În criptografie , M-209 , cunoscut și sub numele de CSP-1500 și C-38 , este o mașină portabilă de cifră mecanică folosită inițial de armata SUA în al Doilea Război Mondial . De asemenea, a fost folosit în mod activ în timpul războiului din Coreea . M-209 este o versiune îmbunătățită a mașinii de cifrare C-36 .
Dimensiuni liniare M-209: 83 × 140 × 178 mm (3,25 × 5,5 × 7 inchi ). Această mașină a fost o soluție excelentă pentru tehnologia non-electronică. Utilizează un aranjament de roți similar cu cel folosit la mașina Lorenz și la mașina SFM .
Principiul de funcționare al M-209 este relativ simplu. În partea de sus a mașinii sunt rotoare mobile . Aceste rotoare au un număr discret de poziții. Fiecare poziție corespunde unei litere din alfabetul englez. Poziția inițială a rotoarelor determină cheia străină .
Pentru a cripta un mesaj, operatorul setează butonul Criptare-Decriptare la poziția Criptare . Setează rotoarele într-o poziție inițială. Apoi setează discul indicator situat în stânga în poziția corespunzătoare primei litere a mesajului. Întoarce manivela pe partea dreaptă a mașinii, drept urmare litera criptată este imprimată pe banda de hârtie, rotoarele se rotesc într-o poziție și mașina este din nou gata pentru următoarea literă a mesajului. În loc de un spațiu în cifr, se folosește litera „Z”. Până la introducerea următoarei litere, mânerul din dreapta este blocat. Repetând această procedură pentru literele rămase ale mesajului, obținem textul cifrat , care poate fi apoi transmis. Operatorul care primește cifrul trebuie să cunoască cheia pentru a decripta mesajul. De exemplu, puteți lua cheile în fiecare zi dintr-o carte pe care o au ambele părți.
Textul cifrat este tipărit automat în grupuri de cinci caractere pentru a fi lizibil. Aparatul este echipat cu un numărător de litere , care arată numărul literei curente care este criptată sau decriptată. Poate fi util dacă operatorul s-a rătăcit în timp ce criptează sau decriptează.
Decriptarea se face în același mod ca și criptarea ; operatorul setează butonul de criptare-decriptare în poziția „decriptare” și setează rotoarele în aceeași poziție inițială ca în timpul criptării. Discul indicator este setat în poziția corespunzătoare primei litere a textului cifrat . Apoi operatorul rotește mânerul, în urma căruia rotoarele se rotesc și se imprimă litera descifrată. Dacă litera „Z” apare în textul cifrat , atunci este tipărit un spațiu . „Z”-urile lipsă sunt plasate de operator în funcție de context.
Un operator experimentat al mașinii M-209 a petrecut între două și patru secunde pentru a cripta/decripta o literă, astfel încât mașina a funcționat destul de repede.
După criptarea mesajului, operatorul l-a copiat pe o foaie din cartea de mesaje .
În interiorul M-209, apare o imagine mult mai complexă. Fiecare literă de pe fiecare rotor corespunde unui știft mobil . Acești pini pot fi în poziții active sau inactive . Dacă sunt deplasați la stânga, atunci aceasta este o poziție activă , dacă la dreapta, atunci inactivă . Poziția știfturilor mobile este stabilită de operator.
Fiecare roată rotativă conține un număr diferit de litere și, în consecință, un număr diferit de știfturi. De la stânga la dreapta, rotoarele au:
Numărul de litere este ales pentru a fi coprime pentru a mări perioada de combinații pentru cheia străină . Această perioadă este 26×25×23×21×19×17 = 101 405 850. Fiecare rotor poate interacționa cu brațul de comandă prin intermediul știfturilor. Există o pârghie de control pe rotor, care poate avea două poziții active și inactive . Activ - când interacționează cu un pin activ, inactiv - cu un pin inactiv. Stările pinului sunt prima parte a cheii interne M-209.
