Секреты криптографии
Кто из нас в детстве хоть раз не воображал себя шпионом? Разведка, мастерский уход от слежки и, конечно же, тайный шифр, чтобы скрыть от глаз "врага" секретную информацию. Тайнопись мы придумывали сами, и - надо признаться - это было увлекательнейшее занятие! И кто бы тогда сказал нам, девчонкам и мальчишкам, что шифр - древнейший способ засекречивания письменных сообщений! Вначале было СЛОВО... И - нанесённое на камень, папирус, пергамент - оно мгновенно стало сакральным и сокровенным. А сам процесс письма уподобился волшебству. Наши предки довольно быстро осознали, что не всё начертанное "пером" стоит выставлять на всеобщее прочтение. Так появилась тайнопись. Или, по-научному, криптография.
Эта удивительная наука родилась одновременно с изобретением первых способов шифровки, и было это в 4-м тысячелетии до нашей эры! Конечно, тогда никто и не думал о ней как о науке, но, тем не менее, факт остаётся фактом: если в письме есть тайна - её непременно заходят разгадать.
Так что, и целых четыре тысячи лет назад людям было, что скрывать, и древние криптографы без работы точно не сидели. На одной из глиняных табличек, обнаруженных на территории бывшей Месопотамии, клинописью выдавлен рецепт глазури для гончарных изделий. Но, кроме этого заголовка, расшифровать не удалось ни строчки - автор намеренно пропускал буквы, заменял слова на цифры или одному ему понятные символы. Так что, рецепт есть, а прочесть его до сих пор не удалось! Жаль, вдруг и правда - полезная информация для современных гончаров?
Самые древние шифры были моноалфавитные: буквы одного языка заменялись в логическом порядке на буквы или символы другого наречия. Вот так, простенько, но со вкусом. И всё-таки, это был настоящий шифр, и именно он стал первым этапом развития криптографии. Не зря древние индусы среди 64 видов ИСКУССТВА назвали и способы тайного письма.
В 4 веке до н.э. один хитроумный грек по имени Эней Тактик, автор древнего бестселлера «Искусство войны», придумал для шифрования военных сведений целых три шифра – диск Энея, линейку Энея и книжный шифр Энея.
Диск Энея диаметром 10-15 см имел отверстия по числу букв в алфавите. Для записи сообщения нитка продевалась сквозь отверстия, соответствующие буквам. Чтобы прочесть шифровку, нужно было постепенно разматывать нитку, но хоть буквы появлялись в обратном порядке, это было несущественно. А если появится угроза, что диск с записью попадет в руки врага, для сокрытия информации достаточно выдернуть нитку через центральное отверстие.
Линейка Энея считается первым настоящим криптографическим инструментом: в ней применяется основополагающий принцип «замены» и «ключа». Сквозь дырочки в линейке продевалась всё та же нить, но для соответствия букве на ней завязывался узелок. Прочитать сообщение получалось только с помощью точно такой же линейки. Апгрейд заключался в том, что нитку с узелками можно было хоть в волосы вплести, хоть зашить ею шов на одежде – догадайся, что это секретные данные!
В еще одной своей книге «О перенесении осады» Эней предлагает использовать книжный шифр: рядом с нужными буквами в произвольном тексте прокалывались едва заметные точки. Кстати, именно этот шифр использовали немецкие шпионы во время Первой мировой войны, представляете?
А воинственные спартанцы придумали свое шифровальное устройство – скиталу (в переводе с греческого - посох), которую с успехом использовали в войне против Афин. Текст на ленте ткани записывался постепенно, по ходу наматывания на конусообразную палку, понятно, что после размотки ленты он становился нечитаемым и представлял собой хаотичный набор букв. Тайну скиталы разгадал, ну, конечно же, Аристотель, просто намотав ткань на конус такого же диаметра. Понятно, что пришлось перепробовать несколько палок, пока текст не стал проявляться. Скиталу описал сам Плутарх, и было это еще во II веке н.э.
Самый же знаменитый шифр, дошедший до нас из Древнего мира – шифр Цезаря. Это тоже моношифр, при котором каждая буква исходного алфавита постоянно сдвигается на заданный шаг. Величина шага и есть ключ. Сам Цезарь использовал шаг/сдвиг на три позиции.
Криптографы Древнего Востока, начиная с восьмого века, применяли для шифрования частотный криптоанализ, а это – ни больше, ни меньше, как один из ведущих принципов компьютерного программирования! Так наступил второй этап тайнописи - на Востоке на целых 600 лет раньше, чем в Европе. Выходит, моношифр не такой уж и примитивный – он был единственным способом шифровки 1200 лет! Потом (на Востоке - в IX, а в Европе - в XV веках) изобрели и стали применять полиалфавитные шифры. И этот способ господствовал в криптографии до начала ХХ века! Ну ничего себе... И, тем не менее, именно алгоритм полишифрования дал право называть закодированный текст тайнописью.
