SIGSALY (även känt som X System, Project X, Ciphony I och Green Hornet) var ett säkert talsystem som användes under andra världskriget för kommunikation på hög nivå.
SIGSALY blev ett av de första systemen som använde ett antal digitala kommunikationskoncept, inklusive den första talöverföringen med pulskodmodulering . [ett]
Ordet SIGSALY är inte en akronym . En del av ordet - SIG var vanligt i namnen på arméns signalkår (till exempel SIGABA ). Prototypen fick namnet "Green Hornet " efter det populära radioprogrammet "The Green Hornet", för för någon som försöker avlyssna samtalet låter det som en bålgeting som surrar, som påminner om en låt från ett radioprogram. [2]
Före USA: s inträde i andra världskriget användes transatlantisk högfrekvent radio för röstkommunikation mellan amerikanska och brittiska toppledare . Det analoga röstskyddssystemet som då användes, kallat "A-3", gav rimligt skydd mot oavsiktlig avlyssning, men var sårbart för alla med förmågan att dechiffrera det. Ineffektiviteten i detta system visades av den tyska stationen i Nederländerna, som störde kommunikationslinjerna mellan de allierade och avlyssnade deras kommunikationer. [2]
För att rätta till situationen började Bell Telephone Laboratories (BTL) [1] [3] 1936 studera tekniken att konvertera röstsignaler till digital data, som sedan kunde rekonstrueras (eller syntetiseras) med en begriplig röst. Den kallades "vokoder" , förkortning för röstkodare.[ vad? ] BTL-anställda upptäckte dock snart att systemet inte gav tillräcklig säkerhet för dataöverföring. BTL började självständigt utveckla denna teknik och den 15 juli 1943 togs SIGSALY-systemet officiellt i drift.
SIGSALY blev ett unikt system för sin tid, eftersom det hade ett stort antal nya funktioner. Men med en uppsättning nya funktioner hade den ett antal motsvarande problem. Den allvarligaste av dessa var nyckelgenerering. Nyckeln måste vara helt slumpmässig och bör inte upprepas, men kunde fortfarande replikeras på både den sändande och mottagande sidan av systemet. För att göra detta använde SIGSALY utsignalen från stora (fyra tum diameter, fjorton tum) kvicksilverånglikriktare vakuumrör för att generera bredbandsvärmebrus . Brusgenerering krävdes var tjugonde millisekund, vilket minskade varaktigheten av kommunikationssessionen, och proverna kvantiserades till sex nivåer med lika sannolikhet. Nivåinformationen omvandlades till frekvensomkopplade (FSK) tonkanaler , som sedan kunde spelas in på dagens hårda vinylfonografskivor. [2]
FSK-signalen registrerades på sexton tums vaxskivor, som kallades "masters" och var kodstandarder. "Wizards" användes för att skapa endast tre poster i ett specifikt nyckelgenereringssegment. Nycklarna distribuerades genom kopiering och distribution av grammofonskivor. Varje post gav bara tolv minuter av nyckeln, plus några andra funktionella signaler som behövdes för sömlös nyckelutmatning. Senare började man använda simultan direkt inspelning på två acetatskivor med aluminiumbaksida. Detta minskade avsevärt tiden som krävs för varje inspelning och minskade också kostnaden.
Systemet krävde att nyckeln skulle användas i tjugo millisekunders segment. Därför är det nödvändigt att varje post hålls synkroniserad med några millisekunders långa tidsperioder. Eftersom det bara fanns cirka tolv minuter av nyckeln i en inspelning behövde varje terminal två sändande och två mottagande skivspelare. Det fanns dock ett problem med synkron drift av enheten [2] .
Det fanns inga synkrona signaler som överfördes från en terminal till en annan. Varje terminal var autonom, beroende av sin egen interna klocka, relaterad till den nationella tidsstandarden. Före lanseringen indexerades fonografens ljudinspelning till den första kanalen i inspelningen. Denna process bestod av att lyssna på pickupens utgång när den gled längs skivans kant för att avgöra när den träffade det första spåret. Detta var lättare att göra med de hårda originalinspelningarna än med de mjukare acetatkopiorna.
