Als een toets wordt ingedrukt triggert een negatieve puls de V104 Gate buis die fungeert als een single-shot multivibrator die de tijd beperkt dat de Print buis de printer mag activeren. Als vervolgens het anker de spoel van de ingedrukte toets passeert, zend die een negatieve puls naar de T101 step-up transformator, die de puls inverteert (zie ook signaal timing).

In het midden van het diagram bevindt zich de V102 Sharpener buis die de puls van de step-up transformator ontvangt. De Sharpener dient als threshold om lage en hoge pulsen te onderscheiden. Wanneer V102 niet is geïoniseerd, heeft zijn kathode hetzelfde potentieel als terminal W5, bepaald door de V103 Shift buis via het R119 - R122 - R123 weerstandsnetwerk.

In LET mode volstaat een lage puls om de minus 8 volt bias van het Scharpner stuurrooster te overkomen.

In FIG mode is er een spanningsdaling tussen W5 en de common, waardoor de Sharpener stuurrooster bias nog negatiever wordt en hij enkel kan afvuren als hij een hoge puls ontvangt van de transformator.

De V101 Print buis kan enkel afvuren wanneer de getriggerde Gate buis de Print buis schermrooster bias positief maakte en gelijktijdig de Sharpner buis puls de Print buis schermrooster bias positief maakt.

Wanneer de Print buis de timing unit heeft geactiveerd, verbreekt de Repeat Cam Schakelaar de positieve spanning van de Gate buis A anode, waardoor het schermrooster van de Print buis een negatieve bias krijgt. Dit voorkomt dat de Print buis opnieuw wordt activeert door opeenvolgende pulsen, of stoorpulsen van het toetsenbord of bewegende rotor pinnen.

Zodra de cyclus en het stappen van de rotor is voltooid, sluit de Repeat Cam Schakelaar weer en zijn de Gate en Print buis klaar voor de volgende cyclus.

Wanneer de RPT toets (repeat) is ingedrukt, word de negatieve bias op punt X1 en op het schermrooster van de Print buis opgeheven en is de Print buis klaar om te activeren bij elke puls die hij ontvangt van de Sharpener. Het indrukken van de RPT toets samen met een lettertoets zal daarom continu klare of vercijferde letter afdrukken.

Wanneer de Print buis activeert, worden de print- en tripmagneten geactiveerd. Beide magneten worden op een heel speciale manier bekrachtigd. De print-condensatoren C101 & C102 en trip-condensatoren C106 & C107 worden constant opgeladen via de weerstanden R109 en R110 tot +200 Volt. Aangezien opgeladen condensatoren geen stroom trekken, vloeit er geen stroom door de trip-mangeet. Wanneer de Print buis activeert, wordt het circuit kortgesloten en worden de condensatoren in serie met het buis-print-trip circuit ontladen. Hun ontladingsstroom bekrachtigt de tripmagneet.

Daardoor maakte de timing unit één omwenteling en de nokken-schakelaars leveren vier timing signalen. Tijdens die cyclus kortsluit de Charge Cam schakelaar de 10K weerstand R110 waardoor alleen de 1K weerstand R109 overblijft tussen de 220 volt op W8 en de condensators op W2. Daardoor worden de Trip-condensators snel opgeladen om klaar te zijn voor de volgende cyclus. De Charge Cam schakelaar onderbreekt ook de Print buis totdat de cyclus is voltooid en voorkomt daarmee dat de Print buis meerdere keren tijdens een cyclus wordt geactiveerd.

Onderaan het schakelschema bevindt zich de Shift buis die de huidige shift mode onthoudt, de huidige mode met een neonlamp aangeeft en de threshold van de Sharpener regelt zodat die weet welke signalen in LET of FIG mode mogen worden doorgegeven.

De schakelaars met een oranje bolletje in bovenstaande schema zijn onderdelen van het sliding contact board en laten zien hoe dit zowel verschillende toetsen, het shift mode circuit en het stappen van de rotors beïnvloedt.

• Auto Space Switch. Wanneer de mode selector schakelt tussen Plain en Encipher, ontlaadt de Auto Space Switch snel de Print en Trip condensators via de R129 weerstand waardoor de Print en Trip magneten één cyclus van de Timing Unit en het stappen van de rotors veroorzaakt. Daardoor wijzigen de posities van de rotors, afhankelijk van de nokkenringen en wordt gebruikt voor de Message Rotor Alignment (zie procedure vercijferen). Op de tekening zie je de schakelaar op het Sliding Contact Board. In Plain is de weerstand enkel verbonden met de brug en is de schakelaar dus niet actief. Wanneer de brug halverwege naar Encipher mode is wordt de +200V kortstondig verbonden met de weerstand om de condensators te ontladen.
  
  
• Shift Mode Switch. Met deze schakelaar wordt in Plain en Decipher mode de huidige Shift mode via het het R119 - R121 - R122 weerstandsnetwerk doorgegeven aan de V102 Sharpener. In Encipher mode mag de KL-7 echter alleen letters afdrukken. Daarom koppelt het Sliding Contact Board het weerstandsnetwerk los van de V103 Shift buis en blijft de Sharpener altijd in de LET. De neonlamp dient in Encipher mode dus enkel als indicatie van de Shift mode. Op de tekening kun je de route van de shift mode volgen, door de weerstand en neonlamp naar het weerstandsnetwerk (plain en decipher) of ontkoppeld en doorgeleid naar R133 (encipher).
  
  
• RPT toets. De pinnen van deze toets zijn via het Sliding Contact Board verbonden met het schermrooster van de V101 Print buis, in zowel Plain, Encipher als Decipher mode. Het gelijktijdige indrukken van de RPT toets en één van de lettertoetsen zal daarom continu die letter afdrukken in eender welke mode.

De Letter Cam Switch en de Figures Cam Switch van de timing unit bepalen hoe de piggyback letters voor de LET en FIG toetsen worden verwerkt. Omdat we de Plain, Encipher en Decipher mode hebben, en dit in twee Shift modes, zijn er zes verschillende manieren waarop deze die twee toetsen worden verwerkt. Om dit te bereiken wijzigt het Sliding Contact board verschillende verbindingen tussen de FIG en LET toetsen, de Cam Switches en de puls spoelen.

Opmerking: hieronder wordt de onbekende vercijferde letter (A tot Z) aangeduid als Δ (delta). Het eigenlijke circuit gebruikt ook nog enkele extra schakelingen op het sliding contact board om conflicten te vermijden met andere toetsen in de verschillende modes, maar de route van de signalen is zoals hieronder getoond.

De FIG toets cyclus:

• Plain mode. De FIG toets is rechtstreeks verbonden met de FIG aansluiten (3) van het Shift buis circuit. Het indrukken van die toets activeert onmiddellijk de FIG mode en de neonlamp gaat aan. Er zijn geen acties nodig voor het stappen van de rotors aangezien er geen vercijfering is. Wat je typt is was je print.
  
  
• Encipher mode. De FIG toets komt de Cipher Unit binnen als piggyback letter J op het EJ contact. De vercijferde versie verlaat de Cipher Unit via het DΔ contact en wordt door de Figures Cam Switch naar de Δ puls spoel geleid om die letter af te drukken. Omdat de LET mode een lage threshold heeft, worden alle lage en hoge puls letters afgedrukt. De timing as roteert, en bij 10 graden verandert de Letters Cam Switch van contact naar met de FIG-aansluiting (3) van het Shift buis circuit. De neonlamp gaat branden, maar fungeert enkel als indicatie voor de operator. De machine zelf blijft in de LET mode om vercijferde letters af te drukken (zie Shift Mode Switch).
  
  
• Decipher mode. De letter Δ, die de vercijferde letter J vertegenwoordigd, wordt ingedrukt en komt toe op het DΔ contact van de Cipher Unit. De ontcijferde versie verlaat via het EJ contact de Cipher Unit en wordt via de Figures Cam Switch met de SPACE aftakking (onderdeel van de V-SPACE puls spoelen). Hoewel in serie met de V spoel wordt de SPACE afgedrukt omdat deze apart van de V spoel wordt geaard. De timing as roteert, en bij 10 graden verandert de Figures Cam Switch van contact naar de FIG aansluiting (3) van het Shift buis circuit. De machine staat in de FIG mode en de neonlamp gaat branden.

De LET toets cyclus:

• Plain mode. De LET toets is rechtstreeks verbonden met de LET aansluiten (4) van het Shift buis circuit. Het indrukken van die toets activeert onmiddellijk de LET mode en de neonlamp gaat uit. Er zijn geen acties nodig voor het stappen van de rotors aangezien er geen vercijfering is. Wat je typt is was je print.
  
