SIGSALY (også kendt som X System, Project X, Ciphony I og Green Hornet) var et sikkert talesystem, der blev brugt under Anden Verdenskrig til kommunikation på højt niveau.
SIGSALY blev et af de første systemer til at bruge en række digitale kommunikationskoncepter, herunder den første taletransmission ved hjælp af pulskodemodulation . [en]
Ordet SIGSALY er ikke et akronym . En del af ordet - SIG var almindeligt i navnene på hærens signalkorps (for eksempel SIGABA ). Prototypen blev navngivet "Green Hornet " efter det populære radioprogram "The Green Hornet", fordi for en person, der forsøger at aflytte samtalen, lyder det som en hornet, der summer, der minder om en melodi fra et radioprogram. [2]
Forud for USA 's indtræden i Anden Verdenskrig blev transatlantisk højfrekvent radio brugt til talekommunikation mellem top amerikanske og britiske ledere . Det analoge stemmebeskyttelsessystem, der dengang var i brug, kaldet "A-3", gav rimelig beskyttelse mod utilsigtet aflytning, men var sårbart for alle med evnen til at tyde det. Ineffektiviteten af dette system blev vist af den tyske station i Holland, som forstyrrede kommunikationslinjerne mellem de allierede og aflyttede deres kommunikation. [2]
For at rette op på situationen begyndte Bell Telephone Laboratories (BTL) [1] [3] i 1936 at studere teknikken til at konvertere stemmesignaler til digitale data, som derefter kunne rekonstrueres (eller syntetiseres) i en forståelig stemme. Det blev kaldt "vocoder" , en forkortelse for voice coder.[ hvad? ] BTL-medarbejdere opdagede dog hurtigt, at systemet ikke gav tilstrækkelig sikkerhed til datatransmission. BTL begyndte selvstændigt at udvikle denne teknologi og den 15. juli 1943 blev SIGSALY-systemet officielt sat i drift.
SIGSALY blev et unikt system for sin tid, da det havde en lang række nye funktioner. Men med et sæt nye funktioner havde den en række tilsvarende problemer. Den mest alvorlige af disse var nøglegenerering. Nøglen skulle være fuldstændig tilfældig og skulle ikke gentages, men kunne stadig replikeres på både afsender- og modtagesiden af systemet. For at gøre dette brugte SIGSALY output fra store (fire tommer diameter, fjorten tommer) kviksølvdampensretter vakuumrør til at generere bredbånds termisk støj . Støjgenerering var påkrævet hvert tyvende millisekund, hvilket reducerede varigheden af kommunikationssessionen, og prøverne blev kvantificeret i seks niveauer med samme sandsynlighed. Niveauinformationen blev konverteret til frekvens-switched (FSK) tonekanaler , som derefter kunne optages på datidens hårde vinylfonografplader. [2]
FSK-signalet blev optaget på seksten-tommer voksplader, som blev kaldt "mastere" og var kodestandarder. "Wizards" blev brugt til kun at oprette tre poster i et specifikt nøglegenereringssegment. Nøglerne blev distribueret ved at kopiere og distribuere grammofonplader. Hver indtastning gav kun tolv minutter af nøglen, plus et par andre funktionelle signaler, der var nødvendige for problemfri nøgleoutput. Senere begyndte man at bruge simultan direkte key-optagelse på to aluminiumsbagte acetatskiver. Dette reducerede den tid, der krævedes for hver optagelse, og reducerede også omkostningerne.
Systemet krævede, at nøglen blev brugt i tyve millisekunders segmenter. Derfor er det nødvendigt, at hver post holdes synkroniseret for hvert par millisekunder af lange perioder. Da der kun var omkring tolv minutter af nøglen i en optagelse, havde hver terminal brug for to sende- og to modtagende pladespillerstandere. Der var dog et problem med synkron drift af enheden [2] .
Der var ingen synkrone signaler transmitteret fra en terminal til en anden. Hver terminal var autonom, afhængig af sit eget interne ur, relateret til den nationale tidsstandard. Før lanceringen blev fonografens lydoptagelse indekseret til den første kanal af optagelsen. Denne proces bestod i at lytte til pickuppens output, mens den gled langs kanten af pladen for at bestemme, hvornår den ramte det første rille. Dette var lettere at gøre med de originale hårde optagelser end med de blødere acetat-kopier.
