КВ-37: Система шифрования ВМС США 1950-х годов.

Введение

KW 37, кодовое название JASON, — это система шифрования, разработанная в 1950-х годах Агентством национальной безопасности США для защиты радиопередач флота ВМС США. Военно-морская доктрина предписывает военным кораблям в море соблюдать радиомолчание в максимально возможной степени, чтобы предотвратить обнаружение судов потенциальными противниками с помощью радиопеленгации. Для обеспечения возможности приема сообщений и приказов флот осуществлял непрерывную передачу информации, изначально кодом Морзе, а затем с использованием радиотелетипа. Сообщения включались в этот поток по мере необходимости и могли быть адресованы отдельным кораблям, боевым группам или всему флоту. Радиокомната каждого корабля осуществляла мониторинг передачи, расшифровывала и пересылала соответствующие сообщения надлежащему офицеру. KW 37 был разработан для автоматизации этого процесса. Он состоял из двух основных компонентов: приемного блока KWR 37 и передающего блока KWT 37. Каждый корабль был оснащен комплектом приемников KWR 37 (обычно не менее двух), которые расшифровывали передачу флота и передавали выходные данные на телетайпные аппараты. KWT 37 обычно размещались на береговых объектах, где находились мощные передатчики. KWR 37 весил 45 кг и содержал около 500 миниатюрных вакуумных ламп, выводы которых были припаяны к печатным платам. Каждый триггер в KW 37 требовал трех ламп, что ограничивало общее количество ступеней в любых используемых сдвиговых регистрах до 166. Размещение столь сложной логики в таком компактном и прочном корпусе было значительным достижением в 1950-х годах. Каждый KWT 37 занимал целую стойку с пятью сложенными модулями. Точная временная отметка располагалась внизу, три генератора ключей (потоковые шифры, как их называют в гражданском мире) — в середине, а панель сигнализации — вверху. Выходы трех генераторов ключей объединялись в схеме голосования. Если выход одного из блоков не совпадал с выходами двух других, подавался сигнал тревоги, и использовался выход двух блоков, показавших совпадение. Каждый KWR 37 и каждый генератор ключей в KWT 37 имели общее устройство заполнения (CFD) для загрузки ключей (или, как их называет NSA, криптопеременных). CFD были аналогичны тем, что впервые использовались в KW 26, и принимали перфокарты формата Remington Rand. Ключ менялся ежедневно в 00:00 по Гринвичу. Приемники синхронизировались с передатчиком в это время. Если приемник терял синхронизацию, например, из-за отключения электроэнергии, оператор должен был установить текущий час и минуту на циферблатах на передней панели. Затем KWR 37 "перематывал" свою последовательность ключевого потока до восстановления синхронизации. Большое количество ключевых карт для передачи флота ежемесячно производилось и распространялось на каждом корабле флота и многих береговых объектах, поэтому доступ к ним имели многие люди. Хотя ключевые карты строго учитывались, их было легко копировать. Это оказалось роковой слабостью. KWR 37 попали в руки северокорейцев, когда USS Pueblo был захвачен в 1968 году. Новые ключевые материалы были выданы кораблям по всему миру, чтобы ограничить продолжающийся ущерб. В 1985 году стало известно, что шпионская сеть Уокера на протяжении десятилетий продавала списки и карты ключей Советскому Союзу. Системы KW 37 были выведены из эксплуатации в начале 1990-х годов. Входной сигнал, поступающий в KW(R) 37, представлял собой многоканальный (мультикастовый) сигнал, состоящий из множества каналов, объединенных в один тональный пакет, который расшифровывался на одном этапе KW(R) 37, а затем выходной сигнал отправлялся в несколько KG 14, которые дополнительно расшифровывали сигналы, а затем разделяли их на каждый канал передачи флота. KG 14 также получал свой временной сигнал от KW(R) 37; если 37 терял синхронизацию, все 14 также выходили из синхронизации. Каждый KG 14 мог обрабатывать один канал тонального пакета; большинство подразделений флота имели шесть KG 14, а более крупные — еще больше.

