständig gegen Störungen, die auf niederfrequenten HF-Bändern auftreten.

Die menschliche Sprache wurde nur 50 Mal pro Sekunde analysiert, alle 20 ms in Komponenten aufgeteilt und dann codiert und über den Atlantik gesendet. Auf der Empfangsseite wurden die Daten dekodiert und wiederhergestellt, wonach die ursprüngliche Sprache wiedergegeben wurde.

Aufgrund der geringen Datenübertragungsrate (heute vergleichbar mit 1500 Baud) war es schwierig, eine Person am anderen Ende per Stimme zu erkennen. Später wurde die Technologie verbessert, andere Sprachcodierungsalgorithmen erschienen, wie LPC-10, CELP und MRELP (zum Beispiel in STU-I-Geräten).

Nachdem das System fertig war, arbeiteten die BTL-Entwickler den Rest des Krieges am SIGSALY-Nachfolger Junior X oder AN / GSQ-3. Junior X war als mobile Version geplant und belegte „nur“ sechs Racks. Es konnte in einen mobilen Van eingebaut werden, das Projekt wurde jedoch nie rechtzeitig abgeschlossen und daher nicht verwendet. Nach dem Krieg wurde das SIGSALY-System außer Betrieb genommen, teilweise zerstört, einschließlich Dokumentation, die Gestelle wurden 1946 über Bord geworfen.

Plattenrotationsmechanismen

Das SIGSALY-System verwendete ein kryptografisch unzerstörbares Codierungsschema, das auf dem sogenannten OTP (One-Time Pad / One-Time Pad) basiert.
Das Prinzip eines solchen Schemas war folgendes: Die menschliche Stimme wurde zunächst digitalisiert und dann mit einem Element aus einem zuvor zufällig erzeugten Schlüsselstrom gemischt. Bei korrekter Verwendung kann ein solches System unzerbrechlich sein. Die Hauptanforderung ist, dass beide Parteien über genügend Schlüsselmaterial verfügen.

Im SIGSALY-System wurde ein Strom von Zufallsschlüsseln auf Chiffrierplatten aufgezeichnet. Es wurden nur zwei Kopien der Aufzeichnungen angefertigt, eine Kopie wurde per Spezialkurier an das andere Ende der Leitung geschickt. Da jede Festplatte für lange Gespräche nur 12 Minuten Schlüsselmaterial enthalten konnte, waren mehr als eine solche Festplatte und die korrekte Verteilung des Schlüsselmaterials erforderlich.

Zusätzlich zum Problem der Schlüsselverteilung gab es eine weitere Schwierigkeit - die Synchronisation. An den beiden Enden der Funkleitung sollten nicht nur identische Chiffrierplatten installiert werden, sondern sie mussten auch mit derselben Drehzahl arbeiten, um die Synchronisation der Erzeugung von Schlüsselsequenzen sicherzustellen.

Wie bereits erwähnt, enthielt der Datensatz 12 Minuten Schlüsselmaterial, zwei synchronisierte Verschlüsselungslaufwerke wurden verwendet, das zweite war eine Nachbildung des ersten. Da SIGSALY ein Vollduplexsystem war, hatte jedes Terminal vier Spieler: zwei Sender und zwei Empfänger. Ursprünglich verwendete Schallplatten (1943). Sie hatten den Codenamen SIGGRUV. Sie wurden später durch Aluminiumplatten mit einer dünnen Schicht Acetatlack mit dem Codenamen SIGJINGS ersetzt.

Solche Platten mit SIGGRUV- und SIGJINGS-Datensätzen werden als OTP-Datensätze oder einmalige Datensätze (OTR) bezeichnet. Nach dem Gebrauch wurden solche Aufzeichnungen sofort zerstört, so dass der Feind niemals einen Teil des geheimen Gesprächs entschlüsseln konnte.

