Radiocommunicatie: afdrukken van (on)vercijferde telexberichten met de SCRIBOPHYL (1961)

Afdrukken van (on)vercijferde telexberichten met de SCRIBOPHYL (1961)

Als onderdeel van de interceptieafdeling bestond er eind jaren vijftig van de twintigste eeuw behoefte bij de 45e Verbindingsdienst van de Koninklijke Luchtmacht (45 LUVE) op Kamp Blikkenburg te Zeist aan apparatuur die vercijferde en onvercijferde militaire telexberichten van achter het toenmalige ijzeren gordijn kon vastleggen. Als eerste werd daarom in 1960 een telexponsbandapparaat door de dependance van het toenmalige Physisch Laboratorium RVO-TNO, afdeling vercijferautomaten, aan de Jan van Nassaustraat 65 in Den Haag ontwikkeld, de (zie “PunchroPhyl”). De PunchroPhyl kon 7-gats (4 en 3 sporen rond de s[sprocketrij]) ponsband aanmaken met de onderstaande indeling.

Fig 3: Indeling van de zevengatsponsband
Indeling van de zevengatsponsband

Voor het lezen van de opgenomen communicatie werd in 1960/1961 een leesapparaat ontwikkeld met vier verschillende, verwisselbare leesschermen (Russische Siemens Code 7½ bits (RSC), Russische Machine Code 7 bits (CT35), Russische Baudot Code 12 bits (RBC) en de Internationale Code Nr2 7½ bits (CCIT2)) waarvan er één in het apparaat werd geplaatst. Door voetpedaalbediening werd de te decoderen ponsband in een op het apparaat aangesloten Siemens telexbandlezer getransporteerd. De karakters die op het scherm verschenen konden vervolgens worden genoteerd.

Lees-/decodeerapparaat
Lees-/decodeerapparaat

 

Siemens telexbandlezer/ponser
Siemens telexbandlezer/ponser

Om de met de PUNCHROPHYL aangemaakte ponsbanden met vercijferde en onvercijferde telexberichten geautomatiseerd te lezen werd later in 1961 de SCRIBOPHYL (Schrijfmachine met Cyrillisch alfabet voor Russische, Internationale en Baudot Overdrachtssystemen, PHYsisch Laboratorium) door dezelfde afdeling vercijferautomaten een schrijfautomaat ontwikkeld. Met de SCRIBOPHYL, deels ingebouwd in een “standaard overheidsbureau”, konden berichten in elke bestaande telexcode worden verwerkt en op een elektrische schrijfmachine worden afgedrukt. De meeste telexcodes gebruiken vijf informatie- en twee synchronisatie bits (gaatjes). Met de informatie-bits zijn 25 = 32 verschillende tekens weer te geven. Allereerst de letters van het alfabet en enige tekens voor de wagenfuncties van de telexapparatuur. Om toch met de vijf bits meer informatie te kunnen overbrengen, was er één combinatie van de vijf bits gereserveerd om over te gaan naar lettertekens en één combinatie om over te gaan naar de cijfertekens. Hiervoor gold dat er na een “lettercombinatie” steeds letters en na een “cijfercombinatie” steeds cijfers of leestekens werden geschreven.

De SCRYBOPHYL
De SCRYBOPHYL

Een afwijkende telexcode is de Baudot-code. Die is opgebouwd uit tien informatiebits en twee synchronisatiebits. Het is een zogenaamde multiplex-systeem van twee telexkanalen. De eerste vijf bits behoren bij kanaal I, de volgende vijf bits bij kanaal II. In de PUNCHROPHYL ponsbanden werden de codecombinaties voor de kanalen I en II achtereenvolgens geponst. Om de informatie van één kanaal te lezen, moest er om het andere karakter worden gelezen.

De onderschepte telexberichten konden op verschillende manieren in de ponsband zijn ondergebracht.

