Михаил Адаменко - Основы классической криптологии. Секреты шифров и кодов

Дальновидная Елизавета I не ошиблась, ее близкая родственница даже под строжайшим присмотром ухитрялась участвовать в подготовке убийства своей благодетельницы. Тем не менее английская королева, которой сам Иван Грозный предлагал руку и сердце, долгие годы закрывала глаза на проделки неутомимой конкурентки. Марию Стюарт держали взаперти в разных замках в течение 18 лет. Однако всему, в том числе и королевскому терпению, приходит конец. Очередной заговор Марии Стюарт против Елизаветы стал для шотландки последним.

Необходимо отметить, что у Марии Стюарт было немало приверженцев как в Шотландии, так и в Англии. Со многими из них она переписывалась, отправляя и получая обычные письма В то же время для обмена со своими сторонниками тайной информацией был придуман значковый шифр. В письмах, которые Мария Стюарт писала одному из своих самых преданных последователей, Энтони Бабингтону, она использовала шифр из 23 знаков, которые заменяли буквы английского алфавита (за исключением букв «j», «V» и «w»). Для замены некоторых слов использовались еще 36 знаков. Мария Стюарт, которая была уверена в том, что шифр абсолютно надежен, практически не предпринимала никаких других мер предосторожности.

К несчастью для нее и ее сторонников, шпионы королевы Елизаветы I, перед тем как доставить эти письма адресату, отправляли их специалисту по дешифровке Томасу Фелипесу. Применив метод частотного анализа, хитрый криптоаналитик довольно быстро разгадал секрет этого примитивного шифра Из первых же расшифрованных писем стало ясно, что готовится заговор. Однако имена заговорщиков оставались в тайне, поскольку сама Мария не знала обо всех своих союзниках.

Поэтому был предпринят примитивный, но довольно эффективный трюк. Томас Фелипес к одному из писем Марии Стюарт, великолепно подделав почерк отправительницы, аккуратно добавил всего лишь несколько строчек. В добавленном тексте выражалась просьба о том, чтобы Бабингтон сообщил Марии имена всех заговорщиков. Письмо было доставлено адресату, и ничего не подозревающий Бабингтон в ответном послании сообщил имена всех своих союзников. Расправа была мгновенной и жестокой. Все заговорщики были арестованы и после долгих пыток казнены. Не избежала суровой участи и сама Мария Стюарт. Она была осуждена за государственную измену и 8 февраля 1587 года обезглавлена.

Конечно же несчастная Мария Стюарт ничего не знала о методе частотного анализа, который привел ее на плаху. Скорее всего, она не подозревала и о том, что для переписки могла использовать намного более совершенные шифры, в то время считавшиеся нераскрываемыми.

Более чем за 100 лет до трагедии Марии Стюарт и ее сторонников криптография, благодаря усилиям целых поколений создателей шифров, достигла сравнительно высокого уровня развития. Именно в этот период в Европе было придумано большое количество довольно интересных шифров, особое место среди которых занимают так называемые многоалфавитные шифры. Особую роль в создании и дальнейшем развитии таких шифров сыграли итальянец Л. Альберти, немец И. Тритемиус и француз Б. де Виженер.

Одним из самых известных создателей шифров эпохи Возрождения был итальянский архитектор Леон Батиста Альберти (Leon Battista Alberti, 1404–1472). Именно он в 60-х годах XV столетия придумал один из наиболее совершенных вариантов шифра замены и считается одним из изобретателей шифров многоалфавитной замены, обеспечивших криптограммам сравнительно высокую устойчивость к вскрытию.

При применении шифра, придуманного Л. Альберти в 1466 году и называвшегося им не иначе, как «шифр, достойный королей», для зашифровки сообщения использовались два отдельных алфавита. Так, например, в слове, состоящем из пяти букв, первая, третья и пятая буквы шифровались обычной перестановкой на несколько позиций с помощью первого алфавита. А вторая и четвертая буквы шифровались также перестановкой, но уже с использованием второго алфавита. Таким образом, система шифрования заключается в том, что в шифре Альберти используются несколько замен в соответствии со специальным ключом.

Кроме самого шифра, Л. Альберти подробно описал устройство из вращающихся колес, предназначенное для облегчения процесса шифрования и названное шифровальным диском. Позднее Леон Альберти изобрел шифр с перешифровкой, однако на практике этот шифр в странах Европы стал применяться лишь через несколько столетий.

В развитие криптографии свой посильный вклад в Средние века вносили не только итальянские изобретатели, но и ученые других стран. Так, например, немец Иоганнес Тритемиус (Johannes Trithemius, 1462–1516) опубликовал в 1508 году первую печатную книгу по криптологии, называвшуюся «Полиграфия». В этой книге, как и в некоторых других, приводилось описание некоторых популярных в то время шифров, один из которых представлял собой усовершенствованный вариант шифра многоалфавитной замены.

Изучив шифр Л. Альберти, немецкий аббат решил, что не следует ограничиваться использованием только двух алфавитов. Поэтому шифр Тритемиуса действительно стал многоалфавитным. При использовании этого шифра необходимо подготовить специальную таблицу, в которой в первой строке записывается обычный алфавит, во второй строке алфавит записывается со сдвигом на одну букву, в третьей строке — со сдвигом на две буквы и так далее. Именно такое расположение алфавитов впоследствии было использовано французом Блэйсом де Виженером при создании всемирно известного шифра, получившего его имя.

Многие специалисты вполне обоснованно считают, что И. Тритемиус первым дал описание шифра с использованием таблицы, в которой ячейки заполняются буквами алфавита в случайном порядке. При использовании такого шифра, например для шифрования открытого текста в русском языке, потребуется таблица с пятью строками и шестью столбцами. В эту таблицу записывается какое-либо известное отправителю и получателю слово, которое является ключом или паролем.

В то же время среди криптологов нет однозначного мнения о том, является ли немецкий ученый изобретателем биграммного шифра, в котором одновременно шифруются две буквы открытого текста. Многие считают, что первое заслуживающее внимания описание биграммного шифра привел итальянец Джованни Порта в 1563 году в книге «О тайной переписке».

Через несколько десятков лет после смерти Л. Альберти французский дипломат Блэйс де Виженер (Blaise de Vigenere, 1532–1596) сделал следующий вполне предсказуемый шаг в развитии шифрования. Он предложил использовать для создания зашифрованных сообщений 26 алфавитов, размещенных в прямоугольной таблице. В верхнем ряду, который, кстати, не имеет номера, Виженер вписал алфавит от «а» до «z». Этот алфавит должен использоваться для работы с открытым текстом. В ячейки в крайнем левом столбце таблицы следует вписать цифры от 1 до 26, а в каждую пронумерованную строку таблицы — алфавит для шифрования. При этом алфавит в первом ряду начинался с буквы «В», алфавит во втором ряду — с буквы «С» и так далее до ряда 26, который начинался с буквы «А».