SIGSALY-System in Washington

Das erste SIGSALY-Terminal wurde im Pentagon (Washington, USA) installiert, dem neuen Hauptsitz des US-Verteidigungsministeriums, dessen Bau im Januar 1943 abgeschlossen wurde. Es war ursprünglich geplant, das Auto im Weißen Haus zu platzieren, aber aufgrund seiner Größe wurde diese Idee abgelehnt. Stattdessen wurde das Pentagon die Heimat von SIGSALY, und eine zusätzliche Kommunikationslinie wurde zur Residenz des Präsidenten gezogen. Nach der Installation nahm das 805-Kommunikationsunternehmen der US-Streitkräfte die technische Wartung auf. Die Mitglieder des Unternehmens wurden ausgewählt und von BTL-Mitarbeitern an einer zu diesem Zweck eingerichteten Sonderschule in New York speziell geschult. 1944 wurde neben 805 Unternehmen die Schule selbst in das Pentagon verlegt. 193 Offiziere wurden für die Verwendung von SIGSALY geschult. Die 805-Kompanie bestand aus 356 Personen: 81 Offizieren und 275 Militärangehörigen, die in 12 Einheiten aufgeteilt waren. Jede Abteilung hatte 5 Offiziere und 10 Militärangehörige. Sie folgten dem System rund um die Uhr.

SIGSALY-System in London

In Großbritannien befand sich das SIGSALY-System im SWOD-Keller des Kaufhauses Selfridges in der Oxford Street in London. Die erste Konferenz fand am 15. Juli 1943 statt, der britische Premierminister Winston Churchill war unter den Benutzern dieser Maschine.

Das Bild oben zeigt das Hauptgebäude des Kaufhauses Selfridges in der Oxford Street (1929) zehn Jahre vor Ausbruch des Zweiten Weltkriegs. Zu dieser Zeit hatte das Selfridges-Gebäude einen Keller, der als SWOD bekannt war. Es wurde nach den vier Straßen benannt, die es umgaben: Somerset, Wigmore, Orchard und Duke (die letzten drei Straßen existieren noch). Dieser Keller hatte also einen eigenen Keller 60 Meter unter der Erde. 1942, nachdem die Vereinigten Staaten in den Zweiten Weltkrieg eingetreten waren, wurde der SWOD-Keller von der US-Armee als sicherer Luftschutzbunker genutzt. Hier hatten sie eine sichere Kommunikationsleitung und installierten im April 1943 das SIGSALY-Terminal. Die ersten Verhandlungen zwischen den beiden Ländern betrafen wahrscheinlich die alliierte Invasion in Sizilien und die bevorstehende italienische Invasion.



Die Karte oben zeigt, dass sich der Keller von Selfridges in der Nähe der US-Botschaft befand. Noch heute kursieren Gerüchte über einen Tunnel zwischen zwei Objekten. Um SIGSALY für ein sicheres Gespräch mit dem US-Präsidenten nutzen zu können, musste man zunächst nach Selfridges kommen. Später wurde das System über verlängerte Leitungen mit der US-Botschaft, dem Büro des britischen Premierministers Winston Churchill in der Downing Street und dem Bunker verbunden. Churchill kann sich bei Bedarf jederzeit, Tag und Nacht an den Präsidenten der Vereinigten Staaten wenden.

Verlängerungsleitungen

Aufgrund seiner Größe wurde das SIGSALY-System in der Regel nicht im Büro installiert, sondern befand sich normalerweise in großen Räumen in der Nähe. Die Büros wiederum waren über spezielle sichere erweiterte Leitungen, die als OPEPS bekannt sind, mit dem SIGSALY-Terminal verbunden.



OPEPS für kurzes, externes Erweiterungssystem. In Washington wurden zwei OPEPS-Linien vom Pentagon zum Weißen Haus und zum United States Naval Building gezogen. In London gab es drei solcher Linien: eine zur US-Botschaft, die andere zum Büro des britischen Premierministers Winston Churchill in der Downing Street und die dritte zum Bunker (Churchills Militärkabinett / Cabinet War Rooms).



Da diese erweiterten Leitungen auf hoher staatlicher Ebene den „streng geheimen Verkehr“ passierten, mussten verschiedene Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden, um sie vor Abhören und externen Störungen zu schützen. Die Kabel und Verbindungen zwischen SIGSALY und seinen verlängerten Leitungen wurden durch den Einsatz von Gas und Mikroschaltern geschützt. Jeder Eingriff führte zu einem Gasdruckabfall, der einen Alarm auslöste. Bei der geringsten Störung trat ein Ungleichgewicht auf der Leitung auf, das eine starke Störstörung verursachte. Der Benutzer hörte Geräusche und stellte fest, dass die Leitung in diesem Moment unsicher war.