  
• Encipher mode. De LET toets komt de Cipher Unit binnen als piggyback letter letter V op het EV contact. De vercijferde versie verlaat de Cipher Unit via het DΔ contact en wordt door de Letters Cam Switch naar de Δ puls spoel geleid om die letter af te drukken. Omdat de LET mode een lage threshold heeft worden alle lage en hoge puls letters afgedrukt. De timing as roteert, en bij 10 graden verandert de Letters Cam Switch van contact naar met de LET aansluiting (4) van het Shift buis circuit. De neonlamp gaat uit, maar fungeert enkel als indicatie voor de operator. De machine zelf blijft sowieso in LET mode om vercijferde letters af te drukken (zie Shift Mode Switch).
  
  
• Decipher mode. De letter Δ, die de vercijferde letter V voorstelt, wordt ingedrukt en komt toe op het DΔ contact van de Cipher Unit. De ontcijferde versie verlaat via het EV contact de Cipher Unit en wordt via de Letters Cam Switch naar het V toets circuit geleid (deel van de V-SPACE puls spoelen). Omdat logischerwijze de machine in FIG mode staat, met een hoge threshold, wordt de lage puls V genegeerd en de hoge puls SPACE afgedrukt. De timing as roteert, en bij 10 graden verandert de Letters Cam Switch van contact naar de LET aansluiting (4) van het Shift buis circuit. De machine staat in de LET mode en de neonlamp gaat uit.

De reden voor het afdrukken van een spatie bij het ontcijferen van de LET en FIG toetsen, in plaats van enkel de Shift mode te veranderen, is dat het activering van de Timing-eenheid nodig is om timing-signalen en het stappen van de rotors uit te voeren om de machine klaar te zetten voor de volgende te ontcijferen letter.

De Puls Signaal opwekking en timing:

De timing signalen voor de elektronica worden op twee verschillende manieren opgewekt. Bij het indrukken van een toets wordt de corresponderende puls generator spoel verbonden met de common, wat een eerste puls veroorzaakt. Deze de puls wordt niet gegenereerde door de puls generator zelf! Terwijl de toets is ingedrukt passeert het anker van de puls generator de betreffende spoel en wekt een tweede puls op (enkel of dubbel) die de print- en stappen-cyclus start. Rechts ziet u de relevante delen van het schema (zie ook het volledig schema).

De common van de puls generator spoelen (testpunt V14) is via R131 en R114 verbonden met de +220 Volt. Daarom verbindt het indrukken van een willekeurige toets de puls spoel, die een lage gelijkstroomweerstand heeft, met de algemene common van alle elektronica. Dit veroorzaakt een grote spanningsval over die pulsspoel en de resulterende tegen-elektromotorische kracht (Tegen-EMK) maakt de common van de puls spoelen negatief is tegenover de algemene common van de elektronica. Deze negatieve puls is de zogenaamde "transiënte" (voorbijgaande) puls.

De spanningsval bij het sluiten van een toets wordt via R131, terminal X3 en C105 naar de kathode van de Gate buis B-sectie geleid, waardoor de A-sectie wordt afgesneden en de B-sectie in geleiding komt. De Gate tube single-shot multivibrator wordt nu getriggerd, maar de spanningsval ontlaadt ook C116, waardoor terminal X1 10 milliseconden langer negatief blijft. Terminal X1 is verbonden met het schermrooster van de Print buis, waardoor een beetje langer wordt voorkomen dat de print buis activeert.

De negatieve 10 volt transiënte puls wordt ook door de transformator omgekeerd in een positieve 30 volt en naar de Sparpener buis gestuurd. De verwerkte puls zal het printen echter niet starten omdat de bias van het Print buis schermrooster nog steeds negatief is vanwege de vertraging van 10 ms op klem X1. De transiënte puls activeerde dus alleen de multivibrator.

Wanneer de vertraging van 10 ms is verstreken, en de toets nog steeds is ingedrukt, zal het anker van de roterende puls generator uiteindelijk de geactiveerde puls spoel passeren. Dit creëert een negatieve 10 volt puls naar de transformator (zie richting i pijl ) die de puls omzet in een puls van +30 volt en de Sharpener buis aanstuurt. Dit is de eigenlijke puls van een letter of de beginpuls van een alfanumerieke dubbele puls.

Aangezien de bias van het schermrooster van de Print buis niet langer negatief is, kan de Sharpener nu de Print buis activeren. Merk op dat nadat het anker de spoel is gepasseerd, de afnemende magnetische flux ook een stroom in de tegenovergestelde richting induceert, maar die puls wordt geblokkeerd door de drie diodes.

De geactiveerde Print buis bekrachtigd nu de Printer Magneet om de juiste letter af te drukken en de Trip Magneet voor de rotatie van de Timing Unit met nokkenschakelaars. De Repeat Nok ontkoppeld de anode van de Gate buis A-sectie. Dit om te voorkomen dat de multivibrator een volledige cyclus van pulsen aftasten voltooit, om zo stoorpulsen te voorkomen bij de contacten van de bewegende rotors in de Stepping Unit.

Cryptografische sterkte

Wanneer de specificaties van de machine bekend zijn bij de tegenstander (spionage of in beslag genomen), moet hij 8 rotors vinden uit een set van 13, wat 51.891.840 combinaties oplevert. Er zijn 1.663.200 manieren om 7 nokkenringen uit een set van 11 te combineren. Er zijn 2.821.109.907.456 manieren om 7 nokkenringen en 1 brede ring te plaatsen. Ten slotte zijn er 78.364.164.096 manieren om alle rotors en nokkenringen combinaties in te stellen tegenover de machine. De alfabet-ring, enkel een visuele referentie van de positie, wordt genegeerd. Dit geeft de tegenstander een totaal van 1,90³⁷ combinaties of een 124 bits sleutel.

Het uitproberen van alle mogelijke instellingen voor een 124 bits sleutel, een zogenaamde brute-force aanval, wordt met alle huidige en toekomstige computerkracht als onhaalbaar beschouwd. Cryptanalyse is echter meer dan sleutelgrootte, theoretische veiligheid en brute-force aanvallen. Crypto machines met vercijferingsrotors zijn kwetsbaar gebleken voor bepaalde soorten cryptanalytische aanvallen, uitgevoerd op snelle computers. Daarom wordt de KL-7 niet langer als veilig beschouwd. Desalniettemin zouden zelfs vandaag bekwame cryptanalisten met de huidige middelen nog steeds voor een enorme taak staan om een met de KL-7 vercijferd bericht te kraken, vooral wanneer ze slechts over een beperkt aantal berichten beschikken.

Het vercijferen van een groot aantal berichten met dezelfde sleutel is altijd een risico omdat de kans groter is dat berichten "in diepte" zijn, waardoor de cryptanalist meer statistische aanwijzingen krijgt over die specifieke sleutelinstelling. Ook bij de KL-7 werd het aantal berichten, vercijferd met dezelfde sleutelinstellingen, beperkt door compartimentering. Voor een specifieke dag werd, in plaats van één sleutellijst voor zeer veel gebruikers, verschillende sleutellijsten verdeeld naar verschillende echelons en eenheden, waardoor het gebruikt van een specifieke sleutel werd beperkt. Een bijkomende methode om "in diepte" berichten te beperken was om elk bericht te vercijferen met een unieke willekeurige startpositie van de rotors, de Message Rotor Alignment. Meer daarover in de berichtprocedures hieronder.

ADONIS en POLLUX Procedures voor Vercijferen en Ontcijferen

Er waren voor de KL-7 twee verschillende procedures, met de naam POLLUX (1950) voor low-level leger en de luchtmacht berichten, en ADONIS (1951) voor high-level berichten. Het verschil tussen de twee waren de set rotors en de methode om de startpositie van de rotors voor elk nieuw bericht te bepalen, de zogenaamde Message Rotor Alignment.

Elke ADONIS rotorset bestaat uit 12 (later 13) rotor kernen, 11 nokkenringen en één stationaire brede ring. Voor gebruik moet de KL-7 ingesteld worden volgens een sleutellijst. Die bevat alle instellingen voor elke dag van de maand, elke 24 uur geldig. Elke dagelijkse sleutellijst bepaalt de keuze van de rotors en hun locatie in de Cipher Unit, de instelling van de alfabet-ringen, het type nokkenringen en de instelling ervan op de hun toegewezen rotor kern. De rotor die voor de vierde positie is geselecteerd moet altijd zijn voorzien van de speciale stationaire brede ring, die ook in elke positie kan worden ingesteld. Deze brede ring voorkomt dat de vierde rotor beweegt.

