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

Например, молодые люди договариваются, что девушка будет выставлять на подоконник горшок с цветком, когда её родителей нет дома. А молодой человек, возвращаясь вечером из института, высматривает цветок на подоконнике и по его появлению понимает, как можно провести вечер. Это явный знак, смысл которого вполне понятен влюблённой паре. Они договорились о смыслах, которые будут нести наличие и отсутствие цветка, и это стало знаком для них. Посторонние смогут распознать это после длительных наблюдений за их поведением.

Или знаменитый пример, когда кодовое слово «Над всей Испанией безоблачное небо» стало сигналом для начала военного мятежа на всей территории страны. Даже если этот пароль и легенда, то он всё равно показывает, что известные посвящённым кодовые слова могут служить для синхронизации действий, то есть быть знаками.

Самое важное в деле разработки системы кодовых знаков — невозможность догадаться (или хотя бы даже предположить) о значении кода из контекста. Эту ошибку допускают многие начинающие криптографы и кодировщики, которые используют не отвлечённые понятия или случайные наборы символов, а что-то похожее на обозначаемое.

Например, глупо кодировать главнокомандующего такими словами, как «бугор», «туз» или «атаман», это будет понятно сразу же. А если использовать код «одуванчик», то криптоаналитику надо будет приложить усилия, чтобы понять, что это слово обозначает. Фраза «Одуванчик распустился поутру» может обозначать сигнал к началу атаки, а «Одуванчик опушился семенами» — сигнал к укреплению района дислокации.

Или, например, два человека договорились, что один другому пришлёт по электронной почте анекдот. Если это будет анекдот про папу римского, то такое письмо обозначает, что отправитель нашёл на дне океана затопленный испанский галеон с кучей золота на борту. А анекдот про раввина из Праги будет свидетельствовать, что поиски не привели к успеху. И подобных примеров можно привести нескончаемое количество.

Таким образом, опять видна необходимость тайной договорённости о системе кодирования ключевых понятий. Сначала нужно составить словарь в двух экземплярах, а затем по открытым каналам уже можно пересылать информацию, закодированную при помощи этого словаря.

Что обычно кодируют этим методом? Ответ простой: ключевые понятия, которые используются теми, кто занимается секретной перепиской. Это могут быть имена людей, названия населённых пунктов и мест, а также определённые действия, информацию о которых необходимо скрыть. Так что на этой неделе план работ должен быть следующим:

1. Составить словарь кодовых обозначений и передать его юному криптографу при помощи секретного канала.

2. Написать письмо, в котором все термины, встречающиеся в словаре, заменены на коды.

Опять же, словарь желательно составить до начала обучения, и передать его ребёнку тоже необходимо заранее. Иначе секретность канала его передачи окажется под сомнением, поскольку любое лицо, передавшее словарь (если это, конечно, не сам читатель), сможет его скомпрометировать.

На этой неделе мы займёмся очень интересным шпионским делом, которое наверняка привлечёт внимание юного криптографа. Это ещё один метод стеганографии, то есть сокрытия самого факта передачи информации. Речь пойдёт о так называемых симпатических чернилах, то есть таких, которые не видны невооружённым глазом, а проявляются только при определённых условиях. Такими условиями могут выступать нагрев, освещение специальным светом или использование химического проявителя. Можно сказать, что это наиболее широко используемый метод стеганографии — на листе бумаги симпатическими чернилами пишется секретный текст, а поверх него при помощи обычных чернил пишут ничего не значащее сообщение для отвода глаз.

В качестве симпатических чернил можно использовать различных вещества. Самое банальное — это обычное молоко. Если написать текст молоком, то, когда оно высохнет, видно его не будет. Проявить скрытый текст можно только нагрев лист. При нагреве написанные молоком буквы станут коричневыми. Тем же самым свойством обладают следующие вещества: яблочный сок, сок лука, сок брюквы, квасцы и даже свежая светлая моча (некоторые арестанты пользуются этим способом за неимением иных).

Также можно использовать слюну — для неё проявителем служит очень слабый водный раствор чернил. Другие вещества, которые могут использоваться в качестве симпатических чернил, — крахмал (проявлять надо при помощи йодной настойки) и аспирин (проявляется солями железа). А интересней всего использовать раствор стирального порошка с оптическим отбеливателем, поскольку эти симпатические чернила проявляются при помощи ультрафиолетового света.

Вот краткая таблица-памятка, в которой симпатические чернила расположены в порядке доступности как самих чернил, так и проявителя для них. Самый простой проявитель — нагрев, а наиболее доступные для нагрева симпатические чернила — молоко. Все остальные пары в этой таблице расположены сходным образом:

Таким образом, на этой неделе план обучения ребёнка следующий:

1. Выбрать симпатические чернила таким образом, чтобы у ребёнка заведомо была возможность их проявить. Лучше всего использовать молоко.

2. Написать скрытый текст выбранными симпатическими чернилами и дождаться, когда он полностью высохнет. Лучше использовать большие, размашистые буквы, чтобы при проявке они не сливались ни друг с другом, ни с символами открытого текста.

3. Поверх текста, написанного симпатическими чернилами, написать произвольный текст на отвлеченную тему. В нём желательно как-нибудь намекнуть на то, какие симпатические чернила были использованы.

Так что на этой неделе юный криптограф научится очень интересному способу сокрытия информации, который наверняка ему понравится. По возвращении домой ему можно будет рассказать про другие варианты симпатических чернил и научить самостоятельно их готовить и проявлять.

К одиннадцатой неделе ваш ребёнок, занимающийся криптографией, уже должен знать достаточное количество методов сокрытия информации, а также уметь использовать их для расшифровывания. Кроме того, он должен знать и уметь применять на практике изученные методы дешифровки. Мы воспользуемся этим для закрепления полученных навыков перед тем, как перейти к изучению абсолютно невзламываемого шифра.

На этой неделе мы изучим так называемое каскадное шифрование, когда для сокрытия информации используется несколько разных методов шифрования и стеганографии. Это как заворачивание предмета в несколько разных обёрток или сборка матрешки. Или как луковая шелуха — снимаешь один слой, а под ним другой. В общем, каскадное шифрование — это когда к тексту последовательно применяется несколько способов шифрования и сокрытия информации. Сначала один, потом — к полученной шифрограмме — второй, потом третий и т. д.