Verwechseln Sie OPEPS nicht mit dem SIGSALY-System, den Leitungen, die das System mit Secraphone verbinden - bekannt als Scrambler. Obwohl beide Telefone gleich aussahen und ähnlichen Zwecken dienten, war Secraphone nicht so sicher. Es wurde zum Schutz vor versehentlichem Abhören, beispielsweise durch einen Telefonvermittler, verwendet, jedoch nicht vor professionellem Abhören. Ein Synonym dafür ist Vertraulichkeit, aber keine Geheimhaltung.


Secraphone

Ein bisschen Geschichte

Zu Beginn des Zweiten Weltkriegs verwendete die US-Armee den von Western Electric entwickelten A-3-Voice-Scrambler für Verhandlungen auf Landesebene. Der A-3-Scrambler wurde von beiden Parteien während des Krieges verwendet. Obwohl bekannt war, dass er nicht über ein ausreichendes Maß an Zuverlässigkeit und Sicherheit verfügt, konnten Informationen mit einfachen Mitteln wie einem herkömmlichen Oszilloskop leicht abgefangen und geknackt werden. Die Tatsache blieb bestehen, und die Frage nach einer sicheren Verbindung erreichte ihren Höhepunkt. Bell Telephone Laboratories (BTL) begann bereits im Oktober 1940 mit der Entwicklung eines unzerbrechlichen transatlantischen Sprachtelefonsystems namens Project X.

Bei Bell wurde die Studie von zwei Teams durchgeführt: eines führte Grundlagenforschung durch und das zweite befasste sich mit der Lösung der praktischen Probleme von Design, Konstruktion und Unterricht. Während der Forschung wurden Petersons und Dudleys Arbeiten zur Erfindung und zum Prinzip des Vocoder-Betriebs als Grundlage genommen.

Vocoder Dudley, genannt Voder 3, wurde 1939 von BTL auf der New Yorker Weltausstellung demonstriert, und das Unternehmen zeigte durch Analyse des Sprachsignals, wie der Sprachpfad durch einen Formungsfilter modelliert wird. Der Vocoder komprimierte die Frequenzbänder des übertragenen Sprachsignals 10: 1. Das Gerät bestimmte die Grundparameter des Signals, codierte sie und übertrug das Funksignal über kurzwellige Kanäle. Ein solches digitales Verschlüsselungssystem ähnelt dem von Gilbert Wernham entwickelten.



Bevor jedoch ein sicheres transatlantisches Telefonsystem die Welt erblickte, mussten viele technische und mathematische Probleme gelöst werden. Es wurden zahlreiche Tests und Experimente durchgeführt, wodurch beschlossen wurde, die Prinzipien des Vocoders und des Geräts zur Verschlüsselung alphanumerischer Informationen zu kombinieren. Das Frequenzspektrum (150 Hz - 2950 Hz) wurde in 10 Kanäle unterteilt, von denen jeder digitalisiert wurde.

Bei der Entwicklung des Systems und der Lösung seiner Probleme wurden viele Entdeckungen und Erfindungen gemacht, eine beträchtliche Anzahl von (geheimen) Patenten angemeldet, von denen einige 35 Jahre lang unter der Überschrift „geheim“ blieben.



Bis Ende 1941 waren die Entwürfe der einzelnen Teile des Systems mehr oder weniger fertig, es wurden Modelle erstellt. Der nächste Schritt - die Erstellung des Prototyps - nahm die Forschungsgruppe AM Curtis auf. Das System wurde im 12. Stock des Graybar-Varick-Gebäudes in New York montiert.


Graybar-Varick, New York

Tatsächlich war Western Electric (WE) mit der Herstellung von Maschinen beschäftigt. Die BTL-Ingenieure verwendeten im Systemdesign die Standard-Ersatzteile von WE, die leicht zugänglich waren, und keine „original entworfenen“ Teile für die Maschine. Aus diesem Grund nahmen die Abmessungen des Systems zu, was jedoch die Herstellungszeit erheblich verkürzte.