Hieronder een voorbeeld van een ADONIS sleutellijst, in het formaat zoals gedocumenteerd in de gedeclassificeerde KAO-41C/TSEC. Meestal behield men de cipher unit met de rotors ingesteld volgens de sleutellijst van de vorige dag. Als men nog een bericht ontving dat de vorige dag was vercijferd kon de operator de huidige cipher unit snel van de rotor stepping unit verwijderen en vervangen door de cipher unit van de vorige dag.

Opmerking: u kunt de voorbeeldsleutel voor dag 31 op de KL-7 simulator instellen en het onderstaande voorbeeld van vercijfering uitvoeren om de procedure te ervaren zoals deze door de operators werd gebruikt. Houd er rekening mee dat de rotors van de simulator hun eigen bedrading hebben omdat de geheime bedrading van de echte rotors nooit is vrijgegeven en de bedrading van overgebleven rotors werd verwijderd.

Nadat alle klaargemaakte rotors in de Cipher Unit zijn geplaatst, worden de nieuwe instellingen gecontroleerd met de 36-45 letters check. Met de mode selector in de Plain mode worden alle rotors in de A-positie ingesteld. Vervolgens wordt de machine in Encipher mode gezet (sommige rotors zullen één stap bewegen). De karakters-teller wordt gereset en de letter "L" wordt 45 keer getypt. De laatste twee vercijferde groepen moeten overeenkomen met de 36-45 lettercontrole op de sleutellijst voor die dag.

De systeemindicator, die rechtsonder op de sleutel van die dag wordt weergegeven, bestond uit vijf cijfers (ADONIS) of vijf letters (POLLUX) en wordt voor en na het versleutelde bericht gebruikt om het systeem en de sleutel te identificeren.

Voor elk nieuw bericht moet de operator een nieuwe unieke en volledige willekeurige startpositie van de rotors gebruiken. De methode om die startpositie over te maken aan de ontvanger noemt men het Indicator System. De willekeurige startposities, Message Rotor Alignment genoemd, is zichtbaar door de kleine vensters van de cipher unit en zijn cruciaal voor de veiligheid van het bericht omdat het gebruik van dezelfde rotor posities voor meerdere berichten leidt tot patronen die door codebrekers kunnen worden uitgebuit.

Om een Message Rotor Alignment aan te maken, neemt de operator een eerder voorbereidde willekeurige groep van vijf letter, de Message Indicator genaamd (zie ook opmerking verderop). Voor ons voorbeeld gebruiken we de willekeurige Message Indicator "ELXNO".

1. Zet de KL7 Selector in Plain mode.
2. Stel “AAA-AAAA” in als rotor posities met de zeven Set Key drukknoppen vooraan de Cipher Unit.
3. Schakel naar Encipher mode (sommige rotors zullen één stap voortbewegen)
4. Vercijfer de Message Indicator "ELXNO". Het resultaat is de vercijferde indicator "BHLDO".
5. Schakel terug naar Plain mode.
6. Stel "BHL-DOBH" in als Message Rotor Alignment met hergebruik van de eerste twee letters op het einde. Gebruik hiervoor de zeven drukknoppen.
7. Schakel naar Encipher mode (sommige rotors zullen één stap voortbewegen), scheur de papieren tape af en reset de teller.
8. Vercijfer het voorbeeld bericht "TOP SECRET MESSAGE 123 TEST".

Elke onvolledige laatste groep moet worden aangevuld met één spatie en, indien nodig, gevolgd door voldoende willekeurige letters om die laatste codegroep te voltooien.

Hieronder de bekomen vercijferde tekst. Let wel, indien u deze tekst vercijferde met de KL-7 sim kan het resultaat gedeeltelijk verschillen als de omschakeling naar FIG en LET mode voor of na de spatie werd uitgevoerd.

Het volledige bericht omvat de systeem indicator, de uitgespelde Message Indicator (NAVO-alfabet), de vercijferde tekst en de herhaalde systeemindicator:

Het standaardformaat voor vercijferde berichten was de zogenaamde CODRESS, gedocumenteerd in de publicatie ACP 127 (niet geclassificeerd). In dergelijke berichten werden de volledige afzender, alle geadresseerden en veiligheidsclassificatie opgenomen in de versleutelde tekst. Deze berichten waren steeds aangeduid als niet geclassificeerd, hoewel de vercijferde groepen geheime informatie bevatten.

Hieronder ons voorbeeldbericht met het prioriteit pro-sign (hier Routine), routering-indicator(en) van de geadresseerde(n) en serienummer, opnieuw prioriteit met datum- en tijdgroep, het aantal groepen en tot slot het bericht tussen twee BT breaks.

De ontvanger heeft een KL-7 met dezelfde instellingen voor die specifieke dag in zijn sleutellijst. De systeemindicator "28604" in het ontvangen bericht identificeert het ADONIS cryptosysteem en de sleutel voor dit specifieke bericht. Hij gaat als volgt te werk:

1. Hij zet de KL7 Selector in Plain mode.
2. Hij stelt “AAA-AAAA” in als rotor posities met de zeven Set Key drukknoppen vooraan de cipher unit.
3. Hij schakelt naar Encipher mode en niet Decipher mode, want hij moet hetzelfde resultaat bekomen voor instelling van de rotors.
4. Hij vercijfert de Message Indicator "ELXNO" om de originele "BHLDO" Message Rotor Alignment van de verzender te bekomen.
5. Hij schakelt terug naar Plain mode.
6. Hij stelt "BHL-DOBH" in als Message Rotor Alignment, ook hier weer met hergebruik van de eerste twee letters op het einde.
7. Hij schakelt naar Decipher mode en ontcijferd de tekst "GOATJ ZPFJZ RGDET FKCSB TCMTD XTQLP" om het originele bericht te bekomen.

In bijlage A van het KL-7 simulator help bestand vindt u twee fascinerende vercijferde trainingsberichten, gerelateerd aan de Cubaanse rakettencrisis, om de ontcijferingsprocedure te oefenen. De voorbeelden gebruiken de KAO-41C/TSEC-procedure en voorbeeldsleutel zoals hier beschreven.

Een groot aantal willekeurige vijf-letter Message Indicators werd op voorhand aangemaakt. Een ongebruikte KL-7 werd geladen met willekeurig gekozen rotor-instelling die nooit in een bestaande sleutellijst werden gebruikt. Vervolgens werden alle rotors in een willekeurige startpositie gezet en de machine in de Encipher-mode geschakeld. Er werd een groot aantal willekeurige woorden of letters getypt. De KL-7 drukte hierdoor een groot aantal willekeurige groepen af op de papieren strook. De operator gebruikte die groepen later als Message Indicators om voor elk nieuw bericht een andere willekeurige Message Rotor Alignment te genereren. Om hergebruik te voorkomen werd elke Message Indicator slechts één keer gebruikt, afgescheurd van de papierstrook en op het bijbehorende berichtformulier geplakt.

De POLLUX rotor set bestaat slechts uit 8 rotors, 7 nokkenringen en één stationaire brede ring. De POLLUX procedure gebruikte alleen letters i.p.v. cijfers als systeemindicator op de sleutellijst en de 36-45 letters controle wordt uitgevoerd met de letter "A" in plaats van de letter "L" bij ADONIS. De POLLUX procedure maakt ook gebruik van een willekeurige vijf-letter Message Indicator, maar schrijft voor om de willekeurige Message Indicator rechtstreeks in te stellen als Rotor Message Alignment, in plaats van de Message Indicator te vercijferen. In de officiële documenten staat de opmerking "niet vercijferen met enkel dit systeem. Dit systeem geeft de effectieve indicator in klare tekst" en men verwijst vervolgens naar onbekende aanvullende instructies. Verschillende methodes om de Message Rotor Alignment veilig over te brengen zijn mogelijk.

Ontwikkeling van de KL-7

ASA 1945 - 1976

NSA Est. 1952

Bij de ontwikkeling van de KL-7 waren verschillende organisaties betrokken. De Signals Intelligence Service (SIS), opgericht in 1929 als onderdeel van het Army Signal Corps, was verantwoordelijk voor cryptoanalyse onder leiding van de gerenommeerde cryptoloog William F. Friedman. In maart 1943 werd de SIS hernoemt tot Signal Security Service (SSS) en in juli 1943 nogmaals hernoemt tot Signal Security Agency (SSA). Hun opvolger, het Army Security Agency (ASA), werd in september 1945 opgericht en bestond tot eind 1976.