  1. Onvercijferde berichten:
    • Berichten in telexcodes voor bladschrijvers.
      Dit zijn telexcodes, waarin de apparaatfuncties “terugloop wagen” en “nieuwe regel” zijn opgenomen. Dit betreft de volgende telexcodes:

      1. De internationale code nummer 2 (CCITT nummer 2).
      2. De Russische Siemenscode (R.S.C.).
      3. De Russische nationale code met positief letterteken (RNC +).
      4. De Russische nationale code met negatief letterteken (RNC -).
    • Berichten in telexcodes voor bandschrijvers.
      Deze codes bevatten geen “terugloop wagen” en “nieuwe regel”. De groep is te verdelen in vijfbits en tienbits telexcodes:

      • Vijfbits telexcodes
        • Russische ST35 code met Russisch alfabet (R–CT35).
        • Russische ST35 code met Latijns alfabet (R-ST35). Een bijzonder kenmerk van de Russische ST35 is, dat er voor het Russische en het Latijnse alfabet een verschillende codecombinatie voor het teken “letters” werd gebruikt. Met dat letterteken was af te leiden in welk alfabet de Russische ST35 code was gesteld.
        • De Tsjechische ST35 code (T–ST35).
        • De Poolse ST35 code (P–ST35).
      • Tienbits telexcode: De Russische Baudot-code (R.B.C. of MKT-2). Bij de Baudot-code hebben de codecombinaties voor letters en cijfers een dubbelfunctie. Deze worden beide ook als spatie gebruikt. De code kent drie shift modes. Het cyrillische alfabet start met een 00000-teken. Omdat het cyrillisch meer tekens kent dan het Latijnse alfabet, zijn de tekens !, &, £ en de bel vervangen door cyrillische tekens.

    Welke tekens er in de diverse telexcodes aan de code-combinatie waren toegevoegd wordt weergegeven in Fig. 1.

  2. Vercijferde berichten:
    • Gecodeerde berichten met wagenfuncties (apparatuurfuncties). De gecodeerde berichten met wagenfuncties konden in de verzonden telexcodes worden weergegeven. In het bericht was er dan een zekere lay-out opgenomen. Hiertoe werd het bericht in groepen van 4, 5 of meer karakters opgedeeld. Deze karakters waren in het algemeen in lettertekens of cijfers gesteld.
    • Gecodeerde berichten zonder wagenfuncties. Deze berichten werden weergegeven in 32 verschillende codecombinaties (5 bits = 25). De telexzenders, waarvan deze berichten afkomstig waren, zonden met een constante frequentie tekens (codecombinaties van vijf bits) uit. Bevatte een teken informatie, dan was dat in de met de PUNCHROPHYL gemaakte ponsband te herkennen door een geponst gaatje in spoor 6. Een teken bevatte geen informatie als dit bewuste spoor 6 niet was geponst. Het teken had dan steeds de codecombinatie: 00000. Dit werd een teken zonder informatie genoemd, het zogenaamde “idle-time” karakter. Voor het vastleggen van de gecodeerde berichten zonder wagenfunctie werd 7-spoors ponsband gebruikt.Waren deze gecodeerde berichten gegenereerd in de Baudot-code, dan werd er alleen bij het teken van kanaal I aangegeven of één van de twee kanalen informatie bevatte. Voor deze gecodeerde berichten zonder wagenfunctie werd de functie “CRYPTO” op het bedieningspaneel van de “SCRIBOPHYL” ingeschakeld. Voor andere berichten was dat de functie “KLAAR”.
SCRIBOPHYL codes
SCRIBOPHYL codes

Uit de tabel met telexcode (Fig.2) wordt duidelijk dat een teken uit de lettershift niet aaneen gekoppeld is met een teken uit de cijfershift. In het CCITT-2 codealfabet gaat bijvoorbeeld de A samen met het – teken, terwijl in de R.B.C. codelijst de A samengaat met het cijfer 1. Er zijn 32 letter- en 32 cijfercombinaties mogelijk. De tekens, die in de verschillende telexcodes in de mode LETTERSHIFT zijn ondergebracht, zijn in één shift-stand van de elektrische schrijfmachine weer te geven. De tekens van de CIJFERSHIFT zijn weer te geven met de andere shift-stand van de elektrische schrijfmachine.

