Михаил Адаменко - Основы классической криптологии. Секреты шифров и кодов

Следует отметить, что создатели шифров в те далекие времена сначала пользовались так называемыми транскрипционными методами. Позже были придуманы методы перестановки, в которых вместо букв использовали в том числе знаки + или #. Конечно же одновременно с теми, кто создавал различные шифры, совершенствовали свое мастерство и те, кто эти шифры разгадывал.

В 1412 году была издана энциклопедия «Шауба аль-Аша», состоявшая из 14 томов и содержавшая информацию о всех научных достижениях, известных к тому времени. В этой энциклопедии целый раздел был посвящен криптографии с описанием всех известных арабским ученым способов шифрования. Здесь же приводился способ разгадывания шифра, основанный на повторяемости букв открытого текста и криптограммы, то есть было дано описание одного из методов криптоанализа, который впоследствии был назван частотным анализом. В этом разделе указывалась и частота встречаемости букв арабского языка, определенная на основе изучения текста священной книги мусульман Корана.

Однако первые сведения о частотном анализе можно встретить на несколько веков раньше. Известный арабский ученый Абу Юсуф Якуб ибн Исхак ибн ас-Саббах ибн Омран ибн Исмаил аль-Кинди, более известный как просто аль-Кинди, жил в IX столетии нашей эры. За свою жизнь он написал около 290 книг по медицине, астрономии, математике и другим наукам. Необходимо отметить, что аль-Кинди, помимо прочего, был и весьма талантливым криптологом. Среди его литературных творений была и «Рукопись о разгадывании шифрованных сообщений».

В указанной книге аль-Кинди рекомендует простой способ разгадывания зашифрованных текстов. Если заранее известно, на каком языке написано зашифрованное сообщение, надо выбрать любую страницу из книги, написанной на этом же языке, и попробовать подсчитать, какие буквы на этой странице чаще всего используются. Так, например, в русском языке такими буквами будут «е», «а» и «о». После этого следует просмотреть зашифрованный текст и найти наиболее часто встречающийся знак. Если первоначальный текст написан на русском языке, то вместо этого знака надо поставить букву «е». Затем определяется второй наиболее часто повторяющийся знак, вместо которого подставляется буква «а». И так далее. В конце концов нужно перепробовать все буквы алфавита, пока не удастся расшифровать весь текст. Эта методика разгадывания зашифрованных текстов и получила название частотного анализа Одна из поучительных историй, связанных с разгадыванием шифра методом частотного анализа, произошла на несколько веков позже на другом континенте, но об этом будет рассказано в другом разделе.

Единственным местом в Европе, где в начале первого тысячелетия нашей эры серьезно занимались криптографией, были монастыри. Следует признать, что в те далекие времена монастыри очень часто выполняли роль своеобразных научных центров. За их высокими стенами талантливые и трудолюбивые монахи совершили великое множество открытий в самых разных областях науки. Не являлась исключением и криптография. Монахи, к примеру, десятилетиями изучали каждую букву Библии, стараясь разгадать заключенные в ее тексте тайные послания.

С наступлением эпохи Возрождения начинается и новый этап в развитии криптографии. При этом главная роль в изобретении новых систем шифрования в XIV–XVI веках постепенно переходит к ученым, в первую очередь к математикам.

К сожалению, о шифрах, применявшихся в Европе в период от падения Римской империи до начала эпохи Возрождения, в так называемые Темные века, сохранилось мало сведений.

В некоторых источниках можно отыскать упоминания о так называемых значковых шифрах, при использовании которых каждая буква открытого текста заменяется на соответствующий специальный знак.

К значковым шифрам относится, например, шифр Карла I (742 814), более известного как Карл Великий, императора западной половины Священной Римской империи с 800 года нашей эры, талантливого полководца, любителя охоты, покровителя науки и искусства.

Некоторые исследователи придерживаются мнения, что на изобретении этого шифра, несомненно, сказалось влияние арабских криптографов. Такая точка зрения конечно же имеет право на существование, поскольку Карл Великий имел тесные связи с Востоком. Не случайно в 802 году багдадский правитель Гарун аль-Рашид прислал ему в подарок слона. Не лишенный чувства юмора император определил слона на службу в императорскую армию. Военная «карьера» драгоценного подарка успешно продолжалась до 810 года, когда слон при исполнении служебных обязанностей погиб в Дании.

Примерно в это же время появился и шифр замены, в котором каждой букве алфавита соответствовал астрологический символ планеты или ее названия.

Особого внимания заслуживает и шифр, известный под названием «еврейский». При его использовании применяемый алфавит разбивается на две половины, после чего буквы второй половины пишутся под буквами первой половины в обратном порядке.

Наступление эпохи Возрождения ознаменовалось расцветом наук и ремесел в Европе и в первую очередь в итальянских городах-государствах. Значительный прогресс был достигнут и в криптологии. Начиная с XIV века появляются многочисленные книги, посвященные не только методам шифрования, но и способам дешифрования сообщений.

Одной из первых была книга Ч. Симонетти. В этой книге рассматривались шифры замены, в которых для выравнивания частот повторения букв в криптограмме гласные буквы предлагалось заменять несколькими разными знаками. Здесь же было дано описание так называемого лозунгового шифра замены. При использовании этого шифра под алфавитом необходимо записать сначала буквы лозунга, а затем буквы, отсутствующие в лозунге.

Интересная книга, написанная в XV веке Габриэлем де Лавинда и называвшаяся «Трактат о шифрах», содержит описание шифра пропорциональной замены. При его использовании замена букв осуществляется несколькими символами, пропорционально частоте использования этих букв в открытом тексте. Здесь же даются рекомендации по замене, например, имен или географических названий на специальные знаки. Необходимо отметить, что в этот период встречаются первые упоминания о так называемом «Миланском ключе», применявшемся в Милане значковом шифре пропорциональной замены.

Криптограф папской канцелярии Маттео Арженти в начале XVI века предложил использовать шифр замены, в котором заменяются не только буквы, но и слоги, а также слова и даже целые фразы.