EIS-3 (Egorov-Ilyinsky-Staritsyn) - o dispositivo, que se tornou serial em 1937, destinava-se à criptografia de radiotelefones. O dispositivo era do tipo "mascaramento", baseado em uma simples inversão do sinal transmitido. Além disso, um tom alto e perturbador foi alimentado no canal de comunicação. Era possível ouvir essas conversas apenas com equipamento especial, mas as interceptações "amadoras" com subsequente descriptografia eram impossíveis. A fábrica de Leningrado "Krasnaya Zarya" naquela época estava trabalhando no limite de suas capacidades - ao mesmo tempo, além do EIS-3, os serviços especiais recebiam toda uma série de equipamentos de segurança simples ES-2M, MES, MES -2, MES-2A, MES-2AZh, PZh- 8 e PZh-8M. Isso possibilitou, até 1º de abril de 1941, das 134 linhas de comunicação de longa distância do governo, classificar 66 dispositivos de inversão como secretos.
Em 1939, uma novidade surgiu no governo - um sistema de automação de longa distância para comunicação em HF sob o índice MA-5, proporcionando a comunicação para 5 assinantes em 10 canais, o que possibilitou o abandono das operadoras de telefonia. Havia também uma variante do MA-3 para três assinantes. Antes da guerra, havia 116 emissoras de HF e 39 emissoras em funcionamento, o que possibilitava atender 720 assinantes da mais alta liderança partidária e estadual ao mesmo tempo.
Os telefones de Stalin em um bunker subterrâneo em Izmailovo
Durante a Grande Guerra Patriótica, o equipamento da série da UE foi usado em todas as frentes para organizar as comunicações de HF. No entanto, a classificação simples por inversão era claramente insuficiente, portanto, em 1938, um aparato de criptografia "complexo" S-1 foi desenvolvido e testado na linha Moscou-Leningrado. Posteriormente, o sistema foi testado nas rodovias Moscou-Khabarovsk e Moscou-Kuibyshev-Tashkent. Mas o S-1 permaneceu em cópias avulsas devido ao alto custo e complexidade de fabricação. Por tudo isso, S-1 não deu uma vantagem decisiva em sigilo sobre o algoritmo "simples".
As comunicações telegráficas também foram criptografadas. Para tanto, foi utilizado o dispositivo S-380M, que não era particularmente resistente a roubos. A decifração poderia ser facilmente realizada por funcionários do Comissariado do Povo de Comunicações, e isso, dada a difícil relação de Stalin com seus líderes - Yagoda e Rykov, tornou-se um sério obstáculo à introdução generalizada de tal equipamento. Desde o início da guerra, generalizaram-se os equipamentos de segurança "mala" SI-15 "Sinitsa" e SAU-16 "Snegir", que forneciam comunicações aos comandantes da frente com comunicações nas periferias.
Em geral, a criptografia de dispositivos de transmissão de rádio que surgiram na URSS antes da guerra pode ser dividida em vários esquemas básicos:
- transformação do sinal por inversão do espectro de frequência;
- criptografia por inversão de frequências de conversação e "oscilação" devido à oscilação de frequência do transmissor de rádio;
- inversão dinâmica e rearranjo de duas bandas espectrais em uma dada velocidade (aparelho SU-1);
- transformação de acordo com um sistema de criptografia complexo com rearranjo dinâmico de três bandas do espectro de acordo com uma lei arbitrária e com uma velocidade arbitrária dentro de limites conhecidos (SET-2).
Apesar de todos os esforços dos engenheiros domésticos, em 1940 o resultado de longo prazo de seu trabalho foi descrito de forma sucinta: “O equipamento para classificação de conversas telefônicas, desenvolvido por encomenda do NKVD pela fábrica de Krasnaya Zarya, é fraco e não possui código."
Vladimir Alexandrovich Kotelnikov em um envelope postal moderno e em sua juventude.
Uma espécie de mago gentil nessa situação foi Vladimir Aleksandrovich Kotelnikov (1908-2005), que desde 1938 chefiou os laboratórios de classificação de informações telefônicas e telegráficas no Instituto Central de Pesquisa de Comunicações. Vladimir Kotelnikov pode ser considerado um dos mais destacados cientistas russos - acadêmico da Academia de Ciências da URSS, duas vezes Herói do Trabalho Socialista, laureado com inúmeros prêmios. Suas áreas de interesse incluíam engenharia de rádio, radar, astronomia de rádio e a teoria de comunicações anti-jamming. Muitas de suas realizações estão incluídas em livros com as palavras "pela primeira vez no mundo". Vladimir Kotelnikov formulou e provou o teorema de amostragem no qual todo processamento de sinal digital é baseado. Seu laboratório desenvolveu o complexo de hardware "Moscou", no qual, pela primeira vez no país, as mensagens telegráficas foram classificadas pela imposição de sinais cifrados no texto. A ideia de Kotelnikov de impor uma cifra ao texto tornou-se um avanço fundamental na teoria da criptografia, tornando-se a base para muitas gerações subsequentes de tecnologia classificada.
