Введение
Гилберт Сэндфорд Вернам (3 апреля 1890 года – 7 февраля 1960 года) – выпускник Вустерского политехнического института 1914 года и инженер AT&T Bell Labs, который в 1917 году изобрел аддитивный полиалфавитный поточный шифр, а позднее стал соавтором автоматизированного шифра одноразовой записи. Вернам предложил шифр для телепринтера, в котором предварительно подготовленный ключ, хранящийся на бумажной ленте, комбинируется символ за символом с открытым текстом для получения зашифрованного сообщения. Для расшифровки зашифрованного сообщения тот же ключ снова комбинируется символ за символом, восстанавливая открытый текст. Позднее Вернам работал в компании Postal Telegraph Company и стал сотрудником Western Union после того, как эта компания приобрела Postal в 1943 году. Его более поздние работы были в основном связаны с автоматическими системами коммутации для телеграфных сетей.
Патент Вернама
Комбинирующая функция, указанная Вернамом в патенте, выданном 22 июля 1919 года, представляет собой операцию XOR, применяемую к отдельным импульсам или битам, используемым для кодирования символов в коде Бодо. Вернам не использовал термин "XOR" в патенте, но реализовал эту операцию в релейной логике. В примере, приведённом Вернамом, открытый текст – это А, закодированный как "" в коде Бодо, а ключевой символ – В, закодированный как "". Полученный шифротекст будет "", который кодирует G. Комбинирование G с ключевым символом B на принимающей стороне даёт "", что является исходным открытым текстом A. АНБ назвало этот патент "возможно, одним из самых важных в истории криптографии".
Одноразовая прокладка
Вскоре после этого Джозеф Моборн, в то время капитан Сигнального корпуса армии США, дополнительно предложил, чтобы перфолента содержала случайную информацию. Сочетание этих двух идей позволило реализовать автоматическую форму одноразового шифра, хотя ни один из изобретателей тогда не использовал такое название. Клод Шеннон, также работавший в Bell Labs, доказал, что правильно реализованный одноразовый шифр является невзламываемым в ходе своих исследований времен Второй мировой войны, опубликованных в октябре 1949 года. Он также доказал, что любая невзламываемая система должна обладать, по сути, теми же характеристиками, что и одноразовый шифр: ключ должен быть истинно случайным, не меньше по размеру, чем открытый текст, никогда не использоваться повторно целиком или частично и храниться в строжайшей секретности.