Шпіони як федералів, так і конфедератів зашифровували свої повідомлення дуже простими шифрами. Так, прихильниця Півночі Елізабет Ван Лью захищала свої агентурні донесення за допомогою буквено-цифрового шифру, основаного на квадраті Полібія. А прихильниця Півдня Роза Грінхоу захищала свої агентурні донесення за допомогою шифру випадкової заміни.
Із закінченням громадянської війни та перемогою федералів розробкою кодів і шифрів став займатися Державний департамент США. У 1867 році держсекретар Уільям Генрі Сьюард (1801—1872) розробив код Держдепартаменту на 148 сторінках. Однак процес кодування та декодування виявився для дипломатів дуже складним. Тому у 1871 році начальник корпусу зв'язку полковник Альберт Майер розробив для Держдепартаменту код на 88 сторінках, що складався з однієї частини. Книга містила коди для часу діб, днів, місяців і – вперше в історії кодів – років. Вона стала першим кодом Держдепартаменту, в якому одному кодовому слову відповідала довга фраза або ціле речення. Для позначення часу доби як кодові сдова використовувались жіночі імена, а днів місяця – чоловічі. Назви міст і країн замінялися цифрами.
Наступну книгу державних кодів розробив у 1876 році завідувач бюро каталогів і архівів Держдепартаменту Джон Генрі Хасвел (1841—1899), який до цієї справи підійшов дуже змістовно та прискипливо. Багато років він займався питаннями стійкості кодів і дорожнечі телеграм, вивчав методи шифрування Майера і Стейджера часів Громадянської війни та комерційні коди, зокрема: телеграфний код Слейтера 1870 року. В результаті книга Хасвела, яка мала назву «Шифр Держдепартамента (1876)», містила найкращі риси кодів того часу та мала одну частину на 1200 сторінках. Оскільки вона мала червону обкладинку, пізніше код був названий «червоним» (англ. red). Для підвищення стійкості свого коду Хасвел розробив також «Доповнення до шифру Держдепартаменту: код, що не піддається декодуванню». У цьому доповненні перераховувались 50 правил, або способів перешифрування, які могли застосовуватися до закодованих повідомлень.
У 1878 році вперше в історії США вирішальну роль в американській політиці був вимушений зіграти криптоаналіз. Все почалося з сенсаційної статті, надрукованої 7 жовтня газетою «Трибуна Нью-Йорка» (англ. The New York Tribune). У замітці, розміщеній під заголовком «Перехоплені шифровані телеграми», приводився відкритий текст декількох криптограм.
Справа в тому, що в результаті підрахунку голосів, поданих на виборах президента в 1876 році, першим виявився кандидат від Демократичної партії Самуель Тілден, що одержав на чверть мільйона голосів більше, ніж його суперник від Республіканської партії Рутерфорд Хейс. Але як розподіляться вирішальні голоси виборців – це залежало від того, які із суперечливих результатів голосування, проведеного двічі у Флориді, Луїзіані, Південній Кароліні й Орегоні, будуть визнані дійсними. Конгрес створив спеціальну комісію для вирішення цього питання, яка постановила віддати всі спірні голоси виборців Хейсу. Це забезпечило йому більшість усього в один голос у колегії виборців і посаду Президента США.
На сесії Конгресу, що відбулася після виборів Президента, була призначена ще одна спеціальна комісія для розслідування поширених демократами слухів про «купівлю» республіканцями голосів вибірників. У ході розслідування комісія конфіскувала більше 600 шифротелеграм, що були послані різними політичними діячами та їх довіреними особами під час виборчої кампанії в чотирьох штатах. Інші американська телеграфна компанія «Вестерн Юніон» на той час уже встигла знищити, щоб показати, що гарантує таємницю довіреного їй листування.
У 1875 році 27 шифротелеграм були таємно передані до прореспубліканської газети «The New York Tribune» у надії на те, що будучи дешифровані, вони поставлять демократів у скрутне становище. Цікаво, що редактор газети Уайтлоу Рейд вирішив не обмежуватися публікацією шифротелеграм своїх політичних супротивників. Він особисто взявся за «розкриття» шифролистування демократів із метою оприлюднення їхніх відкритих текстів.
Багато читачів, спонукувані редакційними статтями газети, пропонували свої варіанти дешифрування опублікованих шифротелеграм, але при перевірці усі вони виявилися невірними. Тим часом газета «Детройт пост» зуміла вивідати в одного з демократів, яким саме шифром користувалися його партійні соратники під час передвиборчої кампанії в Орегоні. Шифрувальник відшукував потрібне слово в «Домашньому англійському словнику», що був виданий у Лондоні в 1876 році, визначав порядковий номер цього слова на сторінці, відраховував 4 сторінки назад і брав на ній відповідне слово як кодове позначення. Для розшифрування отриманого повідомлення його адресат робив навпаки.
4 вересня 1878 року один з редакторів «The New York Tribune» Джон Хассард, ґрунтуючись на інформації газети «Детройт пост», опублікував кілька відкритих текстів дешифрованих криптограм, з яких випливало, що в Орегоні демократи прагнули підкупити одного республіканського виборця, однак угода не відбулася тільки через затримку з передачею йому грошей.
