Начало работ по созданию шифровальных машин в СССР
1931 году при 8-ом отделе Штаба РККА было создано 2 отделение -техническая лаборатория. В 1932 г. в ней были разработаны и изготовлены два образца шифровальной машины «ШМВ-1». Ввиду ее громоздкости и механической ненадежности работы были прекращены.
Однако использованный в ней принцип гаммирования стал основным для советских шифровальных машин на несколько десятилетий.
В этот же период командиры 8 отдела совместно с сотрудниками Спецотдела ОГПУ разработали проект технического задания на конструирование отечественной шифровальной машины.
В конце 1933 г. из сотрудников Спецотдела НКВД и командиров РККА была создана совместная группа для выбора предприятия наиболее пригодного для разработки и изготовления отечественной шифровальной машины. Выбор остановился на заводе № 209 (Завод им. Кулакова, бывший завод Гейслера, построен в 1896 г.)
В ноябре 1934 г на завод приехал начальник Второго отделения Восьмого отдела штаба РККА капитан 1 ранга И.П. Волосок. После ознакомления с заводом и разговора с его директором В.И. Голубиным 20 ноября было подписано соглашение, произвольной формы, о создании на заводе специальной группы для конструирования и изготовления шифровальной техники
Была создана первая в СССР научно-техническая и производственная структура по выпуску отечественной документирующей техники предварительного и линейного шифрования.
В июне 1935 г. между заводом и 8 отделом штаба РККА был подписан договор на проведение ОКР под шифром «В-4» и на заводе был открыт заказ № 1001
Для выполнения ОКР была создана, и утверждена Спецотделом ОГПУ, специальная группа. В ее состав вошли: В.М. Демичев, В.Н. Рытов, О.А. Примазова, Е.П. Изотова.
Эти четыре человека положили начало новому направлению в отечественной технике, обеспечивающей скрытое управление войсками.
Выпуск конструкторской документации на шифровальную аппаратуру «В-4» был завершен в 1937 году.
8 февраля 1938 г. был создан Комбинат техники особой секретности. Маленькая спецлаборатория (4 человека, 30 м2) превратилось в современное предприятие, оснащенное новейшим оборудованием и принадлежностями.
В новом корпусе площадью 800 м2 трудились 18 разработчиков и около 100 рабочих. В 1940 г. изделия ТОС занимали 5,6% в общем объеме выпуска продукции завода № 209. Руководителем комбината был назначен Г. С. Кукес.
Руководство 8 управления понимало, что такую сложную задачу, как создание отечественной шифровальной техники, можно решить только с привлечением лучших ИТР и рабочих.
Высочайший уровень секретности требовал исключения/минимизации «текучести кадров». Для решения этих задач в полном объеме были задействованы методы экономического стимулирования.
Финансовые средства перечислялись заказчиком непосредственно на счет лаборатории, минуя бухгалтерию предприятия, что являлось грубейшим нарушением финансовой дисциплины.
Однако такой порядок позволил уже в 1936 г. после вычета затрат на зарплату, электроэнергию и прочие расходы получить прибыль в несколько сотен тысяч рублей, и направить ее на нужды лаборатории.
Уровень зарплаты работников был в 2 — 2,5 раза выше, чем у работников основного производства.
В 1940 г заказчик стал отчислять определенный процент, от суммы оплаченной продукции, непосредственно в фонд оплаты труда комбината, и размер заработной платы еще более увеличился.
Работники комбината уходили в отпуск в основном в летний период. Все желающие получали путевки в санаторий которые, как и билеты в оба конца, оплачивал комбинат. Те, кто не мог или не хотел отдыхать в санатории, получал денежную компенсацию.
Большое внимание уделялось семейному отдыху. Так за счет комбината организовывалось посещение театра им С.М
Кирова (Мариинский) Билеты приобретались на все спектакли сезона.
Рабочий день зачастую заканчивался поздно, дорога домой занимала час-полтора, люди уставали и не могли работать с требуемой отдачей. Для таких случаев на комбинате была организована «гостиница». Трехразовое питание для работников, находящихся в «гостинице», обеспечивалось за счет комбината.
В цеху проходы были устланы ковровыми дорожками, а в комнате отдыха можно было в любое время отдохнуть и расслабиться.