In 1949 werd het Armed Forces Security Agency (AFSA) opgericht om Communications Security (COMSEC) en Communications Intelligence (COMINT) samen te voegen. Willliam Friedman leidde de cryptologische afdeling. AFSA gaf de machine zijn initiële naam AFSAM-7. De verantwoordelijkheid en middelen van AFSA waren echter versnipperd over verschillende militaire en civiele diensten. Dit leidde in 1952 uiteindelijk tot oprichting van zijn opvolger, het National Security Agency (NSA), met Friedman als hoofdcryptoloog. Bij de ontwikkeling van de KL-7 waren dus ASA, AFSA en NSA betrokken.

De oorsprong van de KL-7 ligt in de Tweede Wereldoorlog toen de U.S. Army SIGABA rotor crypto machine, door de Navy ECM (Electric Cipher Machine) genoemd, en de SIGABA CCM (Combined Cipher Machines) een nieuwe standaard hadden gezet voor veilige communicatie op hoog niveau. Op tactisch niveau werd de lichtgewicht mechanische M-209 veel gebruikt. Tegen het einde van de oorlog werd de M-209 niet langer als veilig beschouwd en het leger had een veilige lichtgewicht crypto machine nodig die de M-209 kon vervangen, maar die cryptografisch even krachtig zou zijn als de SIGABA.

De U.S. Navy was ook op zoek naar een kleinere crypto machine met de kwaliteiten van de ECM, met de nadruk op gewichtsbesparing. In maart 1945 verzocht het hoofdkwartier van het leger de Signal Security Agency (SSA), kort daarna omgedoopt tot de Army Security Agency (ASA), die het onderzoek startte. Ondertussen was de op het AJAX crypto-principe gebaseerde CCM, gebruikt door de V.S. en het Verenigd Koninkrijk, verouderd en aan vervanging toe.

Het project kreeg de naam MX-507 en ASA zag het als een onderzoeksproject op lange termijn. De ASA-onderzoekers kozen al snel voor een op rotor gebaseerde machine. Een ontwerp met 36-pins rotors kwam op de voorgrond. Ze moesten ook een volledig nieuw lichtgewicht printsysteem ontwerpen omdat de nieuwe machine offline moest werken en de berichten op papier moest kunnen afdrukken. Uiteindelijk waren ze in staat om een printersysteem terug te brengen tot een kwart van de oorspronkelijke grootte en gewicht.

ASA besloot een nieuw cryptografisch principe genaamd re-entry of re-flexing toe te passen. Het idee was om delen van de vercijferings-uitgang te nemen en terug in het vercijferings-proces in te voeren en het opnieuw te vercijferen. Het systeem werd in 1940 bedacht door cryptoanalist Albert W. Small die er in 1944 een patent voor indiende. Zijn patent was echter onder een patentbureau geheimhoudingsbevel geplaatst, waardoor uiteindelijk een patent-conflict ontstond in 1957.

De rotors waren een doorontwikkeling van de vroege rotors uit de Tweede Wereldoorlog. De Blue Rotor, gebruikt tot eind 1950s, was een vrij grote standaard Hebern-type 26-pins rotor, eenvoudig en robuust. De regelmatige herbedrading van die rotors, nodig om veiligheidsredenen, was complex en tijdrovend. Een aangepast versie van de Blue Rotor, genaamd White Rotor, kreeg een alfabetring en nokkenring.

De U.S Navy ontwikkeld voor hun opvolger van de CCM een kleinere Hebern-type 26-pins rotor, aangeduid als Yellow Rotor. Er was ook een studie om bedrukte rotors te gebruiken waarbij de verbindingen geëtst werden op de rotor, maar dat project eindigde in 1953 en werd uiteindelijk stopgezet.

In 1949 werd de Armed Forces Security Agency (AFSA) opgericht. Het was de eerste Amerikaanse centrale cryptologische organisatie, en een van hun doelstellingen was om te voorzien in standaardisatie van beveiligde communicatieapparatuur en een algemeen beleid voor crypto-apparatuur te bepalen. Het onderzoek van de ASA werd in december 1949 overgedragen aan AFSA. De MX-507 werd omgedoopt tot AFSAM-7, wat staat voor Armed Forces Security Agency Machine No 7

Na een reeks cryptologische studies, reeds gestart in 1946, besloot AFSA echter om een nieuwe 36-pins Red Rotor met draaibare alfabetringen en nokkenringen te gebruiken als standaard rotor voor de AFSAM-7 en het AFSAM-9 teletype crypto machine. De Red Rotor had echter problemen met toleranties bij het kunststof gietproces en contactproblemen. De rotor gebruikte contacten van berylliumkoper, waarvan deeltjes afsleten en veranderden in schurend niet-geleidend koperoxide, dat zowel de slijtage nog verergerde als contactproblemen veroorzaakte.

* In 1946 startte een externe studie naar de problemen met de Red Rotor. Tests met 200 contactmaterialen vonden geen beter materiaal dan berylliumkoper en de kunststof van de Red Rotor bleek nog steeds het meest geschikt. Na meer aanpassingen en verbeteringen werd de Red Rotor geaccepteerd maar de contactproblemen bleven aanhouden. Het is belangrijk te weten dat de stofdeeltjes van berylliumkoper toxisch zijn en de longziekte berylliose kunnen veroorzaken. Het inademen van de stofdeeltjes moet daarom strikt vermeden worden.

* Na tien jaar onderzoek en $1.250.000 kwam men tot de Orange Rotor. Eén van de verbeteringen was de draaibare alphabet ring, instelbaar door indrukken en draaien, zonder van de rotor los te maken. Productie van de Orange Rotor startte in 1956 en deze werd de standaard 36-pins rotor, ook voor de KL-47B en KW-9. De rotors werden ontwikkeld en geproduceerd bij Molded Insulation Co, Minneapolis-Honeywell Regulator Co en American Phenolic Corp.

Ondertussen hadden de Verenigde Staten en hun bondgenoten in april 1949 de Noord-Atlantische Verdragsorganisatie of NAVO gevormd, en de verslechterende betrekkingen met de Sovjet-Unie leidden tot een grimmige Koude Oorlog. Veilige communicatie tussen de NAVO-leden was een belangrijk onderdeel van het maken van een front tegen de USSR. Een extra uitdaging waarmee AFSA werd geconfronteerd was om voor hun eigen leger een machine te ontwerpen die ook onder hun NAVO-bondgenoten kon worden verspreid, zonder essentiële geheime cryptotechnologie te onthullen die mogelijk in Sovjethanden zou kunnen vallen, hetzij rechtstreeks, hetzij door infiltratie bij NAVO-leden.

Met zo'n grote organisatie als de NAVO was het meer dan waarschijnlijk dat de machine of zijn specificaties vroeg of laat Russische bodem zou bereiken. Het ontwerp moest verreweg elke mogelijke cryptoanalytische aanval door Sovjet-codebrekers weerstaan, zelfs als de technische details van de machine werden onthuld. De veiligheid van de machine moest uitsluitend afhangen van de geheimhouding van de sleutelinstellingen, waarbij Kerckhoff’s bekende wet inzake cryptografie werd nageleefd.

In september 1950 demonstreerde AFSA een testversie. Het uiteindelijke ontwerp gebruikte acht 36-pins rotors, een re-entry van tien rotorsignalen en complexe onregelmatig stappen van de rotors, elektrisch gestuurd door nokkenringen op de rotors. De problemen met de printer timing en het schakelsysteem werden opgelost door een slim ontwerp met elektronenbuizen, waardoor de AFSAM-7 de eerste tactische crypto machine ooit was die elektronica gebruikte.

De AFSAM-7 werd goedgekeurd en het leger mocht prototypes bouwen. In december 1950 verklaarde het leger de AFSAM-7 gereed voor productie. De machine werd de eerste standaard crypto machine in de Amerikaanse strijdkrachten. Het cryptosysteem werd POLLUX genoemd. Er werden aannemers geselecteerd en bedienings- en onderhoudshandleidingen opgesteld. In februari 1951 werden contracten getekend om 25.000 AFSAM-7's te produceren aan een tempo van 5.000 per jaar. De eerste reparatie- en onderhoudscursus voor leger- en luchtmachtpersoneel was gepland in september 1951. Door problemen met gereedschap en tekorten aan materiaal werd de levering van de AFSAM-7 echter uitgesteld tot juni 1952 en vervolgens nog eens uitgesteld tot januari 1953.