O dispositivo "Moskva" S-308-M é interessante. Era baseado em unidades eletromecânicas complexas e bastante volumosas, bem como tambores cheios de bolas. Durante a rotação dos tambores, por meio de um sistema de pinos das ranhuras, as bolas foram roladas aleatoriamente ao longo de seis tubos verticais em duas fitas telegráficas móveis sobrepostas uma à outra por meio de uma "cópia carbono". A seguir, as fitas eram perfuradas de acordo com essas marcas, que formavam uma chave aleatória, que posteriormente era enviada para os locais onde os dispositivos foram instalados. Uma célula fotoelétrica foi responsável por ler a cifra da chave. A novidade foi testada na linha de comunicação superlonga Moscou - Komsomolsk-on-Amur, e no mesmo ano de 1938, um pedido foi feito na planta nº 209 para 30 dispositivos Moskva de uma vez. O sucesso do desenvolvimento de Vladimir Kotelnikov foi que o novo sistema forneceu quase 100% de proteção das mensagens telegráficas contra a descriptografia.
No ano seguinte, os laboratórios de Kotelnikov receberam uma nova tarefa para desenvolver um criptografador para criptografar a fala com maior resistência à escuta não autorizada. O pedido veio do próprio departamento de comunicações de HF do governo da União Soviética. Alexander Mints, Konstantin Egorov e Viktor Vitorsky também participaram do projeto de desenvolvimento. O grupo tentou garantir o sigilo da transmissão de informações usando o único equipamento de comunicação de rádio multicanal por eles criado, que pela primeira vez usou uma única banda lateral. E aconteceu: em 1939, na rodovia Moscou-Khabarovsk, um sistema de criptografia de voz usando um novo algoritmo começou a funcionar. Vladimir Kotelnikov teve a ideia de uma cifra potencialmente não revelada, que ele formulou literalmente três dias antes do início da Grande Guerra Patriótica.
Em suas memórias, Kotelnikov escreve: “Usar uma chave de uso único também é útil para classificar a telefonia com fio e a de rádio. Só aí tudo é muito mais complicado e, no caso da transmissão analógica do espectro da voz, sem convertê-lo em digital, é impossível obter uma classificação absolutamente estável. Um alto grau de durabilidade pode ser obtido, mas não absoluto. Com a criptografia de espectro de mosaico, mesmo se uma chave única for usada, o sistema permanece vulnerável, uma vez que cada “pedaço” permanece descriptografado por si só. Portanto, é importante fazer os intervalos os menores possíveis, mas ao mesmo tempo a qualidade da fala transmitida é perdida."
No laboratório, sob a liderança de Vladimir Kotelnikov, foi desenvolvido um novo misturador telefônico do tipo "mosaico", que combinava as transformações de frequência de um sinal de fala com a permutação de seus segmentos no tempo. O destaque do dispositivo era a transformação dinâmica, que mudava de acordo com a lei da distribuição das variáveis aleatórias, extremamente difícil de decifrar até mesmo para especialistas de alto nível. O sistema produzia permutações quase aleatórias de segmentos de fala de cem milissegundos que eram conhecidos apenas pelo receptor, bem como duas bandas de frequência com inversão de sinal de fala.
Outra ideia do grupo Kotelnikov foi o primeiro vocoder de cavidade na URSS, cujo nome vem da combinação de codificador de voz em inglês - um codificador de voz. O dispositivo foi trazido para um protótipo funcional, que foi testado e mostrou a possibilidade fundamental de comprimir um sinal de fala. Kotelnikov escreveu a esse respeito: “Para dificultar a decifração da fala transmitida, era importante fazer com que os“segmentos”em que a dividimos fossem os mais curtos possíveis. E isso é um problema, porque aí a qualidade da fala transmitida piorou. Comecei a pensar como transferir a fala não completamente, mas de alguma forma como comprimir seu espectro. Comecei a examinar o espectro de sons a fim de entender quais frequências estão definindo … Nessa época, chamei a atenção de um link para um artigo de Homer Dudley, publicado em outubro de 1940, onde se dizia que ele havia feito um conversor de fala - um vocoder. Corri para olhar, mas descobri que nada de concreto estava escrito ali. Mas mesmo assim foi muito útil: ele tem a mesma ideia, o que significa que estamos no caminho certo. Então começamos a fazer nosso próprio vocoder. E pouco antes da guerra, já tínhamos um protótipo funcionando. É verdade, enquanto ele ainda "falava" mal com uma "voz trêmula".
