Фейстель, Хорст

Гинденбург Эрнст Рихард Хорст Фейстель родился 30 января 1915 года в Берлине, Германия, в семье Рихарда и Хелены Фройденрайх Фейстель^[3]. В раннем возрасте Фейстель покинул Германию и переехал к своей тёте в Цюрих, Швейцария^[4].

В 1933 году Адольф Гитлер объявил о своём намерении перевооружить Германию в явное нарушение Версальского договора. Также через 2 года он дополнительно вводит всеобщую воинскую службу. Фейстель уехал 23 марта 1934 года^[3] на судне из Бремена, Германия^[5], которое прибыло в США шесть дней спустя^[6].

Хорст поступил в Массачусетский технологический институт и, будучи студентом, проводил исследования, которые вскоре оказались успешными. В 1937 году Фейстель был удостоен учёной степени бакалавра по физике. В 1937—1938 годах он обучался в аспирантуре Массачусетского технологического института, а с 1938 по 1940 год учился в Гарварде^[7]. Его исследования в физике продолжались, и в 1942 году он получил степень магистра по физике в Гарвардском университете^[8].

В 1941 году, когда Хорст хотел получить гражданство США, страна вступила во Вторую мировую войну, и Фейстель, как уроженец Германии, стал подозреваться в шпионаже^[3]. Он был помещён под домашний арест с правом свободного передвижения только в пределах Бостона^[5]. В этот период ему было запрещено заниматься криптографией^[9]. 31 января 1944 года Фейстель получил американское гражданство, после чего все ограничения были сняты^[3][9]. Позже он перешёл на работу в Военно-воздушные силы США (ВВС США)^[10].

В 1945 году женился на Леоне Фейстель. У них родилась дочь Пегги. В 1970-х годах работал в IBM и добился больших успехов в криптографии. Жил в Маунт-Киско, Нью-Йорк. Хорст Фейстель скончался 14 ноября 1990 года в штате Массачусетс^[6].

План Национального исследовательского комитета по вопросам обороны США, направленный к предстоящим военным действиям, был одобрен президентом Рузвельтом в июне 1940 года. Он был составлен Вэнииваром Бушем (научным советником президента), Карлом Комптоном (президентом Массачусетского технологического института), и Джеймсом Конантом (президентом Гарвардского университета). Комптон возглавил секцию Совета, которая контролировала и разрабатывала технологии для обнаружения самолётов и кораблей (в то время такие возможности отсутствовали)^[11].

Также Комптоном был сделан запрос на новую лабораторию в Массачусетский технологический институт (МТИ). В итоге, осенью 1940 года появилась Радиационная лаборатория МТИ. Название этой лаборатории выбрано не случайно и намерено вводит в заблуждение, создавая впечатление, что она работает в области ядерной физики. В радиационной лаборатории были все условия, которые способствовали развитию микроволновых радиолокационных технологий, поддерживающих военные потребности во время 1940—1945^[11].

В то время как Соединённые Штаты Америки рассматривают вопрос о вступлении во Вторую мировую войну, военно-воздушная база Хэнском начала свое существование. В середине 1942 года Содружество Массачусетса арендовало аэропорт Бедфорд для использования военно-воздушными силами армии^[12]. Аэродром также служил в качестве полигона для исследований радиолокации, проводимых радиационной лабораторией МТИ и исследовательской радиолабораторией Гарвардского университета. Хэнском служил в качестве площадки для испытания новой радиолокационной установки, разработанной лабораторией излучения Массачусетского технологического института. Вторая мировая война создала важное военное значение для радиолокации^[12].

Хорст в начале Второй мировой войны был под «домашним арестом» и мог свободно передвигаться только по территории Бостона, но 31 января 1944 года все ограничения были сняты. Он стал гражданином США, получил допуск и начал работать^[5], став сотрудником в радиационной лаборатории^[13].

Несмотря на то, что лаборатории военного времени Массачусетского технологического института и Гарвардского университета прекратили своё существование в 1945 году, военно-воздушные силы армии продолжали исследовать и создавать некоторые свои программы в радиолокации, радио и электронных исследованиях. Приглашались учёные и инженеры из лаборатории военного времени Массачусетского технологического института на Хэнском для создания Кембриджского исследовательского центра военно-воздушных сил США^[14].

