Михаил Масленников - Криптография и свобода

Много простора в России! Тихие и глухие лесные речушки, щучьи и грибные места, дикая и пока еще живая природа. Пока! Явно видно стремление человека все отравить и испортить.

На реке Кабоже один местный совхоз решил помыть цистерны из-под керосина. Километров на 20 вниз по течению от реки шел такой запах, что московский воздух стал казаться нам ароматом соснового леса. А ведь в байдарочном походе приходится, в основном, пить воду из реки! Плывешь и думаешь: а какую еще отраву здесь могут спустить в реку местные начальники? Всякую. На той же Кабоже, к примеру, в начале реки вода была относительно чистой, но ближе к устью мы все заметили один ручеек, из которого хлестала какая-то мутная жидкость. Сразу же начались проблемы с питьевой водой, ибо брать воду для питья из реки стало невозможно. А как же речная фауна живет в таких условиях? Вымирает потихоньку, а вину за это сваливают на изобилие различных рыболовов. Да один такой ручеек страшнее всех сетей и удочек, установленных на этой речке. От рыбаков у рыбы есть шанс спастись, а от совхозного ручейка – нет, ибо это – химическое оружие в борьбе человека с природой.

А что говорить про реки покрупнее, например, про Оку? Наши первые походы в 70–х годах по реке Пре заканчивались на Оке, иногда невдалеке от поселка Кочемары, иногда ниже по течению в городе Касимове. В те времена Ока была сравнительно безвредной для здоровья рекой, можно было даже поймать крупную рыбу: леща или щуку. Поход в середине 80–х годов по Оке оставил тягостное впечатление. Берега от грязной воды заросли илом, а описание реки близ города Алексин больше напоминает сценарий какого-то фильма ужасов: по реке плывут хлопья пены от местного химкомбината, окрестные берега покрыты слоем цементной пыли, все живое в реке атрофировалось и находится на грани исчезновения. Так неужели продукция местных хим и цементного заводов важнее чистоты такой реки как Ока, неужели некому задуматься об отдаленных последствиях подобной хозяйственной деятельности?

Уже в 90–х годах, после победы демократии, большинство подобных совхозов-отравителей и заводов-убийц благополучно обанкротились и встали. И легче стало природе! Прекратилось бездумное удобрение почвы всякой гадостью, травящей почву и остатки живности, бегающей по ней, пересохли ядовитые ручейки, стравливающие в реки всякое дерьмо и отраву, закончилась (надеюсь, надолго) партийно-колхозная эпоха, оставившая после себя во всех деревнях средней полосы кучи ржавой сельхозтехники, тотальную алкогольную зависимость, нищету и разруху. Неужели когда-то в деревнях проживало большинство населения России?

– …но чтоб 30 августа все прибыли вовремя: на самолете, на поезде или на другом четвероногом животном.

Есть, товарищ подполковник! Пора назад, на 4 факультет, в родные пенаты!

Слово «криптография» впервые было произнесено перед нами только на 2 курсе. До этого – ни-ни, никаких упоминаний о будущей специальности. Полная секретность, все в точности так, как завещал товарищ Сталин: никому ни слова, ни жена, ни мать, ни отец – никто не должен знать о том, чем ты занимаешься. И вот на 2 курсе – посвящение в специальность, раскрытие (точнее, некоторое приоткрытие) тайны твоей будущей профессии.

После начались спецдисциплины, т.е. предметы, имеющие непосредственное отношение к криптографии. Первой была СД–7А – основы криптографии, там мы впервые познакомились с шифром простой замены и с методами его вскрытия, напоминающими разгадывание кроссвордов. Тоже предполагаешь некоторое вероятное слово, но подсказками и критериями истинности служат частота встречаемости знаков в шифртексте, расположение одинаковых знаков, пар, триграмм шифртекста. Первое практическое задание: надо вскрыть шифр простой замены по сравнительно небольшому тексту длиной около 100 знаков. Интересно было начало шифровки, в которой каждой паре цифр соответствовала одна буква русского алфавита: 45 32 18 45 32 18… Это означает, что в начале открытого текста первые три буквы повторяются, а такое начало не так уж часто бывает в обычной речи. Какие могут быть варианты?

– Две двери.

– Про проценты.

– При применении.

и, наверное, читатель сможет сам придумать еще несколько вариантов, но не очень много.

По смыслу в нашем учебном задании в качестве открытого текста должна быть какая-то фраза, которая связана с шифрами и основами криптографии. Вряд ли из приведенных выше трех вариантов первые две фразы имеют отношение к криптографии, поэтому наиболее вероятен третий вариант. Он и оказался истинным:

При применении шифров простой замены статистика знаков открытого текста совпадает со статистикой знаков шифртекста.

Это как в рассказе про пляшущих человечков у Конан Дойля: не важно, как переобозначить некоторую букву алфавита – другой буквой, цифрами или каким-то иным символом, вроде человечка с флажками. Повторяемость буквы в тексте приведет к повторяемости того символа, которым обозначена эта буква. Считайте статистику шифртекста, сопоставляйте наиболее часто повторяющимся символам наиболее часто повторяющиеся буквы алфавита (в русском языке – СЕНОВАЛИТР), подбирайте вероятные слова, по ним расставляйте остальные буквы и проверяйте читаемость открытого текста – все, простая замена вскрывается быстро и элементарно. И никакой особой математики для этого не нужно, скорее сообразительность, логика, знание лингвистических особенностей языка.

Но простая замена в криптографии – примерно то же самое, что ламповые диоды в электронике, дело далекого прошлого, представляет интерес только для истории. В современных шифрах используют гаммирование, т.е. сложение букв или знаков открытого текста с гаммой наложения. И вот тут знание некоторого вероятного слова в открытом тексте приводит к тому, что становится известным кусок гаммы наложения, а это уже пища для криптоаналитика.

С каким юмором нам рассказывали на СД–7А про шифрованные телеграммы, отправляемые в некоторые ближневосточные страны. Почти каждая из них начиналась с перечисления многочисленных и всем известных регалий адресата, по которым вычислялось такое количество гаммы, которое иногда позволяло вскрывать шифр и читать телеграмму быстрее, чем она доходила до адресата. Конечно же, это свидетельствовало также о слабости их шифров, нормальный стойкий шифр должен обеспечивать безопасность даже в таких случаях, но в криптографии есть правила хорошего тона, одно из которых справедливо гласит: не предавай огласке сведения из шифртелеграмм, не давай возможности противнику вычислить кусок гаммы наложения, это облегчает ему задачу вскрытия долговременных ключей шифрсистемы.