Такой вот «хозрасчет по-Сталински»
Триумф за границей
Путь к мировой известности оказался более тернистым: разработки советских программистов держали под секретом. При этом интерес к ним во всём мире был огромным, ведь успехи СССР в освоении космоса были у всех на слуху.
«На Западе возникли опасения, что СССР захватит первенство и в области вычислительной техники», — писала известная исследовательница советских и постсоветских информационных технологий, социолог Ксения Татарченко в своей монографии Cold War Origins of the International Federation.
С 1959 года Ершов стал учёным секретарём комиссии по международным связям ВЦ АН СССР. Это позволило общаться с зарубежными коллегами, обмениваться с ними опытом и знаниями. В частности, Ершов познакомился с профессором Технологического университета Карнеги Перлисом, который открыл ему Algol.
«Hello, World!» на языке Algol
Кроме того, советский учёный посетил симпозиум «Механизация процессов мышления» в Англии — первое международное собрание, посвящённое искусственному интеллекту.
Из физиков — в айтишники
С поступлением в университет проблем не было: несмотря на сложность вступительных экзаменов, которые проходили в три тура, Ершов блестяще их сдал.
Но на первом курсе всплыл «нежелательный» пункт анкеты. Выяснилось, что будущий учёный провёл детство в Рубежном — во время войны этот город был оккупирован гитлеровской Германией
Поэтому путь в физику, считавшуюся наукой государственной важности и повышенной секретности, был закрыт.
Тогда Ершов перевёлся на кафедру программирования, которая только формировалась. Правда, студенты кафедры в основном занимались техобслуживанием вычислительных машин, а о программировании речи не шло.
И тут в судьбе Андрея Петровича случился ещё один поворот: на кафедру пришёл профессор Ляпунов с легендарным курсом «Принципы программирования».
Алексей ЛяпуновФото: Wikimedia Commons
Курс был инновационным: до этого никто не знал, как устроены советские ЭВМ, — они были засекречены. К счастью, Ляпунову удалось съездить в Киев, протестировать первую европейскую ЭВМ — МЭСМ — и ухватить основные идеи и принципы её работы. Ляпунов заложил основы операторного метода, на базе которого позже были созданы символические языки программирования, трансляторы и теория схем.
Профессор быстро заметил выдающиеся способности студента Ершова, стал его наставником и вдохновил на дальнейшую работу.
До начала 1950-х годов в СССР не существовало профессии «программист»; Ершов был одним из первых дипломированных специалистов.
Параллельно с учёбой Андрей Петрович интенсивно осваивал английский — он понимал, что вскоре этот язык станет международным.
МЭСМФото: Wikimedia Commons
Перспективное такси
Макет «Перспективного такси» (ПТ) разработан в 1964 году Юрием Долматовским и Александром Ольшанецким. ПТ представляло собой маленький автобус — компактный, маневренный, вместительный, с ровным полом кузова, внутренним багажником, раздвижными дверями и отдельной кабиной водителя. На экспериментальном производстве ВНИИТЭ было изготовлено два опытных образца ПТ, один из которых в течение месяца работал на московских улицах и очень понравился водителям и пассажирам. Алексей Косыгин, Председатель совета министров СССР, лично распорядился начать массовый выпуск ПТ, но даже несмотря на это, в серию концепт-кар не пошел.
Творчество как вторая жизнь
Ершов был не только учёным: он прекрасно играл на гитаре, пел, писал стихи и даже переводил на русский английских поэтов — например, Редьярда Киплинга.
Многие коллеги запомнили Ершова по метким и образным высказываниям. Например: «Сибирь спасает русскую литературу, как сибирские дивизии в сорок первом году — Москву».
Он хорошо чувствовал слово — это заметно даже по его научным работам. Тем более впечатляют стихи, которые подтверждают слова Фейхтвангера: человек талантливый талантлив во всех областях.
Неведенье
Иисус пронёс свой крест и к муке был готов,
«Распни его», — народ кричал, беснуясь.
Но он был Божий сын и знал: в конце концов
Господь его посадит одесную.
Я знанья добывал из потаённых мест,
Чтоб человек был жив не только хлебом.
Но сам не ведаю, неся свой тяжкий крест:
Распнут меня иль вознесут на небо?..
Шифровальная машина М-205
К середине 60-х годов прошлого века в связи с развитием компьютерных технологий стало ясно что электромеханические машины уже в обозримом будущем не смогут обеспечить необходимую степень защиты передаваемой информации.
