Вадим Гребенников - Европейская криптология. История спецсвязи

Номенклатор был разработан как система шифрования, лучше всего приспособленная к методам криптоанализа, которые чаще всего использовались в то время. Они, как правило, содержали подсчёт частоты появления в тексте каждого символа и поиск в шифротексте слов и выражений, которые содержали характерные для данного языка соединения букв.

Метод частотного анализа букв был основан на том, что в любом языке одни буквы встречались чаще, чем другие. В английском языке, например, чаще других встречалась буква «Е». Другими буквами, которые наиболее часто встречались, были «T», «A», «O», «N», «R» и «S». А буквы «J», «K», «X» и «Z» встречались в английском языке редко.

Поскольку в ходе операции замены частота буквы не менялась, ключ к разгадке значения того или иного шифросимвола заключалась иногда в подсчёте частоты его появления в шифротексте. При этом операция простой замены не вносила изменений и в соединение букв (буквенные модели).

Этот тип криптосистемы, который постепенно усложнялся в течение трёх предыдущих веков, достиг в XVIII веке пика своего развития. Стандартным был размер номенклатора в 400–500 символов, но были и такие, которые достигали 5–6 тысяч и заменяли особыми символами практически все значимые понятия, имена, названия и целые предложения. В этот период номенклаторы стали похожи больше не на шифр, а на форму иероглифического письма, и, невзирая на это, их всё-таки «раскрывали».

В начале XIX века была напечатана Французская Энциклопедия. В ней были описаны все известные на то время исторические шифры и способы их дешифровки. Это способствовало широкому распространению криптологических знаний в Европе. Энциклопедия сыграла роль учебника по криптологии для широкого круга заинтересованных лиц в разных странах (в том числе, России). Особенно это относилось к революционным подпольным организациям, которые не имели доступа к секретам государственных криптослужб.

Во время своих походов Наполеон и его генералы использовали две системы шифров. «Великий шифр» Наполеон использовал для связи со своими командующими. Данная система была подобна «Великому шифру» Россиньоля, однако представляла собой код на 200 величин вместо 600, предложенных Россиньолем. Это делалось для простоты работы с шифром в полевых условиях.

Вместе с тем, чтобы усложнить частотный анализ букв, каждую букву текста стали замещать двумя и более шифросимволами. Такая операция обычно разрушала и буквенные модели, от наличия которых в значительной мере зависел успех криптоанализа.

Подробнее рассмотрим «Малый шифр», который использовался в наполеоновской армии для связи между войсками и генеральным штабом (см. таблицу).

«Малый шифр» был раскрыт французским криптологом Этьеном Базери (1846–1931). В имеющихся в его распоряжении шифровках некоторые буквы (K, W, X и Y) не встречались, поэтому он не смог определить их шифрэквивалентов. «Малый шифр» содержал числовые эквиваленты для всех букв алфавита, а также для часто употребляемых биграмм (двухбуквенных соединений) и некоторых триграмм (трёхбуквенных соединений).

С помощью этого шифра, который специалисты назвали «силабарием» (составным алфавитом), слово «Наполеон», например, может быть зашифровано по-разному (см. таблицу).

Использование подобных приёмов сильно усложняло задание криптоаналитиков. Хотя наполеоновский шифр был относительно небольшим, в эпоху «номенклаторов» нередко применялись и криптосистемы, которые содержали сотни соответствий.

Но и эти не очень стойкие шифры использовались с серьёзными ошибками. Ключи не менялись длительное время, в шифротекстах сохранялась разбивка на слова (в соответствии с открытым текстом), использовались стандартные обращения и подписи, значительная часть сообщения не шифровалась (считалась несекретной) и тому подобное. Все это, безусловно, облегчало дешифровку. Кроме того, в экстренных случаях тайные сообщения вообще не шифровались и в открытом виде попадали к противнику.

При Наполеоне также не были изобретены новые специальные шифры. Французская армия пользовалась известными на то время способами шифровки. Поэтому противники Наполеона достигли достаточно серьёзных успехов в дешифровке его переписки. До 1811 года французы для передачи сообщений использовали простые шифры, которые получили популярность как «petits chiffres». Они были рукописными и расшифровывались в спешке на поле боя. Как правило, это были короткие сообщения, инструкции или приказы, зашифрованные кодом на основе 50 величин.

В конце 1811 года новые таблицы кодов были разосланы из Парижа всем ведущим французским военным. Они были основаны на дипломатическом коде середины XVIII века, и в них использовалось 1400 кодовеличин. Такие таблицы отправлялись вместе с инструкциями по их использованию, направленными на устранение некоторых недостатков в использовании шифров.

Например, в конце сообщения рекомендовалось приписывать цифры — «пустышки», лишенные всякого содержания. Это было сделано для того, чтобы затруднить работу дешифровщика, поскольку была высокая вероятность наличия в конце сообщения стандартных фраз, которыми обычно заканчивалась корреспонденция (например, звание и фамилия лица, которое отправило документ). Знание открытого и шифрованного текстов, понятно, облегчало дешифровку.

В конце XIX века криптология начала обретать черты точной науки, а не только искусства, как это было ранее, её начинают изучать в военных академиях. Здесь следует отметить роль французской военной академии Сен-Сир, где к этому времени был разработан свой собственный военно-полевой шифр, получивший название «Линейка Сен-Сира». Линейка представляла собой длинный кусок картона с напечатанными на нём буквами алфавита. Эта последовательность букв называлась «неподвижной шкалой». Снизу, под неподвижной шкалой, в линейке были сделаны вырезы, через которые легко передвигался «движок» — узкая полоска из картона с нанесённым на него (с двойным повторением) тем же алфавитом.

Шифрование осуществлялось так: полоска («движок») перемещалась в положение, при котором буква ключа-лозунга оказывалась под буквой «А» неподвижной шкалы. Получалась простая замена первой буквы открытого текста (буквы «движка» образовывали нижнюю строку подстановки-замены). При шифровании второй буквы открытого текста вторая буква ключа-лозунга путём передвижения «движка» оказывалась под буквой «А» неподвижной шкалы и т. д. Лозунг повторялся периодически по шифруемым буквам открытого текста.