Das System umfasste 12 parallele Datenkanäle. Im März 1942 wurde der Datenkanal mit einer Signalpegelregelung getestet, einer solchen Nachahmung des transatlantischen Funk. Im April 1942, nach erfolgreichem Abschluss der Tests, richteten sie die verbleibenden Kanäle ein. Das experimentelle Modell des Systems wurde Ende Sommer 1942 fertiggestellt.

Im November desselben Jahres wurde das System zunächst auf einem Transatlantikradio getestet, später wurde das System optimiert und verbessert.

Der Prototyp wurde zu Ehren der gleichnamigen Radiosendung der 1930er Jahre The Green Hornet genannt. Die Melodie der Show ähnelte einem summenden Klang, der an den Klang bei der Übertragung codierter Signale erinnert.



Es sollte betont werden, dass alle Arbeiten von BTL initiiert wurden, obwohl der Nationale Forschungsausschuss für Verteidigung und das Korps der Kommunikationskräfte über die Arbeit informiert waren, hatten sie bereits 1942 ein Interesse an diesem Programm. Nach Fertigstellung des Versuchsmodells förderte das Corps of Communications Troops die Entwicklung mehrerer Terminals. Von diesem Moment an trug das Projekt den Codenamen SIGSALY.

Nachdem einige der einzelnen Teile des Western Electric-Systems fertiggestellt und getestet worden waren, wurden sie in den L30-Raum in der West Street, dem ehemaligen Tonfilmlabor, geschickt, wo sie zu einem einzigen System zusammengebaut wurden. Die Arbeiten am ersten System wurden am 1. April 1943 abgeschlossen, und bald war das zweite System fertig, was den ersten echten Test ermöglichte.

Ende April 1943 wurden die ersten Terminals in Washington (Pentagon), London und Nordafrika installiert. Mitten im Sommer tauchten Systeme in anderen Ländern der Welt auf.

Das offizielle Installations- und Startdatum für SIGSALY ist der 15. Juli 1943, kurz nach dem Einmarsch in Sizilien. An diesem Tag waren bei einem Treffen anlässlich des Starts von Autos im Pentagon unter anderem Generalleutnant T. McNarney, BTL-Präsident, Generalleutnant Bregon Somerwell anwesend.

Zur gleichen Zeit nahmen Generalleutnant JL Devers, Generalmajor IH Edwards und andere an einem Treffen in London teil. Oliver Buckley, Präsident von BTL, hielt eine kurze Rede vor den Teilnehmern.

SIGSALY Systemübersicht. Technische Beschreibung

Das gesamte SIGSALY-Terminal bestand aus mehr als 30 Racks. Etwa die Hälfte dieser Racks wurde für das Empfängersystem verwendet, während die andere Hälfte für das Sendersystem verwendet wurde.

Das folgende vereinfachte Flussdiagramm zeigt, wie das SIGSALY-System funktioniert. Auf der linken Seite befindet sich ein Analysator, der analoge Sprache in ein digitales Signal umwandelt. Anschließend wurde das umgewandelte Signal verschlüsselt und in einen Sender moduliert. Der Verschlüsselungsschlüssel wurde auf einem einmaligen Schlüssel (einmalig) erstellt, der einer normalen Schallplatten-Schallplatte ähnelt und auf Geräten zum Aufzeichnen von Chiffrierplatten aufgezeichnet wurde. Eine wichtige Bedingung war die Notwendigkeit, identische Chiffrierplatten einzurichten, um die gleiche Rotationsgeschwindigkeit und Synchronisation der Erzeugung von Schlüsselsequenzen auf beiden Seiten der Funkleitung sicherzustellen. Daher war es notwendig, die Einschaltzeit der Plattenrotationsmechanismen zu synchronisieren.



Es war möglich, die Drehung der Scheiben an den Stationen unter Verwendung der übertragenen Synchronisationssignale und der Phaseneinstellung der Scheibendrehfrequenz durch den Bediener zu synchronisieren.Nach der Demodulation des eingehenden Signals wurde es entschlüsselt und einem Sprachsynthesizer zugeführt, der es in analoge Audio-Sprache umwandelte. Auf jeder Seite entsorgte das System zwei rotierende Scheiben, falls die Gesprächszeit 12 Minuten überschritt.

