Роман Душкин - Математика и криптография : тайны шифров и логическое мышление

Если блёсток нет, то надо внимательно рассмотреть под увеличительным стеклом структуру бумаги. Если структура нарушена, то есть волокна бумаги как-то изменяются, то дело явно нечисто.

Наконец, проще всего обнаружить надпись симпатическими чернилами, если нагреть лист бумаги. Очень многие (но не все) чернила проявляются при нагревании, так что можно обнаружить послание и сразу его прочитать.

Если нагрев не помог, то остаётся поместить лист бумаги в ультрафиолетовый свет: некоторые чернила видны в нём. Если и это не помогло, остается два варианта: либо разбойник использовал какие-то совсем необычные чернила, либо он действительно послал своим подельникам письмо про то, как он провёл лето, и никаких записей симпатическими чернилами на листе нет (но это не значит, что не применён другой метод сокрытия информации).

Какие же вещества можно применять в качестве симпатических чернил? О, таких веществ очень много. Посмотри внимательно на эту таблицу:

Я попытался перечислить чернила и проявители для них, начиная с самых доступных. Самый простой проявитель — нагрев, а самые простые для нагрева симпатические чернила — молоко. Ну и все остальные пары в этой таблице расположены подобным образом.

Проще всего использовать именно молоко, но написанные им тайные послания легко обнаружить даже без нагрева бумаги. Ты можешь попробовать написать молоком что-либо на чистом листе, потом дождаться, когда оно высохнет, а затем внимательно рассмотреть лист. При определённых углах наклона будут видны отблески, особенно если бумага гладкая. Но если при этом скрыть тайные письмена под текстом, записанным обычными чернилами, то этот эффект будет смазан. Поэтому я рекомендую тебе всегда сначала писать тайный текст, а потом покрывать исписанный лист маскировочным текстом. И желательно использовать пористую, а не гладкую бумагу.

Думаю, что тебе будет очень интересно использовать в качестве симпатических чернил стиральный порошок с оптическим отбеливателем. Попробуй найти такой, растворить его в воде (столько, сколько растворится), а потом написать этой жидкостью тайный текст. Когда буквы высохнут, их снова можно будет увидеть только под ультрафиолетовым светом. Для этого требуется специальная лампа.

Теперь ты можешь приступать к решению загадки этой недели, которую тебе пришлет тот, с кем ты переписываешься. Когда ты решишь её, ты сможешь в ответ послать свою загадку. Попробуй в ответе использовать другие симпатические чернила.

Наше обучение науке шифрования и сокрытия секретов почти закончено. К этому моменту ты уже знаешь очень и очень многое. Перед тем как перейти к главной теме — абсолютно невзламываемому шифру, — давай вспомним, что мы изучили. Итак:

1. Ты знаешь, что такое шифр одноалфавитной замены, как его взламывать, и понимаешь, что никогда нельзя скрывать свои секреты таким шифром, поскольку он абсолютно ненадёжен.

2. Ты умеешь использовать шифры многоалфавитной замены, умеешь отличать тексты, зашифрованные одноалфавитным шифром и многоалфавитным шифром (помнишь гистограммы частотности?). Ты знаешь, как взламывать многоалфавитные шифры при помощи вычисления длины ключа.

3. Ты можешь использовать метод стеганографии, который был предложен Фрэнсисом Бэконом в давние времена. Для этого используются разные характеристики символов текста, среди букв которого скрывается секретное сообщение.

4. Также ты в курсе нескольких специальных способов шифрования, вроде тарабарской грамоты, перестановочных шифров посредством решётки (дырявой матрицы, решётки Кардано) и кодирования целых понятий.

5. Ты знаешь о практически невзламываемом методе шифрования на основе редкой книги.

6. Наконец, на прошлой неделе мы изучили симпатические чернила, которые используются в качестве метода стеганографии для физического сокрытия секретного текста.

Всё это просто прекрасно. И перед тем как перейти к абсолютно невзламываемому шифру, я научу тебя ещё одному методу, который называется « каскадное шифрование ». Его суть очень проста — просто-напросто используется несколько методов сокрытия информации, причём это могут быть и методы криптографии, и методы стеганографии.

Итак, мы берём текст, который необходимо скрыть, и применяем к нему какой-нибудь метод шифрования. Пусть, например, это будет шифр многоалфавитной замены с достаточно длинным ключом (не менее 10 символов, а лучше больше). Затем полученная шифрограмма скрывается ещё раз (только бессмысленно снова применять одноалфавитную или многоалфавитную замену — это не повысит уровень защиты). Например, шифрограмму можно перемешать при помощи дырявой матрицы. На третьем шаге мы можем закодировать полученную перестановку стеганографичным кодом Бэкона. И наконец, результат можно записать симпатическими чернилами, поверх которых написать какую-нибудь банальную и никому не интересную ерунду.

Представь себе работу криптоаналитика, который будет пытаться это расшифровать…

Давай рассмотрим пример. Скажем, какой-то хитрец перехватил послание, зашифрованное именно таким способом, как описано выше. Этот некто внимательно изучил лист с ничего не значащим текстом и обнаружил изменение структуры бумажных волокон. Он догадался, что на этом листе есть запись симпатическими чернилами. Он попробовал сначала ультрафиолетовое излучение, а потом нагрев бумаги, и на листе проявились буквы. Написан какой-то текст, но буквы — то заглавные, то строчные вразнобой, и это дает намёк на то, что использован код Ф. Бэкона, то есть написанное симпатическими чернилами сообщение — тоже «обманка». Тогда этот проницательный человек декодирует код и получает последовательность букв. Построив гистограмму частотности разных букв, он понимает, что использован шифр многоалфавитной замены, поскольку гистограмма не соответствует русскому языку (также он проверил английский, немецкий и ещё несколько широко используемых языков; это не помогло). Тогда этот криптоаналитик пытается подобрать длину ключа, но не может найти в тексте повторов, потому что все буквы перемешаны. Много дней он ломает голову и приходит к выводу, что послание взломать невозможно. Впрочем, ему может улыбнуться удача, и он взломает шифр. Но это произойдёт, например, через год… А через год полученная из шифрограммы информация будет уже давно неактуальна.