Вадим Гребенников - Европейская криптология. История спецсвязи

В 1786 году шведский специалист Фредерик Грипенстерна преподнёс королю Густаву III своё изобретение, которое уже в XVIII веке получило у шведов название «шифромашина». В Швеции считается, что это был первый в мире шифратор. Не будем отрицать справедливость такого первенства и перейдем к описанию устройства.

Машина состояла из 57 колес, которые в переменном порядке располагались на общей оси. Эта конструкция содержалась в цилиндровом корпусе. На одной стороне каждого колеса были нанесены буквы шведского алфавита по порядку. На другой стороне наносились числа от 00 до 99, которых на каждом колесе имелось 29 (по количеству букв шведского алфавита).

На разных колёсах наличие чисел было независимым, т. е. одно и то же число могло появиться на разных колёсах. На каждой стороне корпуса вдоль оси цилиндра прорезалась щель, через которую можно было видеть строку из 57 символов. Одна сторона цилиндра использовалась для набора открытого текста, другая — для считывания шифротекста.

Перед началом работы колёса (которые могли вращаться на оси независимо друг от друга) устанавливались в исходное положение так, чтобы буквы алфавита и числа шифробозначений находились каждые на своей стороне. Каждую из сторон машины обслуживал свой оператор. При шифровании один из них путём вращения колёс набирал открытый текст (57 букв).

После этого другой на своей стороне считывал 57 соответствующих чисел шифротекста. При расшифровывании роли менялись: один оператор набирал строку из чисел шифротекста, а другой — считывал открытый текст. Следующие 57 букв шифровались по тому же принципу и т. д.

Описанная шифромашина по своей конструкции и принципу функционирования очень напоминала американский дисковый шифратор Джефферсона, также изобретённый в конце XVIII века. И это далеко не единственный в истории криптологии пример того, что никак не связанные между собой создатели шифротехники из разных стран независимо друг от друга приходили к похожим решениям.

В Германии был создан специальный орган — «криптографическая лаборатория» — под управлением графа де Гронсфельда (Gronsfeld), усовершенствовавшего шифр Виженера, заменив в нём буквенный ключ цифровым, цифры которого обозначали количество шагов, на которое букву сообщения сдвигали вправо по алфавиту. Для этого под сообщением писали ключ. Если ключ был короче сообщения, то его циклически повторяли.

Шифровку получали вроде бы по шифру Цезаря, но выбирали не третью букву по алфавиту, а ту, которая была сдвинута на соответствующую цифру ключа. Благодаря простоте применения этот шифр использовался в то время чрезвычайно широко.

Применим как ключ группу из трёх начальных цифр числа «π» (314) и зашифруем слово «ШИФРОВКА». Чтобы зашифровать первую букву сообщения «Ш», используя первую цифру ключа «3», вычисляется третья по очереди от «Ш» в алфавите буква «Ш-Щ-Э-Ю» и получается буква шифровки «Я». Далее используя вторую цифру ключа «1», вычисляется первая от «И» в алфавите буква ««И-К» и выходит буква шифровки «К» и так далее (см. таблицу).

В 1734 году Гронсфельд предложил идею применения ключа без использования таблиц, которая была упрощённым вариантом шифра Виженера. Вместо буквенного лозунга-ключа он взял числовой, состоявший из немногих цифр, которые легко запоминались. Вместо большой громоздкой квадратной таблицы использовался только один алфавит с правильным расположением букв. Буква открытого текста заменялась буквой алфавита, стоявшей от неё вправо или влево на то количество знаков, которое равнялось соответствующей цифре ключа.

Для использования шифра сначала выпишем латинский алфавит: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ.

Числовой ключ выберем самый простой, например, «1234567», который записывался под текстом. Зашифруем этим способом слово «UKRAINE». При шифровании первая буква «U» заменяется на букву, которая находится за ней по алфавиту на расстоянии 1 (то есть, на букву «V»). Вторая буква «К» заменяется на букву на расстоянии 2 — «М», третья буква «R» заменяется на букву на расстоянии 3 — «U» и т. д. (см. таблицу).

В результате слово «UKRAINE» превратится в шифротекст «VMUENTL».

Французский ЧК в 1811 году Наполеоном I был значительно укреплён и получил филиалы по всей своей огромной империи: в Турции и Генуе, Флоренции и Риме, Амстердаме и Гамбурге, где они работали достаточно эффективно. Перлюстрация дипломатической переписки приняла огромные размеры и находилась под контролем министра иностранных дел Талейрана.

Интересно, что в 1808 году Талейран при личной встрече с российским императором Александром I предложил себя в качестве платного информатора. После недолгих размышлений о том, не есть ли предложение Талейрана провокацией, российский император принял позитивное решение по этому вопросу и стал достаточно щедро оплачивать его информацию.

Так Талейран стал платным агентом российской разведки. Предоставленная им информация была достаточно важной для российского двора. Подобные услуги Талейран предложил и Австрии. Там его предложение также было принято, о чём из агентурных источников узнал и Александр I. Это привело к постепенному свёртыванию контактов с Талейраном, который к тому же стал требовать за свои услуги огромные суммы.

В целом, XVIII век стал для криптологии периодом «застоя», или даже «обветшания». Большой «прыжок», который эта наука сделала в предыдущий период, позволил на протяжении почти 150 лет не вводить никаких новшеств в способы шифрования и дешифровки сообщений. Разработанные ранее криптосистемы успешно применялись на практике, а трактаты XVI–XVII веков служили учебными пособиями для криптоаналитиков.

Почти везде в криптологическую деятельность вовлекались выдающиеся учёные, в основном, математики, однако ни один из них в XVIII веке не оставил никакого значимого труда по криптологии, не разработал новой шифросистемы или придумал более эффективного способа дешифровки.

Существующие шифры замены были достаточно стойкими, но и квалификация криптоаналитиков была высокой настолько, что большинство значимых сообщений расшифровывалось. Это время стало периодом расцвета «номенклатора» — шифра, который представлял собой соединение шифра замены и небольшого кода.

Он обычно содержал кодовые эквиваленты букв алфавита и наиболее употребляемых слогов, слов и словосочетаний, а также ряд специальных символов. Чаще всего в нём встречались специально созданные для этой цели символы, но нередко также использовалась астрологическая и оккультная символика.