B-21 (шифровальная машина)

На первый взгляд В-21 напоминает немецкую шифрмашинку Энигма - имеет компактный корпус, клавиатуру, питается от батареи и использует панель ламп для вывода. В более поздних модиифкациях

Pinwheels&Half-rotors

Машинка обладает двумя коммутационными панелями (матрицами) размерности 5х5 (о них будет сказано ниже). С их помощью можно зашифровать / расшифровать 25 символов. В разных версиях машинки (например, для французской армии), была опущена одна из редко встречающихся букв K, J, W или Z. Символы алфавита располагаются в наиболее популярной латинской раскладке QWERTY, за исключением символов, не используемых в шифровании.

Первая коммутационная панель представляет собой сеть электрических контактов под клавиатурой. При нажатии кнопки, замыкаются 2 электрические цепи, указывая соответственно строку и столбец буквы в матрице, и информация передаётся на 2 отдельных канала. Каждое из полученных значений (строковое/столбцовое) кодируется раздельно - то есть передаётся на штифтовые колёса, которые в свою очередь управляют движением роторов. После поворота роторов сигналы подаются на вторую коммутационную панель (матрицу) аналогичной размерности (5 x 5) и устройства, откуда получается значение строчной и столбцовой координаты для вывода на плату ламп. Матричное строение платы ламп и клавиатуры идентично (QERTY).

Принципиальное внутреннее устройство

Схема внутреннего устройства В-21

Сеть электрических контактов под ней образует электрические контуры. Под клавиатурой расположены 4 штифтовых колеса (англ. pinwheels) и два ротора (англ. Half-rotor). Левый ротор управляется двумя левыми штифтовыми колёсами - с 23 и 21 штифтами, правый - колёсами с 19 и 17. Роторы могут двигаться(и генерировать новые перестановки соответственно) на каждой зашифрованной букве. При этом ротор двигается, если активен управляющий контакт 1 из 2 управляющих им штифтовых колёс (между двумя штифтами двух колёс стоит функция - OR, соответственно ротор двигается на 1 шаг если результат 1). Кардинальное отличие от Энигмы заключается  в том, что шаг смещения штифтовых (то есть кодирующих) колёс не регулярен, что делает работу машинки намного менее предсказуемой, тогда как большинство вариантов немецкой машинки отличалось регулярным шагом.

Для успешного шифрования и расшифрования секретных сообщений принимающая и передающая сторона заранее договаривается о ключах сообщений.

Базовый ключ зависит от соединения контактов на роторах и строения электрических контуров под клавиатурой.

Внутренний ключ зависит от положения 4 штифтовых колёс друг относительно друга (колёса сидят на одной оси, роторы на другой, высвобождаются с помощью эксцентриковой рукоятки и могут менять положение на оси) и схемы коммутационной панели от колёс на панель вывода (с лампами).

Внешний ключ состоит из начального положения роторов - буквы от 'A' до 'K' (ABCDEFGHIK) и колёс

• Колесо с 23 штифтами - буква из набора: 'ABCDEFGHIKLMNOPQRSTUVXY'
• Колесо с 21 штифтом - буква из набора: 'ABCDEFGHIKLMNOPQRSTUV'
• Колесо с 19 штифтами - буква из набора : 'ABCDEFGHIKLMNOPQRST'
• Колесо с 17 штифтами - буква из набора: 'ABCDEFGHIKLMNOPQR'

Базовый ключ

Коммутационная матрица (5x5):
     L N R S T (согласные)
(v)  0 1 2 3 4
A 0  L M Y F X
E 1  O J B R S
I 2  P U G C W
O 3  K N T D Q
U 4  I H V E A

Коммутационные панели: AEIOU и LNRST

Роторы:
Левый ротор:  Правый ротор:
  A   01243     A   23104
  B   32410     B   34201
  C   12304     C   12043
  D   43021     D   23140
  E   23410     E   01432
  F   04132     F   12034
  G   34021     G   40321
  H   10243     H   01423
  I   40132     I   34210
  K   21304     K   40312

Внутренний ключ

Коммутационные панели: OIAUE:LRNTS    (32041:02143)
Колесо 23: _B_D_F_H_K___OP___T_V__
Колесо 21: A_C_E__HIK_M___QR__U_
Колесо 19: _B_D___H_K_MN__Q__T
Колесо 17: _BC__F__I_L_N_P__
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: при очевидной настройке штыревых колёс АААА эффективной будет являться  GFHG.

Примечание: положение колёс и роторов настраивается до операции шифрования.

Внешний ключ: AAAAAA (выбранные штифты: GFHG)

Изначальный текст : HASTE MAKES WASTE
Зашифрованный текст: QBVPD TUBAD VAPUT

1     2   3   4   5    6 7   8 9   0 1   2 3   14    
H  :H 1 G 0 I 0 H 0  : B A ! U N - A S - O T :  Q
A  :I 0 H 1 K 1 I 1  : C B ! U T - U N - E R :  B
S  :K 1 I 1 L 0 K 0  : D B ! E T - O N - U R :  V
T  :L 0 K 1 M 1 L 1  : E C ! O R - E L - I L :  P
E  :M 0 L 0 N 1 M 0  : E D ! U S - A T - O S :  D
M  :N 0 M 1 O 0 N 1  : F E ! A N - A N - O R :  T
A  :O 1 N 0 P 0 O 0  : G E ! U T - E R - I N :  U
K  :P 1 O 0 Q 1 P 1  : H F ! O L - U N - E R :  B
E  :Q 0 P 0 R 0 Q 0  : H F ! U S - O S - U T :  A
S  :R 0 Q 1 S 0 R 0  : I F ! E T - A T - O S :  D
W  :S 0 R 1 T 1 A 0  : K G ! I T - O N - U R :  V
A  :T 1 S 0 A 0 B 1  : A H ! U T - O S - U T :  A
S  :U 0 T 0 B 1 C 1  : A I ! E T - E L - I L :  P
T  :V 1 U 1 C 0 D 0  : B I ! O R - E R - I N :  U
E  :X 0 V 0 D 1 E 0  : B K ! U S - A N - O R :  T

Примечание: Внешний ключ после шифрования: BK QQQQ (активные контакты: XVDE)

Описание столбцов приведённой таблицы:

1. Входная буква (шифруемая или расшифровываемая)
2. Текущий штифт колеса с 23 штифтами [1 = активный, 0 = неактивный]
3. Текущий штифт колеса 21
4. Текущий штифт колеса 19
5. Текущий штифт колеса 17
6. Положение первого ротора
7. Положение второго ротора
8. Строковая координата(в режиме шифрования)
9. Столбцовая координата
10. Шифрование строковой компоненты первым ротором (в режиме шифрования)
11. Шифрование столбцовой компоненты вторым ротором
12. Строковая компонента после прохождения коммутационной панели
13. Столбцовая компонента после прохождения коммутационной панели
14. Выходная буква (зашифрованная или расшифрованная)

В-211 - модификация, разработанная по заказу Французской армии. В отличие от родоначальной В-21, имела, согласно требованиям французов встроенный принтер и батарею - была полностью автономной. Также отличие было в том, что оператор мог работать не только с буквами, но и некоторыми символами - например, -, +, %.

В-211 имела две версии - М1 (имеет 2 ротора, как и B-21) и М2 (имеет 4 ротора, в отличие от B-21). Первая партия в 500 машинок была произведена Ericsson в 1939 году.

Дальнейшее развитие конструкции привело к созданию С-35/36.

Хагелин был вынужден передать документацию на В-21 в СССР шведской армией. Но при этом К-37 не является точной копией, в частности, используется клавитура размерности 6 x 5.