În spatele rotoarelor se află un tambur cilindric cu spițe orizontale în cantitate de 27 de bucăți. Pe fiecare spiță sunt fixate două duze ; fiecare duză poate fi amplasată într-una din cele opt poziții: șase poziții corespund rotoarelor și două poziții sunt neutre. Știfturile în starea efectivă fac ca pârghia de control corespunzătoare să intre în starea activă și să interacționeze cu spițele de pe tambur. Pozițiile duzelor sunt a doua parte a cheii interne M-209. Setarea cheii interne este destul de dificilă, așa că acest lucru s-a făcut relativ rar, era o practică comună schimbarea cheii interne o dată pe zi.
Când operatorul rotește mânerul, tamburul cilindric face o revoluție completă. Dacă duza de pe orice spiță atinge pârghia de comandă, atunci spița pe care este montată această duză se deplasează spre stânga; duzele aflate în poziții neutre nu interacționează niciodată cu pârghiile de comandă. Spițele care au fost deplasate spre stânga formează o roată dințată cu un număr variabil de dinți. O literă este imprimată pe o bandă de hârtie, deplasată alfabetic exact după acest număr de dinți.
După ce tamburul cilindric a făcut o revoluție, refractorul întoarce spițele deplasate înapoi, iar angrenajul intermediar rotește rotoarele cu o poziție; apoi se activează zăvorul de blocare, care nu permite rotirea tamburului până când nu se introduce o nouă literă.
În fiecare iterație, deplasarea literei este diferită; fără el, cifrul ar fi semănat cu un cifru Caesar .
Înainte de a începe criptarea, operatorul M-209 trebuie să configureze aparatul. Tuningul constă în setarea pozițiilor știfturilor pe toate cele șase rotoare și setarea pozițiilor duzelor pe spițe; de obicei, aceste setări erau determinate de tabele secrete care erau date expeditorului și destinatarului. Poziția inițială a rotoarelor a fost aleasă în mod arbitrar de către expeditor și transmisă destinatarului printr-un canal de comunicare secret .
Fiecare literă de pe rotor corespunde unui pin care poate fi setat în poziția activă sau inactivă. Un tabel care descrie stările pin ar putea arăta astfel:
| Rotor | Pin state |
|---|---|
| unu | AB-D---HI-K-MN----ST-VW--- |
| 2 | A--DE-G--JKL--O--RS-UX-- |
| 3 | AB----GH-J-LMN---RSTU-X |
| patru | --C-EF-HI---MN-P--STU |
| 5 | -B-DEF-HI---MN-P--S |
| 6 | AB-D---H--K--NO-Q |
Pinii corespunzători literelor date în tabel sunt setate în poziția activă, restul în poziția inactivă.
Tamburul cilindric are 27 de spițe, fiecare spiță are două duze . Aceste duze pot fi instalate în oricare dintre cele opt poziții, dintre care 6 corespund rotoarelor și dintre care două sunt neutre. Un tabel care conține informații despre poziție ar putea arăta astfel:
| Vorbit | unu | 2 | 3 | patru | 5 | 6 | 7 | opt | 9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| duze | 3-6 | 0-6 | 1-6 | 1-5 | 4-5 | 0-4 | 0-4 | 0-4 | 0-4 |
| Vorbit | zece | unsprezece | 12 | 13 | paisprezece | cincisprezece | 16 | 17 | optsprezece |
| duze | 2-0 | 2-0 | 2-0 | 2-0 | 2-0 | 2-0 | 2-0 | 2-0 | 2-0 |
| Vorbit | 19 | douăzeci | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 |
| duze | 2-0 | 2-5 | 2-5 | 0-5 | 0-5 | 0-5 | 0-5 | 0-5 | 0-5 |
Pe acul 1, trebuie să setați duzele în pozițiile „3” și „6”, pe acul 2 în pozițiile „0” și „6”, și așa mai departe.
În cele din urmă, cheia străină este stabilită prin rotirea rotoarelor într-o anumită secvență sau arbitrară de litere. Pentru a verifica dacă cheia internă a fost setată corect, operatorul a setat rotoarele în poziția „AAAAAAA” și a criptat mesajul, constând doar din literele „A”, apoi a comparat secvența criptată primită cu șirul de verificare deja existent . Pentru configurația internă a tastei de mai sus, șirul de verificare arată astfel:
TNJUWAUQTKCZKNUTOTBCW ARMIOȘtifturile de pe rotoare intră în joc atunci când literele lor respective trec prin poziția inferioară în timpul unei rotiri; în acest caz, pentru combinația de rotoare „AAAAAA” este vorba de literele „PONMLK”, de la stânga la dreapta.