De met de PUNCHROPHYL gemaakte ponsband werd met een ponsbandlezer gelezen. Gelezen tekens kwamen in een vijfbitsregister van de “SCRIBOPHYL” terecht. Las de bandlezer een letterteken, dan werd dat teken opgeslagen in een geheugen (één bit shiftgeheugen). Een cijferteken wiste het geheugen met tekeninformatie. Het betreffende geheugenelement stelde de shift-stand voor de schrijfmachine in. Samen met het vijfbits informatieregister vormde het één-bit shiftgeheugen een 6-bits teken. Hiermee konden in totaal 32 lettercombinaties plus 32 cijfercombinaties worden weergegeven. Een codeomzetter zette de 6-bits code vervolgens om in een signaal op één van de 64 uitgangen (32 voor letters plus 32 voor cijfers). Deze uitgangen werden gekoppeld aan de ingangskant van een codekaart. Voor elke soort telexcode was een speciale codekaart ontwikkeld. Via deze codekaart werden de ingekomen signalen via de code-omzetter omgezet naar de uitgang voor de schrijfmachine gevoerd. Met de omgezette 6-bit informatie werd één schrijfmachinespoel bekrachtigd. Het met deze spoel gekoppelde letter-, cijfer- of leesteken-symbool werd vervolgens op papier afgedrukt. De codekaarten waren tweezijdige printplaten met gedrukte bedrading. Deze printplaten waren voorzien van 64 ingaande en 56 uitgaande contactbanen. De ingaande lijnen konden met iedere uitgaande lijn zijn verbonden. Door het plaatsen van een codekaart voor één bepaalde telexcode in de SCRIBOPHYL kon een bericht worden geschreven. De binnenkomende signalen op de codekaart werden daarmee verbonden met de juiste uitgaande lijnen van de codekaart. Om het geregeld uitwisselen van de codekaarten te verminderen waren er een viertal codekaarten tegelijkertijd aanwezig in printplaathouders die waren ingebouwd in de bureaulade. De keuze voor de specifiek te gebruiken codekaart werd uitgevoerd met een schakelaar op het bedieningspaneel.

Vercijferde telexberichten

Zoals hiervoor aangegeven bevatten vercijferde telexberichten 32 verschillende karakters. Deze karakters werden door 32 verschillende tekens met de lettershift weergegeven. Met de SCRIBOPHYL werd het mogelijk om een ontvangen cryptobericht in een willekeurige soort telexcode opgesteld weer te geven. Gaven we een cryptobericht weer in de telexcode voor het Latijnse alfabet, dan werden de wagenfuncties en vijfwerk (= code-combinatie 00000) van de schrijfmachine vervangen door Russische letters welke in het Latijnse alfabet niet voorkomen. Omgekeerd werden bij zo’n bericht weergegeven in de telexcode voor het Russische alfabet de wagenfuncties en vijfwerk vervangen door Latijnse letters, welke op hun beurt niet voorkomen in het Russische alfabet. Er vond dus een uitwisseling plaats voor de wagenfuncties met niet bestaande codes voor dat alfabet. De letters, welke voor de wagenfuncties en vijfwerk werden gebruikt zijn in onderstaande tabel opgenomen.

Vervangcodes
Vervangcodes

Alleen de tekens met informatie werden met de schrijfmachine geschreven. Zoals eerder besproken zorgde de informatie in spoor 6 van de ponsband hiervoor. De aansturing van de schrijfmachine zorgde voor een opmaak in groepen van 3,4 of meer tekens zodat een goed overzicht van de cryptoberichten verkrijgen werd. Om naast de groepen geschreven letters nog aantekeningen te kunnen maken was de horizontale afstand tussen de te schrijven groepen letters instelbaar gemaakt, bijvoorbeeld:
abcd          pqrs          tuvw          xyza         aklm          nijm          fgps          aouy

Deze indeling had het voordeel sneller gelijke delen of zekere patronen in de tekst (het bericht) te ontdekken. Dit vergemakkelijkte het ontcijferen van de cryptoberichten. De te gebruiken opmaak werd mechanisch afgeleid van de positie van de tabulatorrail van de elektrische schrijfmachine. Deze was gemakkelijk in te stellen met de set- en resetknop van de schrijfmachine.

Het kon ook gebeuren dat de ponsband door de PUNCHROPHYL geleverd, geïnverteerd was geponst. De 1 was als 0 geponst en een 0 was als 1 geponst. Het omzetten ervan kon door de SCRIBOPHYL worden uitgevoerd.

