Hebern rotormaskin
Hebern Rotor Machine var en elektromekanisk krypteringsmaskin byggd genom att kombinera de mekaniska delarna av en standardskrivmaskin med de elektriska delarna av en elektrisk skrivmaskin, förbinda de två genom en scrambler. Det är det första exemplet (men bara knappt) på en klass av maskiner som kallas rotormaskiner som skulle bli den primära formen av kryptering under andra världskriget och en tid efter, och som inkluderade så kända exempel som den tyska Enigma .
Historia
Edward Hugh Hebern var en byggentreprenör som fängslades 1908 för att ha stulit en häst. Det påstås att han, med tiden på sina händer, började tänka på problemet med kryptering och så småningom utarbetade ett sätt att mekanisera processen med en skrivmaskin. Han lämnade in sin första patentansökan för en kryptografisk maskin (inte en rotormaskin) 1912. Då hade han inga medel för att kunna lägga tid på att arbeta på en sådan enhet, men han fortsatte att producera mönster. Hebern gjorde sina första ritningar av en rotorbaserad maskin 1917, och 1918 byggde han en modell av den. 1921 ansökte han om ett patent för det, som utfärdades 1924. Han fortsatte att göra förbättringar och lade till fler rotorer. Agnes Driscoll , den civila chefsanställda för den amerikanska flottans kryptografioperation (som senare blev OP-20-G ) mellan första och andra världskriget , tillbringade en tid med Hebern innan hon återvände till Washington och OP-20-G i mitten av 20-talet .
Hebern var så övertygad om systemets framtida framgång att han bildade företaget Hebern Electric Code med pengar från flera investerare. Under de följande åren försökte han upprepade gånger sälja maskinerna både till den amerikanska flottan och armén , såväl som till kommersiella intressen som banker. Ingen var särskilt intresserad, eftersom kryptografi vid den tiden inte ansågs vara viktigt utanför regeringar. Det var förmodligen på grund av William F. Friedmans konfidentiella analys av Hebern-maskinens svagheter (avsevärda, men reparerbara) som dess försäljning till den amerikanska regeringen var så begränsad; Hebern fick aldrig veta om dem. Henry Stimsons uttalande i sina memoarer att "Gentlemen läser inte varandras brev." Det var Stimson, som utrikesminister under Hoover, som drog tillbaka utrikesdepartementets stöd för Herbert Yardleys amerikanska svarta kammare , vilket ledde till att den stängdes.
Så småningom tog hans investerare slut på tålamod och stämde Hebern för aktiemanipulation . Han tillbringade ytterligare en kort period i fängelse, men gav aldrig upp tanken på sin maskin. 1931 köpte marinen äntligen flera system, men detta skulle bli hans enda riktiga försäljning.
Det fanns tre andra patent för rotormaskiner utfärdade 1919, och flera andra rotormaskiner konstruerades oberoende av varandra ungefär samtidigt. Den mest framgångsrika och mest använda var Enigma-maskinen .
Beskrivning
Nyckeln till Hebern-designen var en skiva med elektriska kontakter på båda sidor, idag känd som en rotor . Länka kontakterna på vardera sidan av rotorn var ledningar, med varje bokstav på ena sidan kopplas till en annan på bortre sidan på ett slumpmässigt sätt. Ledningarna kodade ett enda substitutionsalfabet.
När användaren tryckte på en tangent på skrivmaskinens tangentbord flödade en liten mängd ström från ett batteri genom nyckeln in i en av kontakterna på ingångssidan av skivan, genom kablarna och backade ut en annan kontakt. Kraften manövrerade sedan mekaniken i en elektrisk skrivmaskin för att skriva den krypterade bokstaven, eller växelvis helt enkelt tände en glödlampa eller papperstejpstans från en teleskrivmaskin .
Normalt skulle ett sådant system inte vara bättre än 1500-talets enkelalfabetssystem. Men rotorn i Hebern-maskinen var inriktad på tangentbordet på skrivmaskinen, så att efter varje knapptryckning vreds rotorn och substitutionsalfabetet ändrades således något. Detta förvandlar den grundläggande substitutionen till en polyalfabetisk sådan som liknar det välkända Vigenère-chifferet , med undantaget att det inte krävde någon manuell uppslagning av nycklar eller cyphertext. Operatörerna vred helt enkelt rotorn till ett förvalt startläge och började skriva. För att dekryptera meddelandet vände de rotorn runt i dess hylsa så att den var "bakåt", vilket gjorde att alla byten var omvända. De skrev sedan in chiffertexten och ut kom klartexten.
Ännu bättre, flera rotorer kan placeras så att utgången på den första kopplas till ingången på nästa. I detta fall fungerar den första rotorn som tidigare och vrider sig en gång för varje knapptryckning. Ytterligare rotorer snurras sedan med en kam på den bredvid, var och en vrids ett läge efter att den bredvid roterar ett helt varv. På så sätt ökar antalet sådana alfabet dramatiskt. För en rotor med 26 bokstäver i alfabetet tillåter fem sådana rotorer "staplade" på detta sätt 26 5 = 11 881 376 olika möjliga ersättningar.
William F. Friedman attackerade Hebern-maskinen strax efter att den kom ut på marknaden på 1920-talet. Han "löste" snabbt vilken maskin som helst som byggdes liknande Hebern, där rotorerna staplades med rotorn i ena änden eller den andra vridande med varje knapptryckning, den så kallade snabbrotorn . I dessa fall bestod den resulterande chiffertexten av en serie enkelsubstitutionscypher, var och en 26 bokstäver lång. Han visade att ganska standardtekniker kunde användas mot sådana system, med tillräcklig ansträngning.
Naturligtvis var detta faktum i sig en stor hemlighet. Detta kan förklara varför armén och marinen var ovilliga att använda Heberns design, till hans stora förvåning.