In 1951 werd het BRUTUS crypto principe voorgesteld als vervanging voor het AJAX principe, gebruikt in de CCM. Het BRUTUS stepping systeem had onregelmatige bewegende rotors waarbij rotors 2 en 6 in tegengestelde richting draaiden, en verschilde van de POLLUX stepping logica. BRUTUS gebruikte zeven 26-pins rotors uit een set van tien, met verwijderbare nokkenringen en alfabetringen. Het aantal inkepingen op de nokkenringen moest 7, 9, 11, 15, 17 of 19 zijn (co-priemgetallen). Ondertussen had de Navy haar eigen machine ontwikkeld, initieel Portable Cipher Machine (PCM) genoemd en later omgedoopt tot AFSAM-47. Ze hadden het BRUTUS principe al eerder overgenomen voor hun AFSAM-47 maar de productie, gepland voor eind 1950, liep al vertraging op.

Het leestekensysteem van de Britse TYPEX crypto machine was niet standaard en een gecombineerd Amerikaans-Brits cryptosysteem was daarom onmogelijk totdat de TYPEX werd vervangen. De CCM Replacement's Working Party stelde een leestekensysteem voor gecombineerd gebruik voor, om compatibiliteit te bereiken tussen de AFSAM-7, AFSAM-47, de Britse SINGLET en andere Britse en Amerikaanse crypto machines. Dit omvatte de spatiebalk om mee te liften op de letter Z, schakelen naar cijfers via J, en schakelen naar letters via V. Het ontwerp uit van de AFSAM-47 gebruikte in 1951 echter de acht tekens - ( ) / : ? , . en was alleen compatibel met de Britse SINGLET.

In december 1952 besprak de U.S. Office of Communications Security Conference de vervanging van de CCM. Deelnemers waren onder meer de U.S. Army, Navy, Air Force en de cryptologen William Friendman en Albert Small. Ondertussen gebruikten de Britten het oorspronkelijke POLLUX principe in plaats van ADONIS. POLLUX was technisch identiek aan ADONIS maar ADONIS zond de Message Indicator (i.e. rotor startposities) echter in vercijferde vorm over aan de ontvanger, en POLLUX gebruikte een minder veilige methode. De vraag rees of ze misschien niets moesten zeggen tegen de Britten over POLLUX niet adequaat en ADONIS veiliger.

Ondertussen bleef de productie van de Navy AFSAM-47 vertragen en werd de veiligheid van BRUTUS in twijfel getrokken. Een voorstel was om de veiligheid van de BRUTUS met zijn 26-pins rotors te verbeteren door een stekkerbord toe te voegen. Hoewel dit BRUTUS in theorie veiliger zou kunnen maken dan ADONIS, was de AFSAM-7 al ontwikkeld op basis van ADONIS en in productie bij Burroughs Corporation. De op BRUTUS gebaseerde Navy AFSAM-47, die gebouwd werd door Teletype Corporation en onderaannemers, liep twee jaar achter. Het leger en de luchtmacht gaven de voorkeur aan de AFSAM-7, die begin 1955 beschikbaar kon zijn voor gecombineerd en NAVO-gebruik. Het gebruik van een stekkerbord voor de AFSAM-7 werd ook kort besproken maar William Friedman gaf aan dat operators het idee sterk afkeurden omdat het instellen van een stekkerbord foutgevoelig was en het ook problemen veroorzaakt wanneer een bericht van de vorige dag werd ontvangen.

Op de lange termijn zou de AFSAM-7 met 36-pins rotors veiliger zijn dan de Navy AFSAM-47 met 26-pins rotors omdat de AFSAM-7 langer bestand was tegen cryptoanalyse dan de AFSAM-47. Volgens William Friedman waren zowel de Amerikaanse als Brits cryptologen tegen het gebruik van BRUTUS voor de AFSAM-47. Albert Small gaf ook de voorkeur aan het ADONIS principe, maar de U.S. Navy stond erop om de productie van de AFSAM-47 voort te zetten met het BRUTUS principe. Hoewel de Britten de voorkeur gaven aan BRUTUS, primeerde gebruiksgemak, de productiekosten en de snelle vervanging.

Ze waren het er officieel over eens dat de SIGABA CCM machines in de VS en het VK, die het minder veilige AJAX principe gebruikten, dringend moesten worden vervangen omdat alle cryptoanalytische aanvallen die op AJAX werkten, ook werkten op de CSP 2200, een aangepaste SIGABA ECM Mark II. Friedman maakte duidelijk dat ADONIS en AFSAM-7 het antwoord waren op het CCM probleem. Ondertussen waren tests aan de gang met een aangepaste AFSAM-47B met 36-pins rotors, compatibel met ADONIS, die al 100 uren foutloos draaide met de 47-printer. De productie van de AFSAM-47B liep echter minstens twee jaar achter op de productie van de AFSAM-47.

De Joint Chiefs of Staff waren van mening dat de vervanging van CCM door BRUTUS moest worden opgeschort totdat de service tests van de AFSAM-7 waren voltooid. De Navy stond erop om de AFSAM-47 met BRUTUS te houden, en af te wachten of de AFSAM-7 ADONIS tests en productie zouden slagen of mislukken, alvorens de AFSAM-47 om te bouwen tot AFSAM-47B om ADONIS met 36-pins rotors te accepteren.

In november 1953 was het Britse deel van de COMSEC conferentie, die de veiligheid van crypto apparatuur beoordeelde, geen voorstander van POLLUX met onvercijferd Message Indicators, aangezien dit het risico op in-depth berichten en cryptoanalyse van de sleutelinstellingen vergrootte, zeker bij grote berichtenvolumes. ADONIS werd daarentegen minstens voor de volgende tien jaar als veilig beschouwd voor alle classificaties, mits goede operationele normen werden toegepast, terwijl Amerikaanse cryptologen de machine zelfs voor de komende twintig jaar als veilig beschouwden. De Britten zagen de AFSAM-47 met BRUTUS principe daarentegen nog slechts vijf jaar als veilig. Zij raadden ook aan om de Britse CCM zo snel mogelijk te vervangen, aangezien die binnen drie jaar als onveilig werd beschouwd. De Britse TYPEX II en TYPEX Mk 22 bleven de volgende vijf jaar veilig.

De AFSAM-7, die de voorkeur van NSA had, was uiteindelijk een succes en het ADONIS crypto-principe werd ook geselecteerd voor de Navy AFSAM-47B. De AFSAM-7 werd door NSA geïntroduceerd in de Amerikaanse strijdkrachten en er werden ook machines aangekocht door het Central Intelligence Agency (CIA) en het Federal Bureau of Investigation (FBI). De AFSAM-7 kon elke cryptoanalytische aanval weerstaan op het moment van zijn introductie. In 1955 werd de AFSAM-7 volgens de nieuwe nomenclatuur voor crypto-apparatuur omgedoopt tot TSEC / KL-7. Voor de KL-7 is een Baudot tape-lezer genaamd TSEC/HL-1 ontwikkeld, waarmee de KL-7 vijf-bits ponsbanden, zoals ontvangen van standaard teleprinters, rechtstreeks kon lezen en verwerken. Daarvoor werd het KL-7 toetsenbord verwijderd en de KLX-7 Keyboard Adaptor gemonteerd om de HL-1 met de KL-7 te verbinden. De U.S. Navy AFSAM-47B werd later hernoemd in TSEC/KL-47. Deze machine was cryptografisch compatibel met de KL-7. Afzonderlijke componenten van de KL-7 en KL-47 werden gemaakt door verschillende door de Amerikaanse overheid gecontracteerde bedrijven. Na de laatste montage op verschillende locaties werden de machines eigendom van de NSA en werden ze verdeeld binnen de VS. Hoewel cryptografisch compatibel met de KL-7, had de KL-47 nog steeds het uitgebreide leestekensysteem, terwijl de KL-7 het beperkte systeem met enkel cijfers had. Om fouten te voorkomen bij ontcijfering moesten bij elk bericht, verzonden van een KL-47 naar een KL-7, de leestekens worden uitgespeld of weglaten. In 1957 vertelde Boris Hagelin, oprichter van de Zwitserse firma Crypto AG, aan NSA cryptoloog William Friedman dat hij in 1953 een patent-aanvraag had ingediend voor het re-entry principe. Hagelin's U.S patent nr. 2.802.047 werd in 1957 toegekend en was in strijd met het patent van Albert Small, die op aandringen van William Friedman in 1944 zijn patent had aangevraagd. Bovendien had Small in 1956 de declassificatie gevraagd van zijn lopende patentaanvraag, nog steeds onder geheimhoudingsbevel. De kwestie van conflicterende patenten moest worden opgelost. De NSA vreesde dat gevoelige informatie zou worden onthuld en gaf er de voorkeur aan Albert Small's lopende aanvraag niet openbaar te maken als hij geen juridische claims voor schadevergoeding zou verwerven. Een andere optie was om alleen de ongeclassificeerde delen van de patenten vrij te geven. Uiteindelijk werd Albert Small's Patent 2.984.700 toegekend in 1961. Crypto AG gebruikte het re-entry-principe nadien ook in hun HX-63, twaalf jaar na de introductie van de AFSAM-7.