Spoelapparaat

Om met de van de telex afkomstige ponsbanden te kunnen omgaan was er bij de ponsbandlezer een spoelapparaat aanwezig. Dit spoelapparaat kon de ponsband gespannen houden tijdens het lezen van deze band. Tevens kon er snel links- en rechtsom gespoeld worden. Het versneld omspoelen werd noodzakelijk wanneer er in de ponsbanden lange informatieloze delen voorkwamen. Het versneld omspoelen voorkwam daarmee tijdverlies. Ook kon er weer snel naar het begin van een ponsband worden gegaan. Dit was van belang bij informatie die in de tweekanaals Baudot-code was geponst.

Spoelapparaat/lezer
Spoelapparaat/lezer

Technisch ontwerp van de SCRIBOPHYL

De volgende eenheden zijn in de tekening te onderscheiden (met rechtsboven in de blokken de nummering):

  • De invoer (nr. 1, 2, 3 en 4)
  • De code-omzetter (nr. 5, 6 , 7, 8, 9, 10 en 11)
  • De elektrische schrijfmachine met besturing (nr. 12 en 12a)
  • De systeemklok met besturing (nr. 13)

De invoer bestaat uit:

  1. De ponsbandlezer (nr. 1) met een leessnelheid van maximaal 25 tekens/seconde, tastte de band mechanisch af. Een geponst gat werd als een hoog signaal (een 1) in een register ondergebracht. Een blank deel ( geen geponst gat) werd als een laag signaal (een 0) ondergebracht. De ponsbandlezer werd voorzien van een “tape-out” contact. De SCRYBOPHYL kon daarmee worden stopgezet.
  2. Het ponsbandspoelapparaat (nr. 2) zorgde voor de aan- en afvoer van de te lezen ponsband naar en van de leeskop. Ook was het apparaat voorzien van een strak-band contact. Daarmee werd bij hapering van de ponsbandaanvoer de SCRYBOPHYL stil gezet.
  3. Besturing van de ponsbandlezer (nr. 3).
    De transportsnelheid van de lezer werd bepaald door de maximumsnelheid van de elektrische schrijfmachine (10 tekens per seconde). De besturing voor de lezer gaf 10 impulsen/s bij het lezen van 5 bits ponsbanden en 20 impulsen/s bij het lezen van 10 bits (Baudot-code) ponsbanden. Bij ponsbanden in Baudot-code werd om het andere teken gelezen (in het register). De daarbij te gebruiken codekaart (nummer 7 in het schema) stelde de snelheid van 10 of 20 impulsen/s in. Eveneens gestuurd door de codekaart leverde de systeemklok met z’n besturing (nummer 13) de impulsen voor de besturing van de ponsbandlezer.
  4. Het leesregister (nr. 4):
    De systeemklok met besturing schreef de gelezen karakters in het leesregister. Voor de Baudot-code werden alleen de tekens van het ingestelde kanaal binnen gelezen. Gezamenlijk stelden het leesregister en het shiftgeheugen de relaisboom (nummer 5) in.

De code-omzetter bestaat uit:

  1. Relaisboom (nr. 5): De relaisboom zette de 6-bits informatie om voor een verbinding van de schrijfmachinebesturing (nr. 12a) met één van zijn uitgangen. Daarmee verscheen er een impuls, gegenereerd door de schrijfmachinebesturing aan deze uitgang.
  2. Keuzeschakelaars (nr. 6) die de uitgangen van de relaisboom met de ingangen van de geselecteerde codekaart (één van de vier slots) verbonden. De codekaartselectie werd gedaan met één van de vier drukknoppen rechts op het bedieningspaneel.
  3. Codekaarten (nr. 7):
    • De codekaart verbond de relaisboomuitgangen met de schrijfspoelen van de schrijfmachine. De verbindingen op de codekaart waren zodanig aangebracht dat de juiste letter of cijfer op papier werd afgedrukt.
    • Op de codekaart is een vaste programmainstelling aangebracht, welke de soort te verwerken code bepaald. De volgende programmainstellingen konden zijn opgenomen op een codekaart:
      • Baudotcode/geen Baudotcode. Na de keuze voor de Baudot code las de ponsbandlezer met verhoogde snelheid van 20 karakters/s. Er werd dan één kanaal gelezen. De daarbij voorkomende codes voor letters en cijfers schreven een spatie.
      • Latijns/Russisch. In de stand “CRYPTO” werden wagenfuncties in de Latijnse telexcode omgezet naar Russische tekens. De wagenfuncties en “vijfwerk” van het Russische alfabet werden op hun beurt vervangen door Latijnse tekens.
      • ST35 code/geen ST35 code. Bij een ST35 code werd er een markering aangebracht bij het overschakelen van Latijns naar Russisch alfabet en omgekeerd.