Внедрение АСУВ разного уровня увеличивало потоки информации, подлежащей закрытию. Происходил постоянный рост количества шифровальных органов, что только усугубляло и без того не простую задачу обеспечения корреспондентов ключевой документацией.
Одним из путей решения возникших проблем явилось создание шифровальной/кодировочной техники с электронным шифратором.
В конце 70-х/начале 80-годов был разработан ряд образцов специальной техники третьего поколения (М-200, М-201, М-204, М-464 и др.). Были созданы и стали производится АРМ шифровальщика, вплоть до полкового звена.
В качестве основной шифровальной машины, призванной заменить М-105 «Агат», была выбрана М-205, впервые представленная «широкой публике» в 1983 году.
В открытом доступе информации про нее практически нет, а имеющаяся относится к исполнению М-205D, предназначенному для Германской Демократической Республики.
Ввиду высокой стоимости М-205D – 175 тыс. марок (около 70 000 руб.) МИД ГДР отказался от ее использования в зарубежных представительствах.
Другим фактором, повлиявшим на принятие данного решения, стало то, что скорость обработки увеличилась всего на 25%.
С 1986 г. эта шифровальная машина стала использоваться для автоматизированного обмена с ПК EC 1835F2 являющегося частью системы шифрования и кодирования данных T-330 «KENDO». Данная система обладала достаточно высокой скоростью шифрования — более 1 Мбит/сек.
Шифровальная машина М-205D имела развитую ключевую систему.
Разовые (сеансовые) ключи – кассеты (шифрблокноты) УМИ и УМЦ для индивидуальной и циркулярной связи соответственно.
Суточные ключи – кассеты УМС
Долговременные ключи — для настройки коммутаторов блокноты УМД, для КС-А типа УКД.
Для обеспечения общей связи использовался ключ-маркант. Как правило, маркант необходим для обеспечения одноразовости (уникальности) гаммы вырабатываемой при каждом шифровании. Другими словами, для гарантии отсутствия ее перекрытия.
Длина суточного ключа составляла 125 бит, такую же длину имел и долговременный ключ,
Длина ключа-марканта 50 бит.
В машине использовался электронный шифратор А-10. Обеспечивалась возможность поддержания сети на 500 абонентов
Шифровальная машина М-205D и ключевая документация к ней, были скомпрометированы во время аннексии ГДР Федеративной Республикой.
Кроме того, практически все образцы советской шифровальной техники были вывезены сотрудниками ЦРУ и АНБ из Чехословакии.
Пираты молодой России — методы защиты ПО в конце 80-х
(Раздел о методах защиты написан с использованием информации сборника БИТ, выпуск 3, М.: ИнфоАрт, 1991 г. — прим. ред.)Защита с помощью серийного номера.Защита счётчиком установленных копий (и вновь мы можем увидеть наследие этого метода у некоторых вендоров, но с поправкой на электронную поставку).Программная защита от дизассемблирования.Использование технических отличий в машине для программной защитыИспользование программно-аппаратной защиты.
- Установка на порт специальной заглушки, содержащей микросхему и, возможно, элемент питания. Программа проверяет наличие этой заглушки, используя специальный протокол обмена между ними. Снятие защиты заключается либо в имитации заглушки, либо в её воспроизводстве, либо в обнаружении и нейтрализации подпрограммы проверки её наличия. Этот метод прогрессивный из-за возможности использования заказной БИС.
- Наличие платы защиты, вставляемой в слот ПЭВМ. Эту защиту практически невозможно обойти, но такая плата слишком дорога для широкого применения и используется исключительно в дорогостоящем корпоративном программном обеспечении.
Пожарный автомобиль ЗИЛ-Sides
Экспериментальная модель пожарного автомобиля ЗИЛ-Sides разработана дизайнерами ВНИИТЭ в 1975 году. Данный прототип использовался на стадионах во время Олимпиады-80 в Москве. Автомобиль оказался слишком дорогим и в массовое производство запущен не был.
В отличие от множества передовых советских разработок, которые производились в единственном экземпляре — для отчетности — и ставились на полку отдела-разработчика, «Микро» был выпущен десятками тысяч экземпляров, причем большинство из них экспортировались в США и Европу, где на них был огромный спрос. Хрущёв с гордостью дарил чудо советской микроэлектроники высокопоставленным коллегам, в том числе королеве Елизавете II.