The KW 37, code named JASON, was an encryption system developed In the 1950s by the U. S. National Security Agency to protect fleet broadcasts of the U. S. Navy. Naval doctrine calls for warships at sea to maintain radio silence to the maximum extent possible to prevent ships from being located by potential adversaries using radio direction finding. To allow ships to receive messages and orders, the navy broadcast a continuous stream of information, originally in Morse code and later using radioteletype. Messages were included in this stream as needed and could be for individual ships, battle groups or the fleet as a whole. Each ship's radio room would monitor the broadcast and decode and forward those messages directed at her to the appropriate officer. The KW 37 was designed to automate this process. It consisted of two major components, the KWR 37 receive unit and the KWT 37 transmit unit. Each ship had a complement of KWR 37 receivers (usually at least two) that decrypted the fleet broadcast and fed the output to teleprinter machines. KWT 37's were typically located at shore facilities, where high power transmitters were located. The KWR 37 weighed 100 pounds (45 kg) and contained some 500 subminiature vacuum tubes, whose leads were soldered to printed circuit boards. Each flip flop in the KW 37 required three tubes, placing an upper bound on the total number of stages in any shift registers used at 166. Squeezing so much logic in such a small and rugged package was quite a feat in the 1950s. Each KWT 37 filled an entire relay rack with five stacked modules. A precision time reference occupied the bottom, three key generators (stream cyphers in civilian parlance) occupied the middle and an alarm panel occupied the top position. The outputs of the three key generators were combined in a voting circuit. If one of the units' output did not match the other two, an alarm was sounded and the output from the two units that did agree continued to be used. Each KWR 37 and each key generator in the KWT 37 had a common fill device (CFD) for loading keys (or as NSA calls them cryptovariables). The CFDs were similar to that first used in the KW 26, accepting punched cards in Remington Rand format. The key was changed every day at 0000 hours GMT. The receivers were synchronized to the transmitter at that time. If a receiver ever got out of sync, say due to a power failure, an operator had to set the current hour and minute on dials on the front panel. The KWR 37 would then "fast forward" through its key stream sequence until synchronization was re established. Large numbers of fleet broadcast key cards had to be produced and distributed to every navy ship and many shore installations on a monthly basis, so many people had access to them. While the key cards were strictly accounted for, they were easy to copy. This proved to be a fatal weakness. KWR 37s fell into North Korean hands when the USS Pueblo was captured in 1968. New keying material was issued to ships throughout the world to limit the ongoing damage. In 1985 it was revealed that the Walker spy ring had been selling key lists and cards to the Soviet Union for decades. KW 37 systems were taken out of service by the early 1990s. The received input to the KW(R) 37 was in the form of a multiple broadcast (multicast) signal, consisting of many channels condensed into one tone pack which was deciphered at one stage by the KW(R) 37 and then the output was sent to several KG 14's which further deciphered the then split signals into each channel of the fleet broadcast. The KG 14 also received its timing signal from the KW(R) 37; if the 37 was out of sync, all the 14's were fall out of sync as well. Each KG 14 could process one channel of the tone pack; most fleet units had six KG 14's, larger units even more.

Опыт эксплуатации KWR-37

Как правило, флотские установки, использующие KWR 37, оснащались двумя устройствами для обеспечения резервирования. В случае отказа одного устройства, другое уже было бы в рабочем состоянии, а переключение осуществлялось бы быстро через высокоуровневую патч-панель на 60 миллиампер, чтобы немедленно перевести неработающее устройство в рабочий режим и обеспечить непрерывность передачи сообщений. По мере старения и износа KWR 37, иногда приходилось повторно устанавливать платы внутри корпуса с помощью резинового молотка, чтобы обеспечить их надежное соединение. Другие проблемы с KWR 37 были связаны со временем запуска. Флотские радисты и те, кто работал на береговых передающих станциях, должны были прослушивать высокочастотный сигнал для получения точного времени по всемирному координированному времени. Радисты называли эту передачу "временным сигналом" ("time tick"), которая подавала резкий звуковой сигнал, указывающий на необходимость нажатия кнопки перезапуска, чтобы устройство могло запуститься для "нового дня", или, как его называли радисты, "HJ". Это происходило после правильной установки карты с криптографическими ключами нового дня в "лоток" или картридер – её закрепляли штырьками, плотно закрывали дверцу доступа к карте и запирали её ключом. После перезапуска устройства ключ возвращался в сейф с соблюдением принципа двухсторонней аутентификации (TPI), который строго соблюдался после расследования шпионажа Уокера. В начале 90-х годов, когда KWR 37 были сняты с вооружения и заменены более надежными и современными KWR 46, флотские радисты вздохнули с облегчением, поскольку KWR 37 часто были ненадежными и иногда теряли синхронизацию, что приводило к потере передаваемых сообщений с различных каналов флота.