      In bijgaande tabel geven de nummers van de uitgangen op de codekaarten aan bij welke letter, cijfer of wagenfunctie deze behoren.

      De letter-, cijfer- of wagenfunctie van ieder van de 52 uitgangen op de codekaarten
      De letter-, cijfer- of wagenfunctie van ieder van de 52 uitgangen op de codekaarten
  4. Shiftgeheugen + besturing (nr. 8) .
    De elektrische schrijfmachine was niet ingericht om op het lettercommando in de cijfershift te gaan staan. Voor de lettershift werd de shiftspoel van de schrijfmachine continu bekrachtigd. Bij het niet bekrachtigd zijn van de shiftspoel stond de schrijfmachine in de cijfershiftstand. Voor het instellen van de shift was een geheugenelement nodig. Dit shiftgeheugen werd gestuurd door de schakelstanden “Klaar/Crypto” op het bedieningspaneel. Het shiftgeheugen stelde het 6e bit voor de relaisboom in en stuurde daarmee de shiftstand van de schrijfmachine.
  5. Crypto/klaar-schakeling (nr. 9).
    De SCRIBOPHYL in stand “Crypto” werd gebruikt voor gecodeerde berichten zonder wagenfunctie. De anderen waren te schrijven in de stand “Klaar”. In de stand “Crypto” zette de schakeling de schrijfmachine in de stand “Letters” en verving de wagenfuncties door letters. Ook zorgde de schakeling voor de opmaak van deze geschreven letters.
  6. Baudot dubbelfunctie (nr. 10).
    In Baudot-code komt de codecombinatie voor cijfers en letters overeen met die van de spatie. De Baudot-dubbelfunctie schakeling zorgde ervoor dat de functie letters/cijfers en de functie spatie als een spatiecommando naar de schrijfmachine werd gestuurd.
  7. CT/ST35 markering (nr. 11).
    Bij de ST35 (CT35) codering werden er twee code-combinaties voor de overgang naar lettertekens gebruikt. Eén in het Latijnse- en één in het Russische alfabet. Als er bij het bij het typen van de schrijfmachine op het bedieningspaneel een lampje brandde, kwam het bij het typen gebruikte alfabet niet overeen met die van de codekaart. Door het bedienen van de knop “CT/ST35” werd er, zodra een ander alfabet (andere codekaart) werd gekozen, een letter als herkenning van de overgang naar het andere alfabet op het papier gedrukt.

De IBM schrijfmachine met zijn besturing:

  • De schrijfsnelheid was standaard: 10 tekens/s. De schrijf- en wagenfuncties ontving de schrijfmachine van z’n besturing. Het shift-commando werd geleverd door het shift-geheugen. De impulsen voor de IBM besturing vielen niet samen met het schakelen van de relais in de relaisboom. Dit om storing door de relais te voorkomen. Een terugmelding van de schrijfmachine stopte de systeemklok wanneer de uitvoering van een wagenfunctie op de schrijfmachine langer dan 100 milliseconde duurde. Aan de instelling voor de rechterkantlijn op de IBM schrijfmachine was een microschakelaar gekoppeld. Deze regelde de automatische terugloopwagen en nieuwe regel. Ook op de tabulatorrail was een microschakelaar aangebracht. Deze bestuurde de tabelvoering. Deze laatste schakelaar werd alleen gebruikt in de stand “Crypto” van de SCRIBOPHYL om ruimte tussen de geschreven kolommen van tekens aan te brengen.

De systeemklok en klokbesturing:

  • De klok voorzag in alle besturingsimpulsen nodig voor bovengenoemde schakelingen. De instelling van de klok en de klokbesturing werd bepaald door de gekozen codekaart. Als er cryptoberichten werden verwerkt, werd het al of niet schrijven van een karakter met de schrijfmachine bepaald door de informatie in spoor 6 van de ponsband. De melding “wagenfunctie” van de schrijfmachine stopte de systeemklok voor zolang als deze functie duurde.