U.S. Navy AFSAM-47B Foto NSA - National Cryptologic Museum & Notice

TEMPEST problemen TEMPEST, het afschermen van ongewenste elektromagnetische straling om afluisteren te verhinderen, bevond zich nog in een vroeg stadium van onderzoek toen de KL-7 werd ontwikkeld. Hoewel de ingenieurs van Bell het risico van ongewenste straling al in 1943 ontdekten, bleven de aanvankelijke pogingen om deze signalen te elimineren beperkt tot filters op de voeding en zoveel mogelijk afschermen. De eerste doorbraak kwam in 1956 met de introductie van schakelingen met transistors op lage spanning, maar dit was vier jaar na de introductie van de KL-7, en de eerste uitgebreide TEMPEST voorschriften werden pas in 1958 opgesteld. De KL-7 heeft een radio interference filter tussen de externe voeding en de elektronica, maar veel elektrische contacten en spoelen kunnen nog steeds een bron van ongewenste signalen zijn. De NSA voerde in 1955 een studie uit om te onderzoeken of de spoel die de printhamer activeert signalen uitzond die konden onderschept en gelezen worden door de tegenstander. Die signalen waren tot op zo'n 9 meter van de KL-7 waarneembaar. Analyse van opgenomen signalen tijdens het ontcijferen van een bericht op de KL-7 toonde aan dat het meten van de intervallen tussen de pulsen van de printerhamer-spoel, en het kennen van de volgorde van de letters op de printtrommel, het lezen van de klare tekst mogelijk maakte. Variaties in motorsnelheid tussen de pulsen kon het meten van de puls-intervallen bemoeilijken, maar andere signalen, uitgestraald tot op dezelfde afstand, konden die variaties in motorsnelheid bepalen, waardoor het reconstrueren van de leesbare tekst veel gemakkelijker werd. De onderzoekers vonden ook een correlatie tussen het aantal rotors dat stapte en de afwijkingen in snelheid van de printtrommel. Zie ook NSA radiation study KL-7 . De KL-7 bleef in gebruik zonder bijkomende technische wijzigingen om ongewenste straling te beperken, maar de TEMPEST voorschriften van 1958 adviseerden ongetwijfeld om de KL-7 enkel te gebruiken op locaties waar onderschepping vanop korte afstand onmogelijk was. Desondanks kan ongewenste straling onverwacht meeliften op andere apparatuur en onderschepping op grotere afstanden mogelijk maken, zoals te lezen op de TEMPEST pagina.

De KL-7 in dienst

De KL-7 was aanvankelijk alleen bedoeld voor het Amerikaanse leger, Air Force, Navy, FBI en CIA, maar tijdens de Communications Security Conference van 1953 in Londen stelde de NSA voor om het ADONIS crypto-principe te delen met hun bondgenoten van de Noord-Atlantische Verdragsorganisatie (NAVO). Het doel was verbeteren van communicatieveiligheid en interoperabiliteit, en de minder veilige Combined Cipher Machine (CCM) te vervangen door de AFSAM-7.

U.S. ARMY

U.S. AIR FORCE

U.S. NAVY

FBI

CIA

NAVO

Van 1951 tot 1954 werden 6547 AFSAM-7 aangekocht door Army Security Agency (ASA). Eens alle machines geleverd zouden ze de minder veilige M-209 vervangen. De FBI plaatste een order van $258.900 voor 120 AFSAM-7's, 120 extra Office Cases à $100, 120 AFSAM-207 Cipher Units (i.e. KLK-7/TSEC) à $50, 250 sets Rotors voor snelle dagelijkse wissel sleutelinstellingen, 5 reserve AFSAM-107 Stepping Units (i.e. KLA-7/TSEC), 5 reserve AC Power Converters à $ 25, en verbruiksartikelen zoals papiertape en inktlinten. Tegen 1953 waren de kosten voor de FBI echter opgelopen tot $ 299.232 ($3.365.084 in huidig 2022) als gevolg van stijgende productiekosten.

Aanvankelijk ontving ASA 650 AFSAM-7's waarvan 120 voor de FBI. Die werden geleidelijk geleverd, twee per FBI kantoor, en ondertussen werden de twintig kantoren met het grootste berichtenvolume uitgerust met AFSAM-7's in bruikleen van NSA. Het FBI personeel werd door NSA getraind in het gebruik van de AFSAM-7. In 1954 ontving de CIA haar eerste vier AFSAM-7 voor lokale testen, maar inzet van de machines te velde begon pas het volgende jaar.

In 1955 waren alle FBI kantoren, Quantico, het White House Signal Detachment (WHSD), de regeringszetel en president Dwight Eisenhower's Air Force One uitgerust met de AFSAM-7. De vroege AFSAM-7 versies hadden echter verschillende technische problemen. In april 1954 ontving de directeur van de NSA een lijst met tekortkomingen, genoteerd door de Chief Army Field Forces tijdens testen. Om aan de prestatienormen te voldoen, verzocht ASA om aanpassing van in totaal 2339 AFSAM-7's van de 1e, 2e en 3e versies, op dat moment in opgeslagen in magazijnen. Deze werden de volgende maand teruggestuurd naar de Burroughs Corporation. Toen de tweede zending bij ASA aankwam werd ontdekt dat 615 van de 1400 reeds geleverd AFSAM-7's modificaties vereisten, en machines van het Witte Huis, ASA Europe en ASA Pacific moesten worden vervangen door aangepaste versies.

In 1954 keurde de U.S. Joint Chiefs of Staff het voorstel goed om de NAVO te voorzien van de AFSAM-7. Het plan was om de machine medio 1956 op medium en hoog niveau te introduceren. De NSA erkende dat de AFSAM-7, of reproducties met hetzelfde cryptografische principe, uiteindelijk ook hun weg zouden vinden naar niet-militair gebruik in die landen, of misschien zelfs in Sovjet handen terechtkwamen. De NSA had er vertrouwen in dat de AFSAM-7 veilig was tegen elke poging van de Sovjets om de berichten te ontcijferen, zelfs wanner de cryptografische principes en specificaties gecompromitteerd waren. De KL-7 was daarom bij zijn introductie gecertificeerd voor Top Secret berichten.

Ondertussen werd een nieuwe Britse machine ontwikkeld met dezelfde cryptografische principes als de AFSAM-7 ter vervanging van de verouderde CCM (LUCIFER), de Britse CCM/Typex die compatibel was met de Amerikaanse CCM/SIGABA. De nieuwe BID/60 SINGLET toonde vele gelijkenissen met de KL-7 en gebruikte identieke rotors, maar werd echter niet verwacht in productie te zijn vóór 1960. De VS besliste om 3.500 stuks van de AFSAM-7 aan de Britten te leveren en 3.000 stuks aan andere NAVO-landen. Deze machines waren in echter in bruikleen en bleven eigendom van de NSA.

Begin 1955 besliste de Permanente Groep van het Noord-Atlantisch Militair Comité (NAMC), dat beleidsrichtlijnen geeft, om de AFSAM-7 te leveren aan de Supreme Allied Commander Europe (SACEUR) voor verdere verdeling aan alle NAVO leden. Streefdatum voor vervanging van de CCM crypto machine door de AFSAM-7 was 1 juli 1956. Ondertussen werd de AFSAM-7 hernoemt tot TSEC/KL-7. Het U.S. Army Security Agency Europe stelde in 1955 ook twee militaire instructeurs ter beschikking van de NAVO. Zij hielpen bij de opleiding van alle NAVO personeel dat werd aangeduid voor de herstelling en het onderhoud van de KL-7. Diegenen die de cursus volgden moesten gekwalificeerd zijn als technicus teletype machines en over de juiste veiligheidsmachtigingen beschikken. Ook basiskennis van elektronica was gewenst.

HMS Eagle vliegdekschip nam deel aan NAVO oefeningen info Foto Royal Navy MOD

* In september 1955 maakte de NAMC een lijst van te levering KL-7s. De toen toegewezen aantallen waren voor België 156, Denemarken (inclusief Groenland en Faeröer) 158, Frankrijk 711 (inclusief de Commander Biscay Atlantic sub-area en de Commander Moroccan Atlantic sub-area), Griekenland 200, Italië 603, Luxemburg 15, Nederland 239, Noorwegen 169, Portugal (inclusief Commander Continental Portugal en de Island Commanders van de Azoren en Madeira) 168. In het Ministerie van Defensie van elk land ontvingen de departementen Leger, Marine en Luchtmacht elk 4 KL-7s, en de opperbevelhebbers 12 KL-7s.

