Михаил Адаменко - Основы классической криптологии. Секреты шифров и кодов

В окончательном виде такая таблица представляет собой ряд шифров Цезаря, в которых первый ряд перемещает букву на одну позицию в алфавите, второй ряд — на две, и так далее до 26 ряда, в котором буквы обоих алфавитов совпадают. Эго означает, что разные буквы могут быть зашифрованы с помощью алфавитов, расположенных в разных рядах. Однако порядок использования отдельных строк и алфавитов должен определяться каким-то паролем.

Итак, для того чтобы знать, какая буква каким алфавитом в таблице Виженера зашифрована, надо знать пароль или ключевое слово. Очень часто такой пароль называется просто ключом. Именно благодаря необходимости знания пароля этот шифр является исключительно привлекательным. Если отправитель и получатель зашифрованного сообщения используют один и тот же пароль, то процессы шифрования и дешифрования не представляют особого труда. Но если пароль отсутствует, то расшифровать такое сообщение очень сложно.

Необходимо отметить, что количеством букв в пароле определяется количество используемых для шифрования алфавитов и, как следствие, от этого зависит стойкость шифра Виженера. Естественно, если пароль состоит, например, из шести букв, то для шифрования используются лишь шесть строк таблицы. При выборе пароля, состоящего из большего количества букв, увеличится и количество используемых алфавитов. Поэтому довольно часто в качестве пароля в шифре Виженера использовались не только слова но и целые фразы.

О стойкости шифра Виженера свидетельствует тот факт, что заслуживающая внимания методика его взлома была разработана лишь почти через триста лет, в 1863 году. Именно тогда была опубликована книга под названием «Искусство тайнописи и дешифрования». Ее автор, офицер прусской армии майор Фридрих Казисски, изложил метод вскрытия многоалфавитного шифра с повторяющимся паролем на примере считавшегося недешифруемым шифра Виженера. Таким образом, шифр, придуманный французским дипломатом, разгадал немецкий офицер.

Идея талантливого немца была проста как все великое. Взлом шифра он предложил начинать со статистического определения числа букв в пароле. Ф. Казисски высказал мысль, что повторяемость букв в пароле вместе с повторяемостью букв в открытом тексте дает повторяемость букв в шифрованном тексте, и на основании этого сделал вывод о том, что расстояния между повторениями в криптограмме будут равны или кратны периоду пароля или его длине. После того как будет определено количество знаков в пароле, шифрограмму следует разбить на отрезки, равные длине пароля. Дальнейшая расшифровка будет сводиться к получению из каждого отрезка отдельной части открытого текста простой заменой. В том случае, если длина пароля заранее известна, сообщение можно расшифровать за несколько минут. Этот метод дешифрования криптоаналитики назвали методом Казисски.

Начало XVIII века в истории криптологии ознаменовалось появлением так называемых «черных комнат» или «черных кабинетов». К тому же успехи математиков того времени позволили создать основы математического аппарата, используемого в дальнейшем для анализа шифров и их взлома. Поэтому можно утверждать, что именно в XVII–XVIII столетиях начинается не только эра повального увлечения шифрами, но и получает серьезную научную основу криптоанализ, зарождающийся как наука.

Одной из отличительных черт Средних веков является то, что многие известные государственные и религиозные деятели той эпохи имеют в своем распоряжении и широко используют личные шифры, как, например, французский король Людовик XIV и кардинал Ришелье.

В Средние века особое внимание криптографии и криптоанализу по-прежнему уделялось и в России.

С первых лет XVIII столетия правители многих европейских государств санкционировали в своих странах создание так называемых «черных комнат» или «черных кабинетов». В них тайно дешифровалась дипломатическая почта, отправлявшаяся и поступавшая из-за границы. Поэтому любые секреты, сообщавшиеся в дипломатической переписке иностранных послов, сразу же поступали в правительство.

Наиболее активно и эффективно работал такой «черный кабинет» в Вене, столице Австро-Венгерской империи, которой правили монархи династии Габсбургов. Дипломатические письма со всей Европы, адресованные посольствам в Вене, поступали в местную «черную комнату» в 7 часов утра После этого специалисты аккуратно расплавляли сургучные печати на конвертах, копировали шифрованные письма, а затем их вновь запечатывали и доставляли адресатам. Причем письма запечатывались так профессионально, что их получатели не могли ничего заподозрить. В последующие дневные часы подобным же образом обрабатывалась дипломатическая почта, отправлявшаяся за пределы империи.

Ежедневно для проверки и дешифрования вскрывались сотни писем. Благодаря этому австрийские монархи всегда имели самую свежую и, естественна весьма ценную информацию. Необходимо отметить, что некоторые сообщения были ценными не только в переносном, но и в прямом смысле, поскольку предприимчивые коронованные особы не брезговали продавать своим союзникам интересующие их сведения.

Аналогичные службы активно создавались и в других европейских государствах. Естественно, для работы в них возникала острая необходимость в специалистах, которые могли не только придумать стойкий шифр для своего работодателя, но и сравнительно быстро разгадать или взломать не менее стойкий шифр противника.

Итак, в XVII веке в странах Европы дальновидные государственные деятели, по примеру России, начали создавать свои тайные службы, главной задачей которых являлось как создание собственных шифров, так и дешифрование сообщений. При этом предполагалось взламывать шифры не только врагов и неприятелей, но и союзников. Для работы в таких службах привлекались талантливые ученые и в первую очередь известные математики.

Так, например, в это время в Германии создана специальная дешифровальная служба под руководством талантливого криптографа графа Гронсфельда, кстати, автора одноименного шифра В своем шифре, который можно считать усовершенствованным вариантом шифра Цезаря и Виженера, немецкий аристократ вместо буквенного пароля предложил использовать пароль, состоящий из набора цифр. При этом каждая цифра пароля означала или число шагов, на которое надо сдвинуть букву открытого текста вправо по алфавиту в шифре Цезаря, или номер строки с алфавитом в шифре Виженера.

Там же, в Германии, к шифровальной работе был привлечен известный математик Готфрид Вильгельм Лейбниц (Gottfried Wilhelm Leibniz, 1646–1716), которого приглашали для работы в свои криптографические службы Англия и Россия.