SIGSALY
SIGSALYで実現された特筆すべき特徴と技術は以下のように言われている。ベル研究所の優秀な研究者と技術者が協力して創り出した、当時としては非常に先進的なシステムだった。
最初の暗号化電話の実例
最初の量子化された音声の伝送
最初のPCMによる音声の伝送
最初の非線形PCMの使用
最初のマルチレベルFSK(Frequency Shift Keying)の例
最初の実用的な音声帯域圧縮の実例
最初のフェージングがある無線環境でのFSK-FDM(Frequency Shift Keying-Frequency Division Multiplex)の使用
最初のマルチレベルアイパターンの利用(サンプリング周期の調整に使用)
さらにスペクトラム拡散技術の最初期の成功例とも言われている。
SIGSALYは、音声を分析し圧縮を行うボコーダー(vocoder)、暗号化回路、暗号鍵を生成するターンテーブルサブシステム、暗号化信号の変調回路、無線での送受信を行う送信/受信サブシステム、正確なクロックを生成するタイミングサブシステムから構成される。
全体の処理は大まかに以下のようになる。音声は1500bps相当に圧縮され、その後暗号化と変調とが行われ無線送信される。
ボコーダーで音声を分析・圧縮して12チャネルのアナログ信号に変換
各チャネルの信号を20ms周期でサンプリングと6段階に非線形量子化した後に暗号化暗号鍵のデータは乱数が記録されたレコードから取り出し20ms周期でサンプリングと6段階量子化
暗号化された信号をFSK-FDM変調
変調された信号を無線信号として送信
受信側ではこれを逆に行い、受信した信号から12チャネルのアナログ信号を復元し音声を再合成する。
暗号化は信号と暗号鍵それぞれのサンプル値の加算により行った。ここで使われる加算はモジュラー計算を用いた「6を法とする加算」で、例えば5に3を加算した結果が2になるというように、6で割った余りが結果となる。当時この処理はリエントリー(reentry、再入)と呼ばれた。 ここで信号値を M、暗号鍵を K、リエントリー値を R とすれば、暗号化結果であるリエントリー値は以下の式で計算できる。
R = { M + K , if M + K < 6 M + K − 6 , if M + K ≥ 6 {\displaystyle R={\begin{cases}M+K,&{\mbox{if }}M+K<6\\M+K-6,&{\mbox{if }}M+K\geq 6\end{cases}}}
このような加算は当時の真空管を使ったアナログ回路で比較的容易に計算できた。
この処理により、暗号鍵が0から5までの一様な分布を持つランダムな数であれば、信号を加算した結果もランダムな0から5まで信号になった。
暗号の復号時には、同じ暗号鍵を使い「6を法とする減算」を行った。例えば2から3を減算した結果が5になるというように、元の信号値を復元できる。