In de Allied Headquarters, de HQ Commanders In Chief ontvingen 12 KL-7s. De Allied Land Commands, Allied Army Groups & Tactical Air Forces, en de Armies & Tactical Air Forces ontvingen elk 8 KL-7s. De Army Corps & Air Divisions ontvingen 6 KL-7s, de Army Division, Air Force Eskaders, en Wing Groups 3 KL-7s. De onafhankelijke brigades 2, de National District Commands 2, de grote Fleet Bases 4, Island Commands 3, Patrol Force Commanders en Flag Officers elk 2, en de Naval en Maritime Air Bases 3. De oceaan-gaande vliegdekschepen, slagschepen en kruisers elke 2, destroyers, destroyer escortes, duikboten en de kust patrouille boten elk 1 KL-7. Tijdelijke of alternative Naval of Maritime Air bases ontvingen 2 KL-7s. Zie Allocaties 1955 . Weet dat 3.500 machines al in 1954 waren toegewezen aan de Britten. De volgende jaren werden nog meer KL-7s verdeeld aan bijkomende landen, departementen en militaire echelons, met de toewijzingen van 1965 als laatst gekende. Zie Allocaties 1965 .

In 1956 besloot de NAVO om de TSEC/HL-1 tape reader en KLX-7 keyboard adaptor te bestellen om het toegenomen volume van vercijferde berichten te verwerken. De NAVO leden moest hun benodigde voorraad reserveonderdelen voor de KL-7 bepalen en konden ook een kit met de gebruikelijke reserveonderdelen bestellen voor de prijs van $150 per machine. De reserveonderdelen en kits werden geleidelijk geleverd tussen 1957 en 1960.

CIA's Operations and Training Division plande de AFSAM-7 voor mobile message centers in 1956. Geluidsproblemen werden opgelost met een geluiddichte container en in 1957 was een keyboard adaptor beschikbaar. Dat jaar bezocht O&T-personeel de NSA om de TSEC/HL-1 tape-lezer te leren kennen die geperforeerde tapes kon verwerken. De HL-1 werd nadien in bruikleen geïnstalleerd in het CIA Signal Center.

In 1957 stemde de NAVO ermee in om de KL-7 te gebruiken voor tweede niveau NAVO berichten, en ook voor eerste niveau NAVO communicatie met ADONIS sleutellijsten ter vervanging van het Typex (SIMPLEX) berichtenverkeer dat de Typex II met SIMPLEX pads gebruikte. Dit akkoord omvatte ook de NAVO leden hun Ministeries van Defensie en Buitenlandse Zaken, hun ambassades in Parijs en Washington en hun Nationale Militaire Vertegenwoordiger in Washington. In 1958 werd het gebruik van de KL-7 uitgebreid uit tot mijnenvegers, snelle patrouilleboten en long-range maritieme vliegtuigen.

NAVO LIDSTATEN IN 1957		BUITEN NAVO

Buiten de Verenigde Staten werd de KL-7 gebruikt door Australië, België, Canada, Denemarken, Duitse Bondsrepubliek (voormalige West-Duitsland), Engeland, Frankrijk, Griekenland, Italië, Luxemburg, Nederland, Noorwegen, Nieuw-Zeeland, Portugal en Turkije. De KL-7 was buiten de NAVO ook in bruikleen bij Zuid-Korea, Zuid-Vietnam en Nationalistisch China.

Enige politieke duiding: Zuid-Vietnam, officieel de Republiek Vietnam, bestond van 1955 tot de Noord-Vietnamese overwinning in 1975 en vorming van de huidige Socialistische Republiek Vietnam. Zuid-Korea, officieel Republiek Korea, werd in 1948 gevormd met de verdeling van het Koreaanse schiereiland in twee politieke entiteiten langs de 38e breedtegraad. Het VS-gesteunde Zuid-Korea en het Sovjet-gesteunde Noord-Korea, officieel de Democratische Volksrepubliek Korea. De Republiek China, soms Nationalistisch China genoemd, werd in 1912 opgericht door de Kwomintang. Na de communistische machtsovername in 1949 trok de Kwomintang zich terug in Taiwan, sindsdien Republiek China genoemd, wat tot vandaag wordt betwist door de Volksrepubliek China.

In 1958 was de prijs per KL-7 in totaal $1458. Dit omvatte de KLB-7 basis aan $814, KLA-7 stepping unit $328, KLK-7 cipher unit $80, CE87054 Carrying Case $161, CE87066 AC Power Converter $75 en een set rotors $100. Een volledige KL-7 zou ongeveer $15,748 kosten indien omgerekend naar huidig 2024.

De uitbreiding van het gebruik van de KL-7 werd besproken, maar NAVO-lid Canada wees erop dat de KL-7 door problemen met de pulsgenerator nog niet 100% betrouwbaar was en een back-up met codeboeken nodig was. De KL-7 werd ook gebruikt op onderzeeërs van NAVO-leden en in 1959 keurde de NAVO de Basic Submarine Code goed als back-up systeem voor de KL-7. De code, op zichzelf niet veilig genoeg, moest worden gebruikt in combinatie met letter one-time pads. In december 1959 gaf de NAVO toestemming voor het gebruik van KL-7 ADONIS voor eerste niveau militair en diplomatiek verkeer. Tegen 1966 waren er ongeveer 25.000 KL-7 geproduceerd voor de VS en hun bondgenoten.

Toen Frankrijk in 1966 NAVO's militaire structuur verliet, had de NAVO een apart cryptosysteem nodig had om Frankrijk uit te sluiten van de meest gevoelige communicatie. Aanvankelijk werden twee nieuwe KL-7 ADONIS sleutellijsten en een nieuwe set rotors met andere bedrading geïntroduceerd. De NAVO bleef wel ADONIS KL-7 COSMIC TOP SECRET sleutellijsten verdelen aan Frankrijk maar introduceerde afzonderlijke sleutellijsten waarvan de Fransen werden uitgesloten. De KL-7 sleutellijsten voor General Small Ships, de Maritime Patrol Aircraft, Atlantic Channel North Sea en Baltic Area bleven beschikbaar voor Frankrijk.

De technici mochten de rotors niet van pin tot pin testen en kregen orders om een defecte rotor op een grote geleidende plaat te plaatsen die in één keer contact maakte met alle pinnen, en vervolgens de verbinding op elke pin aan de andere kant te controleren met een Ohm-meter. Zo kon de technicus zien of er een draad gebroken was, maar wist hij niet met welke pin deze aan de andere kant overeenkwam, want de bedrading was geheim. Ondanks het veelvuldig gebruik was de KL-7 niet de meest geliefde machine. Bij het opstarten hebben de elektronenbuizen 16 seconden nodig om op te warmen voordat men op het toetsenbord kan typen, omdat de timing van de printer wordt geregeld door de elektronica. De KL-7 en de motor-generator hebben ook een duidelijke akoestische signatuur, en de machine was ook berucht vanwege de regelmatige contactproblemen, veroorzaakt door het toetsenbord en de rotors. De operator moest dikwijls stevig op de toetsen drukken om contact te maken en de machine aan de praat te houden, waardoor hij geen snelheid kon aanhouden bij het typen. Bij vuile contacten kon de machine volledig stoppen, de zogenaamde dead-rove. Om die contactproblemen te voorkomen, of op te lossen, moesten de contacten van alle rotors en het toetsenbord regelmatig en heel zorgvuldig worden schoongemaakt. In Plain mode zijn er slechts twee contactpunten vanaf een toets tot aan de puls spoel. In Encipher of Decipher mode zijn er 13 contactpunten en nog twee extra contactpunten wanneer de FIG of LET toets wordt gebruikt. Bovendien komen bij elke passage via de re-entry bedrading telkens 9 extra contactpunten bij door de rotors. In totaal moeten bij gebruik van alle toetsen minstens 472 contacten feilloos werken om de beruchte dead-rove te voorkomen. Meer informatie daarover in de Selector sectie.

Operator typt op de KL-7 met HL-1 tape-lezer links van hem. Foto NSA - COMSEC Analysis SE Asia 1970. Notice

Er waren incidenten waarbij een KL-7 of KL-47 werd gecompromitteerd. Een bekend incident was de aanval op USS Pueblo door Noord-Korea in 1968. Officieel was het schip een AGER-2 (Auxiliary General Environmental Research). In werkelijkheid was het schip volgepropt met SIGINT (Signals Intelligence) en ELINT (Electronic Intelligence) apparatuur om Noord-Koreaanse en Sovjet-communicatie af te luisteren. De Amerikaanse marine stopte onmiddellijk alle communicatie met de KL-47 totdat de NSA nieuwe sleutellijsten had verspreid. De machine zelf was ontworpen om cryptoanalyse te weerstaan, zelfs als de technische specificaties bekend waren bij de tegenstander. Wat ze niet wisten, was dat KL-47 sleutels al gecompromitteerd waren.

