KL-7

Свои корни KL-7 берет со Второй мировой войны, на протяжении которой военные США использовали M-209[2]. Однако к концу войны M-209 больше не считалась безопасным устройством, и американская армия сделала запрос на создание легковесной защищенной криптосистемы, которая могла бы заменить M-209 и при этом имела бы достаточную криптографическую стойкость, сравнимую с шифровальными машинами, такими как SIGABA. Флот так же искал небольшую шифровальную машину[2] с качествами ECM, уделяя особое внимания экономии веса. Все это привело к тому, что в марте 1945 года, штаб армии запросил у ASA(United States Army Security Agency)[3] разработать машину, которая соответствовала бы их потребностям.

Проект был обозначен как MX-507[2] и рассматривался как долгосрочный исследовательский проект. Инженерам предстояло разработать совершенно новую легкую систему печати, поскольку устройство должно было работать автономно и распечатывать сообщения на бумаге. В итоге, изобретатели смогли сократить количество принтеров до одной четверти от их первоначального размера и веса. Кроме того, было решено выбрать роторную машину. Также ASA[3] решила применить новый криптографический принцип, называемый повторным вводом и основанный на том, что часть зашифрованной информации снова подается на вход устройства[4].

Несколько позднее MX-507 был переименован в AFSAM-7(Armed Forces Security Agency Machine № 7)[2], а к сентябрю 1950 года AFSA(Armed Forces Security Agency) продемонстрировала инженерную модель. В окончательной конструкции использовались 8 роторов с 36 контактами, а также повторный вход десяти сигналов ротора. Проблемы с синхронизацией принтера были решены при помощи конструкции с электронными лампами, что сделало KL-7 первой шифровальной машиной, использующей электронику[2]. AFSAM-7 был одобрен, и армии было разрешено создавать прототипы моделей.

В октябре 1951 года AFSA представила два вида данной шифровальной машины: поставки AFSAM-7 для высокоуровневых коммуникаций были названы ADONIS, а для армии и ВВС были обозначены как POLLUX[2]. Отличия между этими двумя системами заключались в наборе роторов и процедуре управления сообщениями. Окончательный контракт на производство был подписан 9 февраля 1952 года. AFSAM-7 был введен в вооруженные силы США недавно созданным Агентством национальной безопасности, а некоторые образцы были приобретены Центральным разведывательным управлением и Федеральным бюро расследований. AFSAM-7[2] был способен противостоять любой существующей на тот момент криптографической атаке. В начале 1960-х годов AFSAM-7 был переименован в TSEC / KL-7[2].

Полагается, что в худшем случае, когда характеристики машины известны противнику (шпионаж, захват), KL-7 соответствует 124-битный ключ[5]. Полный перебор всех возможных ключей на 124-битный ключ считается практически невыполнимой задачей для всех существующих компьютеров[6]. Однако, криптоанализ представляет собой нечто большее, чем атаки с применением грубой силы. Роторные шифраторы оказались уязвимыми для определенных типов криптоаналитических атак, выполняемых на быстрых компьютерах. Поэтому KL-7 более не считается безопасной. Тем не менее, даже сегодня для квалифицированных криптоаналитиков с текущими ресурсами задача успешной атаки на KL-7 будет достаточно сложной[5], особенно когда они располагают ограниченным количеством сообщений.

KL-7 состоит из следующих основных компонентов[7]:

• KLB-7 — базовый блок, который содержит двигатель, генератор и электронику на основе радиоламп.
• KLK-7 — часть, содержащая восемь роторов KL-7, которые монтируются вместе на шпинделе внутри барабана или корзины ротора.
• KLA-7 — комплексный степпинг, который управляет шаговым движением других роторов.

Роторы (KLK-7)

Набор роторов для машины ADONIS

Ротор KL-7 с двух сторон

Роторы KL-7 напоминают роторы известной немецкой машины Энигма и других схожего типа. Каждый ротор имеет серию плоских контактов с правой стороны и такое же количество подпружиненных контактов слева[9]. Он также имеет регулируемое индексное кольцо с буквами алфавита на нем и внутреннее ядро, которое соединяет контакты на одной стороне с контактами на другой стороне. Однако есть некоторые существенные отличия от Энигма.

Прежде всего, ротор KL-7 имеет 36 контактов[9], тогда у Энигма ротор имеет 26 контактов. Из 36 контактов 26 используются для шифрования 26 букв алфавита. Остальные 10 контактов зацикливаются на входе, что приводит к повторной шифровке части текста.

Барабан или Корзина ротора из KL-7 состоит из металлической коробки с 8 колесами на шпинделе[9]. Четвертое колесо слева зафиксировано на месте. Оно никогда не вращается и, следовательно, не имеет окна, показывающего его настройку. Это колесо иногда называли ротором NSA . Для каждого из остальных 7 колес в барабане имеется окно. Через это окно видны три последовательные буквы колеса. Верхняя буква, видимая через окно, представляет текущую настройку.

Клавиатура

Клавиатура KL-7

Клавиатура KL-7 является частью базового блока KLB-7. Она состоит из 29 зеленых клавиш и черной продолговатой пробельной клавиши и имеет стандартную раскладку QWERTY, разделенную на три строки. В правом нижнем углу находятся 3 специальные клавиши, отмеченные как LET , FIG и RPT[11].

Каждая клавиша представляет собой электрический выключатель, состоящий из установленных под клавишей контакта и пружины. При нажатии клавиши контакт подключается к минусовой шине, позволяя импульсному генератору выдавать импульс.

К сожалению, KL-7 по-прежнему является секретным элементом, и лишь немногие из них сохранились. Большинство машин, которые сегодня выставлены на всеобщее обозрение, были «дезинфицированы», и вся электропроводка была удалена[12].

Несмотря на секретность, связанную с KL-7 и ее историей, тайна постепенно раскрывается, поскольку Агентство национальной безопасности выпускает все больше и больше исторических документов, и исследователям удается выявить технические детали машины. В результате, достаточно реалистичное компьютерное моделирование KL-7 для Windows[13] было создано в 2011 году крипто-историком Дирком Райманнантом в Бельгии, а в 2013 году MIT создал JAVA-симулятор KL-7[13].

• Криптоанализ «Энигмы»
• Лоренц (шифровальная машина)
• Фиалка_М-125
• B-21 (шифровальная машина)

• Jerry Proc’s page on the KL-7
• NSA Crypto Almanac 50th Anniversary — The development of the AFSAM-7
• Technical details and history of the TSEC/KL-7, from Dirk Rijmenants' Cipher Machines & Cryptology
• A History of U.S. Communications Security (Volumes I and II); the David G. Boak Lectures, National Security Agency (NSA), 1973
• TSEC/KL-7 Crypto Museum website