Але «Домашній англійський словник» мало допомагав у дешифруванні повідомлень демократів, надісланих з інших трьох штатів. Не розраховуючи більше на сторонню допомогу, Рейд запропонував своїм співробітникам зайнятися їхнім дешифруванням. За справу взялися Джон Хассард і Вільям Гросвенор, економічний оглядач «The New York Tribune». Причому Хассард працював над криптограмами настільки завзято, що застудився, занедужав туберкульозом і наступні останні десять років свого життя думав лише про своє одужання.
Пізніше Рейд згадував: «Обоє вони трудилися надзвичайно добре, працювали незалежно один від одного, чесно порівнюючи результати, чудово співробітничали разом… Хассард трохи раніше почав працювати в цій сфері та заслужив особливої похвали. Гросвенор був також здібним і, як я зараз пригадую, досяг майже такого ж успіху. Іноді він і Хассард підходили до дешифрування однієї і тієї ж криптограми з різних боків і після кількаразових невдач, нарешті, знаходили вірне рішення в той самий вечір…»
Одночасно з Хассардом і Гросвенором над читанням криптограм, оприлюднених у редакційних статтях «The New York Tribune», працював молодий математик з військово-морської обсерваторії США у Вашингтоні Едвард Холден. У своїх мемуарах Холден написав з цього приводу: «До 7 вересня 1878 року я відкрив закономірність, за допомогою якої можна було безпомилково знайти будь-який ключ до найважчих і хитромудрих із цих телеграм». Він звернувся до газети «Нью-Йорк трибюн», якій сподобалася ідея найняти професійного математика. Хассард вислав Холдену велику кількість криптограм. Однак на той час Хассард і Гросвенор незалежно від Холдена розробили свої криптоаналітичні методи та зуміли випередити його в читанні деяких криптограм. Рейд стверджував, що жодної з дешифрованих Холденом криптограм «The New York Tribune» не одержала раніше, ніж ці ж самі криптограми були прочитані Хассардом і Гросвенором. Тому результати роботи Холдена розглядалися лише як підтвердження правильності дешифрувань Хассарда і Гросвенора.
Результат перевершив усі сподівання. Громадськість була обурена з приводу непорядності демократів і захоплена винахідливістю дешифрувальників. Тисячі читачів розшифровували криптограми за допомогою ключів, опублікованих у «The New York Tribune», із задоволенням відзначали правильність їхнього розшифрування. До того ж до виборів у Конгрес залишалося усього кілька тижнів. На них республіканці здобули значну перемогу.
Частина дешифрованих телеграм була на адресу Тілдена – його племіннику У. Пептону. І хоча Тілден клявся, що зовсім не знав, чим займався його племінник і що все було зроблено без його дозволу, репутація Тілдена була назавжди заплямована. Це викриття поклало кінець його надіям стати президентом. Навіть біограф Тілдена, що мав до нього велику симпатію, визнав, що в результаті дешифрування телеграм демократів республіканці одержали перевагу, яка забезпечила їм перемогу на президентських виборах у 1880 році. Ось так криптоаналіз допоміг обрати американського президента.
У листопаді 1899 року «червоний» шифр Держдепартаменту був замінений на новий – «блакитний» (англ. blue), який знову був розроблений Джоном Хасвелом і названий за кольором своєї обкладинки. Книга була більш докладною, містила найбільш уживані терміни та фрази з кореспонденції посольств і консульств, тому мала вже 1500 сторінок. Для підвищення стійкості свого коду Хасвел розробив також «Доповнення до шифру Держдепартаменту: код, що не піддається декодуванню» на 16 сторінках. У цьому доповненні перераховувались додатково ще 25 правил, або способів перешифрування, які могли застосовуватися до закодованих повідомлень, крім вказаних у доповненнях до «червоного» шифру.
У 1910 році Держдепартамент прийняв на озброєння «зелений шифр» (англ. green), який складався з двох частин (кодування і декодування) і мав 1418 сторінок. У березні 1918 року був введений в дію «сірий» (англ. grey) код, в якому для позначення стандартних термінів і фраз використовувались 5-буквені групи. У травні 1919 року «зелений шифр», який реально був тільки кодом, отримав відповідну йому назву «Код Держдепартаменту А-1». Ці коди разом використовувались американськими державними службовцями навіть до Другої світової війни, коли було потрібно здійснити зміни в дипломатичних і військових криптосистемах з метою підвищення їхньої стійкості. Так, наприклад, ще у 1940 році ще «сірим» кодом «закривалася» трансатлантичне листування, навіть між керівниками США і Британії.
30 грудня 1937 року був введений в дію «коричневий» (англ. brown) код Держдепартаменту, який містив розділ для кодування обсягом 954 сторінки та розділ для декодування обсягом 938 сторінок. Подібно «А-1» та іншим сучасним на той час кодам «коричневий» код мав багаточисельні варіанти заміни для часто уживаних слів. Він також поклав початок системі кодування дат і часу, що стало нововведенням наприкінці 1930-х років. Місяці позначалися першою буквою, дні – другою та третьою, час – четвертою, а за допомогою п'ятої букви уточнювалася половина дня – перша чи друга. І хоча цей код у 1939 році був викрадений з американського консульства у Загребі (Югославія), ним продовжували користуватися навіть під час Другої світової війни.