Vocoder

Ein Vocoder ist ein Gerät zum Ändern der menschlichen Sprache, indem die Kapazität von Sprachübertragungskanälen (Telefonleitungen) durch Verringern der erforderlichen Bandbreite erhöht wird. Bei der Analyse wurde das Anfangssignal über das Spektrum (150 Hz - 2950 Hz) in 10 gleiche Frequenzbänder unterteilt, in denen jeweils die Änderung der Amplitude überwacht wurde. Ein sogenannter linearer Gleichrichter wurde verwendet, und ein Tiefpassfilter von 25 Hz wurde verwendet, um Pulsationen auszugleichen.

Ein separates System wurde verwendet, um stimmhafte (wie a, e, o) oder stimmlose (wie s, f, k) Signale zu bestimmen.



Infolgedessen gab es 12 niederfrequente Datenkanäle, die zur Synthese in menschliche Sprache an das empfangende Terminal gesendet wurden. Wenn der Originalton stimmlos war, erzeugte der Synthesizer weißes Rauschen (stationäres Rauschen, dessen Spektralkomponenten gleichmäßig über den gesamten Frequenzbereich verteilt sind). Der Sprachsynthesizer wiederholte die Amplitudenänderungen in denselben Frequenzbändern - und als Ergebnis wurde der Quellcode, die ursprüngliche Sprache, neu erstellt.

Analog-Digital-Wandlung. Quantisierung

Das obige Diagramm zeigt 11 Datenübertragungskanäle, die durch rote gestrichelte Linien gekennzeichnet sind und analoge Informationen enthalten. Solche Daten können nicht über einen Schmalband-Funkkanal gesendet werden, und es ist nicht einfach, sie zu verschlüsseln. Dieses Problem wird in mehreren Schritten durch Konvertieren von Informationen gelöst. Ein solcher Prozess ist als Quantisierung bekannt. Im SIGSALY-System wurden Daten in 6 (nichtlinearen) Schritten konvertiert.



Das ursprüngliche (analoge) Signal in der Schaltung wird durch eine schwarze Linie angezeigt. Dieses Signal wird mit einem bestimmten Intervall in einem von 6 Pegeln "ausgewählt" (rot angezeigt). Jedes der 10 Frequenz- / Amplitudensignale wird separat quantisiert. Im BTL-Labor wurde die Quantisierung als STEPPING und das Stichprobenschema selbst als STEPPER bezeichnet. In der Terminologie ist der Prozess als Pulscodemodulation bekannt.

Die Spracherkennung (nämlich die Grundfrequenz der menschlichen Stimme) ist etwas komplizierter als die Umwandlung. Die ersten Experimente von BTL zeigten, dass für eine gute Wiedergabe eines Sprachsignals mehr Quantisierungspegel als 6 Schritte erforderlich sind, idealerweise mehr als 30 Schritte. Die Lösung wurde gefunden - unter Verwendung von zwei 6-Pegel-Kanälen für die Übertragung.

Synchronisieren

Im digitalen System SIGSALY war das Timing (Timing) von größter Bedeutung. Voraussetzung für den ordnungsgemäßen Betrieb des Systems war der synchronisierte Betrieb der Rotationsmechanismen der Chiffrierscheibe während des gesamten Gesprächs auf zwei Seiten des Atlantiks. Es musste berücksichtigt werden, dass die Funkkommunikation einfrieren konnte - da die Entfernung mehr als 14.000 km betrug. Anfangs schien dies eine entmutigende Aufgabe zu sein, aber in Wirklichkeit stellte sich heraus, dass alles viel einfacher war. Es wurde eine Abtastfrequenz von 20 ms (50 Hz) gewählt.

Um die Stabilität der Drehzahl der Scheiben zu gewährleisten, war lediglich die Verfügbarkeit und Verwendung von Referenzgeneratoren mit Quarzfrequenzstabilisierung erforderlich. Sobald beide Systeme synchronisiert waren, blieben sie mehrere Stunden in diesem Zustand. Der kurzfristige Signalverlust war kein Problem für die Abtastrate, und der langfristige Signalverlust konnte leicht kompensiert werden. Die Ingenieure von BTL haben ein automatisches Frequenzkorrektursystem (AFC) entwickelt.