БЭСМ — быстрая, как снаряд
В том же 1952 году команда Лебедева построила БЭСМ-1.
- В машине было 5000 электронных ламп.
- Она могла выполнять 8000–10 000 операций в секунду.
- Внешняя память — на магнитных барабанах (два барабана по 5120 слов) и магнитных лентах (четыре барабана по 30 000 слов). Машина имела общую память для команд и данных — всё по архитектуре фон Неймана.
- Система представления чисел — двоичные с плавающей точкой.
- Система команд — трёхадресная. В каждой команде содержатся код операции, два адреса исходных операндов и адрес результата операции.
В 1953 году на международной конференции в Дармштадте БЭСМ-1 признали самым быстродействующим компьютером в Европе. По скорости работы и объёму памяти она уступала только американской IBM 701.
Сергей Лебедев и Владимир Мельников у машины БЭСМ АН СССРФото: «Виртуальный компьютерный музей»
В столице оценили работу Лебедева и назначили его директором московского Института точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ). БЭСМ перевезли в Москву и установили на первом этаже института. На ней решали научные и прикладные задачи, казавшиеся в то время неразрешимыми из-за большого объёма вычислений.
БЭСМ могла рассчитать траекторию полёта снаряда быстрее, чем снаряд долетал до цели. В то время это было огромным достижением. А ещё именно на БЭСМ-1 была рассчитана траектория полёта ракеты, доставившей на Луну вымпел СССР в 1959 году.
В 1960 году БЭСМ-1 разобрали, и по этому поводу сотрудники ИТМиВТ даже написали эпитафию.
Планшетный микрокомпьютер
Еще в 80-х годах минувшего века на Западе и в СССР стали появлятся прототипы современных планшетов. В 1986г. завод «Электроника» выпустил лимитированную партию микрокомпьютеров «Электроника МК-90». Такие устройства не имели сенсорных экранов, так что набирать текст нужно было на обычной мини-клавиатуре, встроенной рядом с экраном. Устройство имело такие параметры: оперативная память 16 кбайт, а постоянная – 32 кбайт.
Пользователи тогда не были готовы к таким устройствам, и большой популярности карманные компьютеры тогда не снискали. Помимо этого, «Электроника МК-90» стоила баснословно дорого: 3500 рублей, что составляло годовой заработок советского инженера.
Первые поколения ЭВМ в СССР
В сорок восьмом году прошлого века Сергей Лебедев, который был в то время директором Института электротехники АН (Академии Наук) Украины, написал в АН СССР докладную записку. Лебедев указал на необходимость в самые короткие сроки выполнить разработку собственной вычислительной техники, причём не только для её практического применения, но и для развития и прогресса компьютерной сферы. Проектирование этой ЭВМ выполнялось практически с чистого листа, данных о работах западных специалистов у Лебедева и его коллектива просто не было. В течение двух лет эту машину всё-таки спроектировали и реализовали. В пятидесятом году прошлого века эта ЭВМ, которая получала название Малая Электронная Счётная Машина (МЭСМ), была запущена в эксплуатацию и выполнила свою первую программу, а именно определила корни дифференциального уравнения. Эта машина была выполнена на шести тысячах электровакуумных ламп, могла осуществлять три тысячи операций в секунду, для её питания требовалось двадцать пять киловатт электроэнергии, и она располагалась на площадке в шестьдесят метров квадратных. У неё была сложная трёхадресная система команд, а данные хранились на перфокартах и магнитных лентах. Вывод информации мог выполняться на электромеханическое печатающее оборудование или при помощи фотокопий.
Основные характеристики МЭСМ были следующие:
- Операции выполнялись в двоичной системе счисления с фиксированной запятой.
- Применялась шестнадцатиразрядная система с семнадцатым знаковым разрядом.
- Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) имело ёмкость 31 ячейка для данных и 63 ячейки, предназначенные для команд.
- Система команд была трёхадресная.
- Машина могла выполнять все арифметические операции, а также сравнение при учёте знака, сдвиги и так далее.
- Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) было выполнено на триггерных ячейках с возможностью применения магнитной записи.
Над проектом и реализацией МЭСМ трудились под общим руководством Сергея Лебедева двенадцать инженерных специалистов, пятнадцать техников и монтажниц.