Фейстель собрал свою команду молодых математиков (в которую вошли А. А. Альберт в качестве консультанта, И. Н. Херстейн, Ирвинг Каплански, Ирвин Кляйнфилд, Ричард Шафер, Джордж Селигман и Гарольд Мэттсон)^{[15][16][17][5]}. Группа обнаружила слабые места в исходной структуре и нашла способы их исправления. Таким образом, лаборатория разработала опознавательную систему маяка «друг-враг», наиболее часто встречающееся название «идентификация-свой-чужой» (англ. Identification friend or foe). Однако Агентство национальной безопасности (АНБ) считало, что группа является угрозой для государства, тем самым оказывали всяческое давление на неё^[5], поэтому при вмешательстве АНБ работа исследовательской группы Фейстеля была прекращена, а сама группа распалась^[18]. Таким образом, Хорст покинул AFCRC, став членом лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института в 1958 году^[18].

Хорст Фейстель является автором доклада 1958 года исследования лаборатории Линкольна по проблемам управления и проверки подлинности связи. В докладе говорится о проблемах подмены данных и нарушения связи; также использование шифрования и аутентификации зависит от избыточности, но только в контексте военных коммуникаций. Также указывается, что Фейстель был сосредоточен на аспекте безопасности проекта данные-связь^[19].

Затем Хорст перешел в корпорацию MITRE, где работал в период с 1961 по 1968 год^[20]. Несмотря на то, что лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института было выгодно, чтобы Хорст работал в MITRE (лаборатория получала дополнительный доход), конкретные проекты в этот период не были реализованы: когда он пытался создать группу криптографов, АНБ оказало давление, препятствуя её созданию^[3][20], и все усилия Фейстеля не увенчались успехом, группа так и не появилась^[18][14].

После всех неудач, выдающийся математик Абрахам Адриан Альберт, друг Фейстеля, посоветовал ему пойти в IBM, так как там были заинтересованы в лучших учёных для инновационной работы^[20].

В 1968 году Хорст начал работать в лаборатории Watson Laboratory в Йорктаун Хайтс^[14]. Там он работал над проблемами безопасности данных. Его исследования в IBM привели к созданию шифра Lucifer^{[21][22][2][23]}, на сегодняшний день он имеет название Alternative Encryption Technique. Lucifer, который использует 128-битный ключ, был предшественником стандарта шифрования данных DES^[18].

В доработке алгоритма Lucifer принимала участие команда специалистов IBM: Уолтер Тачмэн возглавил группу разработки, в течение двух лет доводя шифр до коммерческого продукта и подвергая его криптоаналитическим атакам; Дон Копперсмит анализировал безопасность алгоритма и работал над защитой от дифференциального криптоанализа; Алан Конхейм участвовал в рабочих процессах и взаимодействовал с представителями Агентства национальной безопасности (АНБ), регулярно контролировавшими ход разработки; Артур Левенсон, бывший криптоаналитик АНБ, выступал консультантом по проекту со стороны конкурсной комиссии Национального бюро стандартов^[24][25].

По словам Фейстеля, если бы не Уотергейтский скандал, который потряс Вашингтон, по инициативе АНБ, вероятно, проект Lucifer был бы закрыт. Развитие первых практических блочных шифров сделало значительный вклад в современную криптографию на несколько лет^[13]. При трансформации Lucifer в стандарт DES базовая архитектура — Сеть Фейстеля — была сохранена. Однако при участии АНБ алгоритм претерпел изменения: размер ключа был уменьшен до 56 бит, а структура S-блоков была модифицирована для усиления защиты от дифференциального криптоанализа^[24][25][18].

• Фейстель был одним из первых неправительственных исследователей, которые изучали разработку и теорию блочных шифров^[1].
• Создал один из методов построения блочных шифров^[1].
• Участвовал в создании проекта Lucifer^{[21][22][2][1][23]}, первым предложил использовать SP-сети^[26].
• На основе его исследований в области блочных шифров был создан алгоритм шифрования DES^[1].
• Адаптировал теоретические концепции Клода Шеннона о «перемешивании» (confusion) и «рассеивании» (diffusion), реализовав их в практической архитектуре многораундового шифра — сети Фейстеля^[27].
• Является автором концепции SP-сетей, предложенной им в 1971 году^[28][29][30].
• Статья Фейстеля «Cryptography and Computer Privacy» (1973) оказала значительное влияние на развитие открытой криптографии, продемонстрировав возможность разработки надёжных шифров вне правительственных структур и бросив вызов государственной монополии в этой области^[31][17].

В 2016 году Хорст Фейстель был включён в Национальный зал славы кибербезопасности США (англ. National Cyber Security Hall of Fame) как криптограф и изобретатель стандарта шифрования данных (DES)^[32].

Есть несколько публикаций^[33] и патентов^[34][35].

• A Survey of Problems in Authenticated Communication and Control, MIT Lincoln Laboratory, 20 мая 1958^[36][37][3].
• Horst Feistel, W. A. Notz, J. Lynn Smith. Some cryptographic techniques for machine-to-machine data communications // IEEE Proceedings. — 1975. — № 63(11). — С. 1545—1554.