Кодом американських військових атташе у той час був «чорний» (англ. black), отримавший назву за кольором своєї палітурки. На початку 1940 року він вважався невразливим, оскільки додаткову стійкість йому забезпечували шифрувальні таблиці. Але насправді вже на початку війни він був скомпрометований: його «зламала» німецька служба радіоперехвату та криптоаналізу.
2. Винахід «лінійного» шифрування
В історії криптології спрощення процедури ручного шифрування шляхом механізації цього процесу здавна цікавило багатьох фахівців. Допитливі розуми винахідників неодноразово намагалися вирішити цю проблему. Спроб було багато, але лише деякі змогли залишити в історії помітний слід і закласти фундамент для майбутньої механізації, а потім і автоматизації шифрувальної справи.
Поштовхом до необхідності автоматизувати процес шифрування послужили технічні досягнення кінця ХІХ століття, такі як телеграф, телефон і радіо, при використанні яких для передачі криптограм удалося істотно підвищити оперативність шифрованого зв'язку. Слідом за змінами у зв'язку змінювалася й криптологія, яка стала спочатку електромеханічною, а потім електронною. Швидкість передачі інформації дуже зросла та все більші обсяги її були піддані перехопленню та прочитанню. Шифрувальники, що вручну заміняли букви та склади спеціальними символами, уже не могли упоратися з постійно зростаючим потоком інформації.
Радіозв'язок виявився дешевшим та мобільнішим за проводовий. З'явилася можливість активізувати повідомлення між військовими підрозділами, установлювати зв'язок з рухомими об'єктами (автомобілями, літаками, кораблями). Однак при цьому спростилося перехоплення переданих таким чином повідомлень, що, зокрема, підтвердила практика Першої світової війни.
Незважаючи на те, що всі учасники бойових дій постійно розробляли нові коди та вдосконалювали старі, забезпечити їхнє збереження вдавалося далеко не завжди. В результаті супротивники нерідко були цілком поінформовані про все, що було в таємному листуванні ворога. З цим були пов'язані і деякі трагічні події, з яких згадаємо у третій частині лише розгром двох російських армій – Раненкампа та Самсонова в Східній Пруссії в серпні 1914 року. Причиною їхнього розгрому була погана організація «закритого» зв'язку, у результаті чого переговори по радіо велися взагалі без усякого шифрування.
Під час війни головним (і найчастіше єдиним) засобом засекречування було кодування. Коди часто застосовували не тільки для того, щоб забезпечити таємність переданої інформації, але й щоб скоротити довжину повідомлення або зробити його більше зрозумілим. Найчастіше код являв собою набір символів (цифр або букв), що заміняли конкретні назви.
До речі, розвиток технічного шпигунства й, зокрема, радіоперехоплення, буквально ні на крок не відставав від розвитку систем передачі повідомлень, освоюючи нові діапазони та способи модуляції. Проте основна маса телеграфних та телефонних повідомлень передавалася або після їх закриття шифрами простої заміни, або просто відкритим текстом.
Різке розширення обсягів зашифрованих передач і порівняльна простота радіоперехоплення повідомлень підштовхнули дешифрувальників до думки про те, що дослідження окремої перехопленої криптограми необхідно зв'язати з аналізом усього масиву перехоплення, у якому з'явилася ця криптограма. Цей шлях виявився досить плідним. Як справедливо відзначає Д. Кан, «телеграф створив сучасну шифрувальну справу, радіо – сучасний криптоаналіз».
Шифрований текст, переданий по радіо, був доступний кожному, хто мав у своєму розпорядженні нескладний приймач. І навіть, якщо цей текст не можна було розшифрувати відразу, його можна було використовувати при аналізі наступних повідомлень. У цей період одержали розвиток методи дешифрування, засновані на парах відкритих і шифрованих текстів; на декількох шифровках, створених за допомогою одного ключа; на переборі ймовірних ключів. Саме ці методи застосовувалися англійцями для читання секретного листування німців під час Першої світової війни.
Телеграф і радіо почали поступово витісняти кодування з метою захисту інформації на користь застосування шифрів. Громіздкі та малозручні при використанні секретні кодові книги могли стати і ставали здобутком супротивника, а їхня зміна породжувала серйозні проблеми. Шифри виявилися набагато мобільнішими та дешевшими. Секретне кодування почало зменшуватися, але не зникло зовсім. Коди стали застосовуватися разом із шифрами. Таке сполучення виявилося досить ефективним і дійшло до наших днів. Підкреслимо, що при компрометації шифру досить лише змінити його ключі, а не всі кодові книги. Відзначимо також, що коди дуже чуттєві до лексики та словникового запасу мови спілкування. Поява нових термінів і понять приводила до необхідності поновлення кодових книг. Шифри в цьому плані набагато важливіші, тому що їхнє застосування не пов'язане зі змістом відкритого тексту.