După ce M-209 este configurat așa cum se arată mai sus, aparatul este pregătit pentru criptare. Să continuăm exemplul de criptare a șirului de verificare . Prima literă a mesajului care trebuie criptat este „A”. Operatorul setează discul indicator în poziția corespunzătoare literei „A” și rotește mânerul . Combinația de pe rotoare este „AAAAAA”, iar literele opuse acestora sunt „PONMLK”; Din tabelele de mai sus, se poate observa că pinii de lângă literele "O", "N", "M", "K" sunt în stare activă, iar pinii de lângă "P" și "L" sunt în stări inactive. Prin urmare, pârghiile de comandă numerotate 2, 3, 4 și 6 vor fi active. În timpul rotației tamburului cilindric, fiecare spiță cu o duză în una dintre aceste poziții va fi deplasată spre stânga. Din masa pentru tambur se poate observa că acele de tricotat cu numerele 1, 2, 3 și de la 5 la 21 se vor deplasa spre stânga, adică un total de 20 de ace de tricotat. Un angrenaj cu un număr variabil de dinți va avea exact 20 de dinți. Criptarea acestei litere va folosi o schimbare de 20 de litere. M-209 folosește un cifr de substituție special , cifrul Beaufort [1] . Care mai întâi mapează alfabetul cu același alfabet, dar scris în ordine inversă:
| Alfabetul sursă: | ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ |
| Alfabetul criptat: | ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA |
Dacă offset-ul este zero, atunci „A” se mapează cu „Z”, „B” cu „Y”, „C” cu „X” și așa mai departe. Dacă deplasarea nu este egală cu zero, atunci deplasăm litera la stânga cu numărul corespunzător de poziții. Deplasarea are loc ciclic, adică, ajungând la marginea stângă, ne deplasăm la dreapta. Criptăm litera „P” cu o schimbare de 3. „P” este afișat în „K”, apoi deplasăm 3 poziții spre stânga, obținem „N”. Să continuăm exemplul nostru cu „A”. „A” este mapat la „Z” și apoi mutat la stânga cu 20 de poziții. Primim „T”, care este ceea ce vedem în linia de verificare .
M-209 era bun pentru vremea lui, dar deloc perfect. La începutul anului 1943, criptoanalistii germani erau deja capabili să citească mesajele criptate de mașina M-209 (vezi [1] ). Dar datorită faptului că mașina nu necesita energie electrică și avea o greutate redusă, era potrivită pentru utilizare tactică. Ulterior, a fost folosit și de armata americană în războiul din Coreea .
În anii 1970, cercetătorul american Dennis Ritchie, împreună cu Robert Morris și Jim Reeds , au descris un atac asupra textului cifrat M-209 , care a făcut posibilă decriptarea mesajelor cu o lungime de aproximativ 2000-2500 de caractere. [2] Ritchie spune că după o discuție cu NSA , autorii au decis să nu publice lucrarea, deoarece mașina era încă folosită de națiuni străine. [2] .
În 1938, firma lui Boris Hagelin a produs o mașină de cifrat numită C-38 . A fost destinat utilizării de către armata elvețiană, dar nu a fost utilizat pe scară largă. În 1940, Hagelin a introdus clandestin mai multe exemplare în Statele Unite. Acolo, mașina a fost ușor modificată, redenumită M-209 și pusă în producție de masă. Un exemplar a costat aproximativ 64 de dolari (vezi [2] )
În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, mai mult de 140.000 de exemplare ale M-209 au fost produse de diferite companii. Au fost produse și modificări: M-209-A, M-209-B, CSP-1500 (versiunea pentru flotă). În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, criptograful german Fritz Menzer a construit o mașină de cifrat bazată pe M-209. Mașina se numea SG-41 , era pur mecanică, organizată intern ca M-209, dar era mai mare și avea o tastatură.
După război, Hagelin a dezvoltat o versiune îmbunătățită a M-209; ea este cunoscută ca C-52 . Caracteristicile sale erau: perioada 2.756.205.443, rotoarele puteau fi scoase și rearanjate în orice ordine.