Группа академика Лебедева создавала ЭВМ в Киеве, а в Москве работала ещё одна группа специалистов электротехников. Работники Энергетического института имени Кржижановского Исаак Брук, специалист электротехник, и Башир Рамеев, изобретатель в 1948-ом году подали заявку на изобретение собственной ЭВМ. В пятидесятых годах прошлого века Рамеева назначили руководителем лаборатории, созданной для реализации ЭВМ. В течение одного года специалисты собрали первую версию машины М-1. Она по своим характеристикам сильно уступала МЭСМ, но зато имела малые размеры и низкое потребление электроэнергии.
Затем в 1952-ом году была создана машина М-2, у которой по сравнению с М-1 возросла примерно в сто раз производительность, а количество используемых ламп возросло только в два раза. Это было достигнуто применением для управления полупроводниковых диодов.
В шестидесятом году прошлого века новые модификации этой ЭВМ уже могли выполнять тысячу операций в секунду. Эта технология стала использоваться в новых сериях ЭВМ, а именно, «Арагац», «Раздан», «Минск» (заводы находились в Ереване и в Минске). Данные проекты, выполнялись в одно время с передовыми работами в Киеве и Москве, и достигли серьёзных результатов позднее, когда был осуществлён перевод ЭВМ на транзисторную основу.
Внедрение транзисторов в советской электронике происходил достаточно плавно. Новых проектов отечественных ЭВМ не было. Как правило, выполнялась модернизация старого компьютерного оборудования.
В полной мере, реализованной на полупроводниках, стала ЭВМ 5Э92б, которая была создана под руководством Лебедева и Бурцева для решения конкретных проблем противоракетной обороны.
В истории советской кибернетики и вычислительных систем самой передовой считалась БЭСМ-6 (Большая Электронная Счётная Машина). К 1965-ма году эта ЭВМ обладала отличной самодиагностикой, имела разные режимы работы, широкий спектр возможностей по реализации управления удалёнными устройствами.
Альфа и Бета советского программирования
В 1957 году Ершову предложили возглавить отдел теории алгоритмов и программирования Института математики с вычислительным центром в новосибирском Академгородке. Там он и провёл оставшуюся жизнь.
Именно в Новосибирске учёный начал работу над языком программирования Альфа, чем-то похожим на Algol 60. Язык Альфа позволил реализовать многомерные значения и операции с ними, в том числе конструирование. На нём же разработали циклы и возможность задавать начальные значения выражениям.
Естественно, Альфа требовала транслятора, чтобы запускать программный код на ЭВМ М-20, которая с 1959 года стала основной вычислительной машиной в СССР. Процесс создания транслятора команда Ершова задокументировала в книгах «Рождение α-транслятора», «Детство α-транслятора» и «Отрочество α-транслятора». В них описана вся работа над проектом: технические проблемы, ход их решения и результаты. И всё для того, чтобы облегчить изучение Альфы другим разработчикам.
ЭВМ М-20Фото: Институт систем информатики имени А. П. Ершова СО РАН
«Альфа-транслятор» стал первым в мире оптимизирующим транслятором с языков семейства Algol, в котором были реализованы прорывные по тем временам возможности: многопроходная система трансляции, алгоритмы оптимизации и другие методы экономии памяти.
Успех Альфа побудил Ершова к созданию улучшенной версии — Альфа-6. Она обладала более компактной схемой трансляции, а её внутренний язык стал основой для алгоритмов оптимизирующих преобразований.
Позже Андрей Петрович начал внедрять свои идеи в новом поколении алгоритмических языков высокого уровня. Так родилась концепция Бета.
В Бете были реализованы концепции из самых модных высокоуровневых языков того времени — Pascal, С, Ada, Modula-2.
Главной фичей Беты стала идея «внутреннего языка», понятного для разных языковых процессоров — трансляторов, анализаторов свойств, систем преобразования и так далее.
Формировался он примерно так же, как учатся понимать друг друга люди, говорящие на разных языках и случайно оказавшиеся вместе:
- Сначала происходил поиск понятий и конструкций, общих для всех языков, и определялся единый семантический базис.
- Затем этот базис оптимизировался, преобразовывался, и из него генерировался объектный код для различных ЭВМ.
Внутренний язык Беты оказался очень удобным для алгоритмов потокового анализа и оптимизирующих компиляторов, а машинно-ориентированный подход сделал систему гибкой при генерации кода для различных архитектур БЭСМ-6 и СМ ЭВМ.