In der Praxis hat die Synchronisation nie ernsthafte Probleme verursacht. Selbst wenn das Signal aufgrund der atmosphärischen Bedingungen vollständig verschwand, funktionierte das System nach Wiederherstellung der Übertragung ordnungsgemäß. Das Timing war entscheidend für den Schlüsselempfangsmechanismus.

- , — . . 6 .

Die Erzeugung und Vervielfältigung von Schlüsselmaterial sind die wichtigsten Komponenten des Systems und bestimmen das Maß an Verschlüsselungssicherheit. Jeder Teil des Schlüssels oder Schritts sollte zufällig gewesen sein, und eine zufällige Folge von Schlüsseln sollte niemals wiederholt werden. Für jeden der 12 Übertragungskanäle war ein separater Strom von Zufallsschlüsseln erforderlich, wobei die Verwendung des gleichen Schlüssels für alle Übertragungskanäle nichts anderes als eine kryptografische Sicherheitsanfälligkeit bedeuten würde.

Ein zufälliger Schlüsselsatz wurde unter Verwendung von weißem Rauschen erstellt. Tatsächlich wurde eine Gasentladungsgeräuschvorrichtung, eine Glasröhre, die mit einem Inertgas mit einer beheizten Kathode gefüllt war, als Geräuschquelle verwendet.

Übrigens wurde beschlossen, die Schlüssel auf Chiffrierlaufwerke zu schreiben (der zuverlässigste und stabilste Prozess zum Spielen von Schlüsseln). Ein solcher Prozess erforderte genaue Einstellungen und die zeitliche Synchronisation aller Prozesse der Aufzeichnungsmechanismen.

Als Ergebnis der Quantisierung des Rauschsignals wurde eine pseudozufällige Folge von Signalen erzeugt, die auf einer Schallplatte mit einer Anzahl von Quantisierungspegeln mit einer Amplitude von 6



aufgezeichnet wurden . Schlüsselmaterial wurde auf Chiffrierscheiben rotierender Geräte aus Schlüsselströmen von 12 Übertragungskanälen aufgezeichnet.

Rotationsmechanismen zur Aufzeichnung von Kryptodiscs

Da jeder Datensatz auf der Disc nur 12 Minuten Schlüsselmaterial enthalten konnte, waren für längere Gespräche mehrere solcher Chiffrierdisketten erforderlich. Um den reibungslosen Betrieb des Systems und die Aufzeichnung sicherzustellen, wurden zwei rotierende Aufzeichnungsmechanismen mit zwei Verschlüsselungsplatten für die Replikation verwendet.

Die Datenträger sollten identisch sein und an genau derselben Position ausgeführt werden. Gleichzeitig wurden Indexmarkierungen auf sie angewendet. Die Bediener auf beiden Seiten mussten die Nadel mit einer Indexmarkierung in die richtige Nut setzen. Das Schlüsselmaterial wurde während seiner Drehung von der Chiffrierscheibe abgelesen: Der Aufnahmekopf bewegte sich und die mechanischen Schwingungen der Nadel wurden in elektrische Signale mit einer bestimmten Amplitude umgewandelt.

Am Ende jeder Aufzeichnung von Schlüsselmaterial ertönte ein Pilotsignal, um den Beginn der Aufzeichnung von Schlüsselmaterial auf einer Chiffrierplatte anzuzeigen, die sich am zweiten Drehmechanismus befindet.

Alternative Lösung: SIGBUSE

Obwohl die Verwendung von einmaligen Datensätzen mit zufällig generierten Schlüsseln absolute Verschlüsselungssicherheit garantierte, war die Herstellung solcher Laufwerke teuer und jede CD / jeder Datensatz enthielt nur 12 Minuten Aufzeichnung. Daher entwickelten die BTL-Ingenieure ein mechanisches Gerät mit vielen elektrischen Relais, das einen Pseudozufallsschlüssel erzeugte. Natürlich wurde ein solches Gerät (SIGNALÜBERTRAGUNG MIT GEHEIMNIS) nie für Verhandlungen auf staatlicher Ebene verwendet.