Der var også et mekanisk alternativ til en skriftlig nøgle. Dette kaldes den alternative nøgle eller AK. AK-undersystemet bestod af et stort antal trinkontakter, relæer og andre enheder. Han startede nøgleafledningsprocessen med en roterende enhed, normalt forbundet med teletypekrypteringssystemer . Det var et meget komplekst og relativt upålideligt system, som krævede konstant opmærksomhed. Der var også en interessant forskel i systemets ydeevne mellem at bruge den skrevne nøgle og AC-undersystemet: når systemet brugte den skrevne nøgle og mistede synkronisering, var der næsten altid et pludseligt og fuldstændigt tab af systemkapacitet. Når AK-systemet begyndte at nedbrydes, gjorde det det normalt i små trin, hvilket fik lyden til at hoppe [2] .
Hver installation var unik og forskellig fra resten. Den bestod af grammofonafspillere, der spillede en kryptografisk nøgle. Oscilloskopet i midten af udstyrets bagside havde mange anvendelsesmuligheder, men sammen med RF RF-modtageren var det hovedværktøjet i processen med at sikre, at den lokale systemstandard overholdt internationale tidssignaler. Terminalens omtrentlige vægt var 55 tons.
Systemet havde installationer i USA , London , Paris , Nordafrika, Hawaii , Guam , Manila og Australien . Systemer blev også indsat efter krigens afslutning til andre steder, herunder Berlin , Frankfurt og Tokyo .
Udstyret krævede professionel og omhyggelig pleje, så medlemmer af 805. Signal Support Service af US Troops Corps fik til opgave at arbejde med det. Særlig træning blev organiseret på BTL-skolen, og medlemmer af 805. blev sendt til alle SIGSALY-lokationer. Den bestod af enogfirs officerer og to hundrede og femoghalvfjerds hvervede. Officererne var for det meste løjtnanter og kaptajner, mens soldaterne var tekniske og oversergenter. Denne særlige virksomhed havde det højeste gennemsnit af nogen virksomhed i Anden Verdenskrig. Medlemmerne af 805. havde en vanskelig opgave. Ud over kravene til særlig sikkerhed skulle de forholde sig til teknologiens kompleksitet. Western Electric Company specifikationer blev brugt, og fejlfri daglige optegnelser blev opretholdt. Udstyret kørte typisk omkring otte timer om dagen, mens de resterende seksten var dedikeret til vedligeholdelse. Et stort antal vakuumrør krævede konstant kontrol. Vedligeholdelsesplaner blev tilpasset med teammedlemmernes erfaring for at undgå sådanne problemer, men vedligeholdelse forblev en udfordring. Strømforsyningerne var kritiske elementer i systemet og blev justeret ved hjælp af et standardsystem af celler og galvanometre til en sandsynlig nøjagtighed på en tiendedel af en volt til et hundrede og halvtreds volt. Dusinvis af strømkilder blev justeret dagligt. De seksoghalvfems trinkæder trængte også til daglig tuning.
Evnen til at bruge virkelig sikker stemmekommunikation på højt organisatorisk niveau var til stor fordel for de allierede i krigens gennemførelse og i de kritiske handlinger, der fulgte. Ikke alene var SIGSALY et meget vellykket sikkert talesystem, men det gav fodfæste i verden af digital kommunikation. Det skabte brohoved var et vigtigt skridt i at erstatte traditionelle analoge enheder med digitale.
SIGSALY var et meget komplekst system, både kryptografisk og fysisk. Takket være hende blev der for første gang produceret [2] :
1. Den første implementering af krypteret telefoni
2. Første kvantificerede taletransmission
3. Første taletransmission ved hjælp af pulskodemodulation (PCM)
4. Første brug af Companded PCM
5. Første eksempler på multilevel frequency shift keying (FSK)
6. Første nyttige implementering af talebåndbreddekomprimering
7. Første brug af FSK - FDM (Frequency Shift Multiplexing) som en levedygtig fading medium transmissionsmetode
8. Første brug af en "øjenskabelon" på flere niveauer til at justere prøvetagningsintervaller (en ny og vigtig instrumenteringsteknik)
SIGSALY blev introduceret i romanen [4] Cryptonomicon ( 1999) af Neil Stevenson , i en samtale mellem den fiktive karakter Lawrence Waterhouse og den historiske karakter Alan Turing .
Systemet har også været med i Jeremy Clarksons dokumentarserie Inventions That Changed the World.