Det fanns också ett mekaniskt alternativ till en skriven nyckel. Detta kallas den alternativa nyckeln, eller AK. AK-delsystemet bestod av ett stort antal stegbrytare, reläer och andra enheter. Han startade nyckelhärledningsprocessen med en roterande enhet, vanligtvis förknippad med teletypkrypteringssystem . Det var ett mycket komplext och relativt opålitligt system som krävde ständig uppmärksamhet. Det fanns också en intressant skillnad i systemprestanda mellan att använda den skrivna nyckeln och AC-undersystemet: när systemet använde den skrivna nyckeln och förlorade synkroniseringen, var det nästan alltid en abrupt och fullständig förlust av systemkapacitet. När AK-systemet började försämras gjorde det det oftast i små steg, vilket fick ljudet att studsa [2] .
Varje installation var unik och annorlunda än resten. Den bestod av grammofonspelare som spelade en kryptografisk nyckel. Oscilloskopet i mitten av utrustningens baksida hade många användningsområden, men tillsammans med RF RF-mottagaren var det huvudverktyget i processen att säkerställa att den lokala systemstandarden överensstämde med internationella tidssignaler. Terminalens ungefärliga vikt var 55 ton.
Systemet hade installationer i USA , London , Paris , Nordafrika, Hawaii , Guam , Manila och Australien . System utplacerades också efter krigsslutet till andra platser, inklusive Berlin , Frankfurt och Tokyo .
Utrustningen krävde professionell och noggrann vård, så medlemmar av 805:e signalsupporttjänsten i US Troops Corps fick i uppdrag att arbeta med den. Särskild utbildning anordnades på BTL-skolan och medlemmar från 805:an skickades till alla SIGSALY-platser. Den bestod av åttioen officerare och tvåhundrasjuttiofem värvade. Officerarna var mestadels löjtnanter och kaptener, medan soldaterna var tekniska och översergeanter. Detta speciella företag hade det högsta genomsnittet av något företag under andra världskriget. Medlemmarna i 805:an hade en svår uppgift. Utöver kraven på särskild säkerhet fick man ta itu med teknikens komplexitet. Western Electric Companys specifikationer användes och felfria dagliga register upprätthölls. Utrustningen körde vanligtvis i cirka åtta timmar om dagen, med de återstående sexton dedikerade till underhåll. Ett stort antal vakuumrör krävde konstant kontroll. Underhållsscheman anpassades med teammedlemmarnas erfarenhet för att undvika sådana problem, men underhållet förblev en utmaning. Strömförsörjningen var kritiska element i systemet och justerades med hjälp av ett standardsystem av celler och galvanometrar till en trolig noggrannhet av en tiondels volt till etthundrafemtio volt. Dussintals strömkällor justerades dagligen. De nittiosex stegkedjorna behövde också daglig trimning.
Möjligheten att använda verkligt säker röstkommunikation på höga organisatoriska nivåer var till stor fördel för de allierade i krigsföringen och i de kritiska handlingar som följde. SIGSALY var inte bara ett mycket framgångsrikt säkert röstsystem, utan det gav ett fotfäste i världen av digital kommunikation. Det brohuvud som skapades var ett viktigt steg för att ersätta traditionella analoga enheter med digitala.
SIGSALY var ett mycket komplext system, både kryptografiskt och fysiskt. Tack vare henne producerades [2] för första gången :
1. Den första implementeringen av krypterad telefoni
2. Första kvantiserade talöverföring
3. Första talöverföring med pulskodmodulering (PCM)
4. Första användningen av Companded PCM
5. Första exemplen på multilevel frequency shift keying (FSK)
6. Första användbara implementeringen av talbandbreddskomprimering
7. Första användningen av FSK - FDM (Frequency Shift Multiplexing) som en användbar fading medium överföringsmetod
8. Första användningen av en "ögonmall" på flera nivåer för att justera provtagningsintervall (en ny och viktig instrumenteringsteknik)
SIGSALY introducerades i romanen [4] Cryptonomicon ( 1999) av Neil Stevenson , i ett samtal mellan den fiktiva karaktären Lawrence Waterhouse och den historiska karaktären Alan Turing .
Systemet har också varit med i Jeremy Clarksons dokumentärserie Inventions That Changed the World.