Aufgrund des Geräusches, das das Gerät während des Betriebs verursachte, wurde es liebevoll als „Zerstörungsmaschine“ bezeichnet. Der Betrieb der Vorrichtung ist im US-Patent 3,937,888 ausführlich beschrieben(Es wurde 1943 eingereicht und über 31 Jahre bis 1975 geheim gehalten). Die Maschine wurde als Alternate Key (AK), später SIGBUSE, bezeichnet. Es wurde verwendet, um weniger wichtige Gespräche zu führen, da es eine geringe Zuverlässigkeit aufwies. Wenn die Synchronisation während der Tonträgeraufnahme verloren ging, wurde der Anruf sofort unterbrochen.

Später wurden Protokolle verwendet, die auf MFSK (Multi-Shift Frequency Keying) basierten. Sie waren für die HF-Fernkommunikation unter Interferenzbedingungen wirksam. Die Implementierung von MFSK erforderte die Lösung vieler neuer Probleme und Aufgaben.


Alan Turing

Der britische Mathematiker Alan Turing - Enigma Cryptographic Machine, Bombe - war teilweise an der Entwicklung des SIGSALY-Systems beteiligt. Im November 1942 unternahm er eine zweimonatige Reise in die Vereinigten Staaten, um am Enigma-Hack mitzuarbeiten (der M4 wurde in der Marine eingesetzt).


Enigma (M4)

In seiner ersten Woche in Amerika besuchte er Benjamin Deforest Bailey in New York, mit dem er über die Sicherheit von Telekrypton, einer alten Verschlüsselungsmaschine von Western Electric, sprach. Bailey arbeitete an der kryptografisch unzerstörbaren Maschine von Rockex.


Rockex

Während der Reise besuchte Turing außerdem BTL, wo er den Prozess der Entwicklung eines Sprachverschlüsselungssystems beobachten konnte. Der Wissenschaftler erkannte die Bedeutung der von BTL geleisteten Arbeit. Die Sicherheit des Systems war nicht zu bezweifeln, obwohl ihm der Vorbehalt, dass SIGSALY ausschließlich von amerikanischem Personal gewartet werden würde, nicht wirklich gefiel, gab er jedoch seine Zustimmung zur Installation eines solchen Geräts in London.

Turings Zustimmung spielte eine wichtige Rolle bei der Weiterentwicklung und Stärkung der US-britischen Beziehungen, und das angloamerikanische Abkommen (im Mai 1943) über die militärische und wirtschaftliche Zusammenarbeit (BRUSA) wurde später unterzeichnet. Nach seiner Rückkehr nach Hause begann Alan mit der Entwicklung von Delilah, einem ähnlichen SIGSALY-System. Obwohl Delilah nie in Produktion ging, teilte Turing einige seiner Ideen mit BTL, diese Ideen wurden (möglicherweise) verwendet, um das SIGSALY-System zu verbessern.

Zusammenfassend

Der Name des SIGSALY-Systems war keine Abkürzung, der erste Prototyp hieß aufgrund eines summenden Geräusches The Green Hornet. Das System wurde auch als System X, Projekt X, Ciphony I bezeichnet. Insgesamt wurden 12 SIGSALY-Terminals weltweit erstellt und installiert. Die folgenden SIGSALY-Standorte wurden bestätigt:

• Washington (Vereinigte Staaten, Pentagon)
• (, Selfridges)
• Algerien
• ()
• - ()
• (, )
• (, )
• (, )
• ( ) 1 ➤
• (, )
• (, )
• (, )
• ()

Trotz der Tatsache, dass das SIGSALY-System manchmal nicht „reibungslos“ lief und nicht funktionierte, die Kommunikation zwischen den Stationen langsam war, manchmal starke Störungen auftraten, wurde das geheime SIGSALY-Funktelefonsystem von vielen hochrangigen Beamten der Staaten anerkannt, darunter Generäle und Regierungsbeamte der USA und Großbritanniens . Informationen militärischer und politischer Art (448 Verhandlungen wurden geführt) wurden pünktlich übermittelt und zuverlässig vor Abhören und Hacken geschützt.

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