Tijdens de Vietnamoorlog werden ook KL-7's uitgeleend aan het leger van de Republiek Vietnam (ARVN). In 1965 was het U.S. 101st US ASA Security Detachment, dat opereerde onder cover benaming 7th Radio Research Unit, gestationeerd in Saigon (nu Ho Chi Minh City). De 7th RRU onderzocht communicatieveiligheid (SIGSEC) en voerde ook cryptografische veiligheidsanalyses uit van de ARVN's gebruik van de KL-7 om zeker te zijn dat de machines correct werden gebruikt. Het 7th RRU concludeerde dat de ARVN behoorlijk bedreven waren in het gebruik van de KL-7. De Amerikaanse troepen in Vietnam gebruikten de KL-7 van divisie tot compagnie niveau. Een 101st ASA Det COMSEC analyse onthulde dat COMSEC (communications security) in het heetst van de strijd vaak werd verwaarloosd. Operatie SILVER BAYONET, met de beruchte slag om Ia Drang in 1965, toonde aan dat een combinatie van onderschatte vijandelijke sterkte en slechte COMSEC zware verliezen kan veroorzaken. Ze gebruikten de KL-7 niet voor intra-bataljon en lagere echelons communicatie. In plaats daarvan gebruikten ze manuele code systemen, vaak cryptografisch minder veilig, of zelfs klare onvercijferde tekst via radio. In de loop van de oorlog, en ook na de terugtrekking van de meeste Amerikaanse troepen in 1973 met de daaropvolgende nederlaag van de ARVN in 1975, viel allerlei crypto-apparatuur in handen van het Noord-Vietnamese leger (NVA), waaronder ook KL-7's. Een machine van een U.S. Marine eenheid werd door het NVA overgedragen aan de Russen en voor analyse verzonden naar de toenmalige Socialistische Sovjetrepubliek Polen. Na de ontbinding van de Sovjet-Unie droegen Poolse functionarissen die KL-7 over aan de NSA. De machine bevindt zich nu in de National Cryptologic Museum collectie.

KL-7 buitgemaakt door NVA en teruggegeven aan NSA in 2000 (links van de transportkoffer ziet u een KLX-7 keyboard adaptor) NSA - National Cryptologic Museum & Notice

* In Vietnam werd COMSEC steun voor de KL-7 georganiseerd door de ASA, gelegerd in de Air Base in Saigon. De Special COMSEC Support Unit zorgde voor crypto onderhoud en herstellingen tot op componentniveau. Hun missie was onder meer ondersteuning van de ARVN crypto eenheid. In 1971 kreeg de ARVN de eerste KL-7s en werden ze opgeleid om het basisonderhoud en de bediening van de machine uit te voeren. Ze ontvingen ook door Hagelin gelicencieerde M-209B's en enkele andere Crypto AG-eenheden met toetsenborden. Meer details in KL-7 in Vietnam and U.S. Tech Support .

* Tijdens de Koude Oorlog waren NAVO-troepen uit de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk, Frankrijk, België, Canada en Nederland gestationeerd in West-Duitsland, en communicatie-eenheden van de deelnemende landen, inclusief de Bundeswehr, zorgden voor veilige communicatie binnen de NAVO. Vanaf begin jaren zestig ondersteunde Brits personeel de mobiele communicatie van de Northern Army Group, en NAVO's Joint Headquarters in Rheindahlen. Ze gebruikten one-time tape mixers en later ook de KL-7, vaak dubbel-vercijferd met OTT's. Meer in het verhaal KL-7 at NATO in West Germany .

Hoewel de KL-7 alleen bedoeld was voor het Amerikaanse leger, zijn NAVO-bondgenoten en sommige staatsdepartementen, zijn er enkele zeldzame gevallen waarbij burgers de KL-7 gebruikten. Eén voorbeeld was tijdens de Falklandoorlog in 1982. Op zeer korte tijd moest de Britse marine een enorme vloot over de Zuid-Atlantische Oceaan varen. Ze charterden koopvaardijschepen om de operatie te ondersteunen. Eén daarvan was de tanker Eburna die olie, diesel en kerosine vervoerde om brandstof op zee over te hevelen. De civiele radio-officier had geen ervaring met marine communicatie of cryptosystemen en moest in zeer korte tijd de basis van cryptografie en bedienen van de KL-7 onder de knie krijgen. Lees KL-7 on Merchant Ships during the Falklands War .

Door de technologische vooruitgang en introductie van elektronische miniatuurcomponenten steeg de rekenkracht van computers voor cryptoanalyse enorm. Daardoor werd de KL-7 halverwege de jaren zestig niet langer als operationeel voldoende veilig gezien, en werd essentieel berichtenverkeer, vercijferd met de KL-7, vaak superenciphered (dubbel-vercijferd) op andere systemen. Vanaf de jaren 70 vervingen de KW-26 en KW-37 online crypto apparatuur grotendeels de verouderde KL-7. Sommige machines bleven in dienst, meestal als back-up, en werden midden jaren 80 uit omloop genomen.

Het laatst gekende bericht van een KL-7 werd in juni 1983 door het Canadese leger verzonden. De volledig elektronische KL-51 RACE offline crypto machine zou als opvolger van de KL-7 kunnen worden beschouwd. De KL-7 zelf was niet geclassificeerd. De bedrading van de Cipher Unit met de contactplaten, en het stappencircuit waren echter vertrouwelijk. Daarom werden alle KL-7's en KL-47's en hun rotors na hun diensttijd teruggeroepen. Alle overgebleven KL-7's werden zorgvuldig ontdaan van de bedrading van het stappenmechanisme en de cipher unit ingangsplaten. Een proces dat werd aangeduid als "sanitized" (ontsmet).

TSEC/KL-7 Tijdlijn

Bovenstaande tijdlijn toont de ontwikkeling van MX-507 project tot AFSAM-7 en TSEC/KL-7. De ASA ontwikkelde, bestelde en verdeelde de machines. Vanaf 1949 waren AFSA en hun opvolger NSA verantwoordelijk voor communicatieveiligheid. Hoewel de AFSAM-7 op papier bestond in 1949, duurde het twee jaar van testmodel in 1950 tot effectieve productie in 1952, en levering aan de Amerikaanse strijdkrachten startte pas in 1953. De POLLUX procedure voor low-level berichten werd opgesteld in 1950 en de veiligere ADONIS procedure voor high-level berichten werd toegevoegd in 1951. Vanwege aanhoudende problemen werden de Red Rotors in 1956 vervangen door Orange Rotors.

Hoewel de NSA in 1952 AFSA opvolgde, veranderde de naam pas in 1955 naar TSEC/KL-7. De nieuwere machines, vanaf 1955, droegen de naam TSEC/KL-7. De oudere productiereeksen werden geleidelijk aan voorzien van nieuwe naamlabels. De exacte datums van definitieve ontmanteling van alle KL-7's zijn onbekend, aangezien ze geleidelijk werden teruggeroepen uit de vele verschillende diensten en landen, met Canada als laatst gekende gebruiker tot 1983.

De KL-7 is in veel opzichten een unieke machine. Het was de eerste machine die werd ontwikkeld onder één gecentraliseerde cryptologische organisatie en werd geïntroduceerd als een standaard crypto toestel in alle delen van de Amerikaanse strijdkrachten. In die tijd gebruikte de KL-7 de nieuwste cryptologische technieken en was het de allereerste machine met elektronica. Het op een rotors gebaseerde ontwerp zou echter snel de strijd verliezen tegen de miniaturisering van elektronica en rekenkracht. De KL-7 bleek een van de laatste rasecht elektromechanische codeermachines te zijn.

Veel operators vervloekten de machine vanwege het eigenzinnige toetsenbord en de regelmatige contactproblemen. Ze verwelkomden zijn elektronische opvolgers, maar vandaag spreken ze met sentiment over die prachtige machine en herinneren ze zich zelfs levendig het typische geluid van zijn stappende rotors. Misschien komt het door het tijdperk waarin de KL-7 en de operators het beste van zich gaven. Misschien omdat de KL-7 over de hele wereld diende en geheimen en herinneringen verzamelde over de Koude Oorlog, kameraadschap en zelfs spannende verhalen over verraad en spionage. Want dit was niet het einde van het KL-7 verhaal...