Тайнописью (по-древнерусски – тарабарщиной) написано в XVII веке и письмо второго русского царя из династии Романовых - Алексея Михайловича по прозвищу Тишайший. На Руси, кстати, существовало много уникальных способов тайного письма: это и полная замена одного алфавита на другой, например, кириллицы на греческий. И простая литорея - буквы с завитушками и прочими украшениями, что делает написанное неразборчивым. И письмо в квадратах с той же целью - затруднить прочтение (ну чем не предвестники футуристов!). Широко использовали русичи и «вязаные руны» – европейский графический способ затруднить дешифровку, выписывая отдельные элементы букв по одной линии, и даже монокондил - разновидность вязи, когда не только буквы, но и слова пишутся без пробелов, а текст не отличить от орнамента. Прочесть без определенных навыков "насмотренности" ни один из этих шифров не представляется возможным!
Арабский филолог Фарахиди в конце VIII века был первым, кто понял, как использовать стандартные фразы открытого текста для дешифрования. Он предположил: первыми словами в письме на греческом языке византийскому императору будут «Во имя Аллаха», что позволило прочитать всё сообщение. Кстати, этот же принцип использовал в 1882 году и Жан-Франсуа Шампольон при дешифровке Розеттского камня, сообразив, что иероглифы, обведенные картушем – имена Птолемея и Клеопатры, и не ошибся!
Роджер Бэкон - английский философ и естествоиспытатель, будучи монахом францисканского ордена, в XIII веке стал автором первой европейской книги о криптографии, в которой он описал семь методов кодирования текста. А в Венеции в 1452 году появилась первая организация, деятельностью которой была исключительно криптография. Ее члены занимались взломом и созданием шрифтов по заданию правительства. Их труды спустя 17 лет увенчались беспрецедентным успехом – шифром пропорциональной замены «Миланский ключ». Даже спустя более ста лет его успешно использовал конкистадор Эрнан Кортес, полностью уничтоживший цивилизацию ацтеков, но благодаря которому Старый свет познал ваниль и шоколад.
В 1550 году итальянский математик Джероламо Кардано изобрел транспозиционный шифр - решётку Кардано, его ещё называют геометрическим шифром из-за положения букв в шифротеке. Через 30 лет после Кардано другой английский философ, историк и государственный деятель Френсис Бэкон предложил двоичный способ кодирования латинского алфавита, по принципу аналогичный тому, что сейчас используется в компьютерах.
Но не только знаменитые математики и философы увлекались кодировкой. Монархам порой было жизненно необходимо скрыть смысл послания от недоброжелателей. Одной из них является королева Шотландии Мария Стюарт. На суде над ней в качестве доказательств измены предъявили ее письма к заговорщикам, которые удалось расшифровать. И немудрено: Мария использовала простейший шифр подстановки, хоть и с добавлением нескольких особых знаков.
С тайным шифром связана и история Человека в железной маске. В конце XIX века криптолог Этьен Базери за три года смог расшифровать архив Людовика XIV. Бумаги написаны Великим шифром по системе отца и сына Россиньолей, придуманной в XVII веке. Среди документов, подписанных лично королем, находился и приказ о том, чтобы заключенный узник – генерал Вивьен де Булонд – находился в своей камере днем исключительно в маске. Великий шифр получил такое название из-за своей репутации невзламываемого. Это набор из 587 чисел, большая часть которых обозначает слоги. Но не всё так просто: некоторые числа являются ловушками, например, не заменяют ни слога, ни буквы, а используются только для удаления предыдущего числа.
Тайные письмена и связанные с ними загадочные события нашли свою нишу и в художественной литературе. Гомер и Геродот описывали, как секретные письма, разумеется, раскодированные, помогали одерживать победы в военных операциях. Франсуа Рабле внёс в роман "Гаргантюа и Пантагрюэль" главу о попытке прочесть зашифрованное письмо, причем сделал это с великолепным юмором. И Уильям Шекспир в "Генрихе V" упоминает о некоем тайном посланье, способном перевернуть ход Столетней войны.
Но "святой Грааль" литературной тайнописи, несомненно - рассказ Эдгара Аллана По "Золотой жук", написанный в 1843 году на волне популяризации криптографии. Да-да, было и такое! Криптография в "Золотом жуке" впервые стала центральным элементом художественного произведения. Автор не только предлагает читателям поломать голову над зашифрованной головоломкой, но и раскрывает способ ее раскодирования, что в финале рассказа приносит главному герою вполне материальный приз - сундук с сокровищами.
Титул лучшего писателя-криптолога, однако, у По в состоянии оспорить Артур Конан Дойл в рассказе "Пляшущие человечки". Поклонники Шерлока Холмса утверждают, что в отличие от героя рассказа По, применившего криптографический метод решения простого шифра подстановки (первый этап развития криптографии), английский сыщик столкнулся с уникальной разновидностью шифра, при котором не только скрывается смысл написанного, но тайной является и сам факт передачи секретного сообщения, поскольку вместо букв используются символы, похожие на случайные детские рисунки. В рассказе "Пляшущие человечки" Холмс успешно применяет для разгадки и частотный анализ, и предположения о структуре и содержании открытых сообщений (а это уже второй этап, IX век).
Третий период развития тайнописи длился всего полвека - с начала и до середины XX столетия. В своей работе шифровальщики стали использовать электромеханические устройства, но полиалфавитные шифры считались проверенными временем и более надежными.
В следующий этап, четвертый (до 1970-х годов), перешли к математической криптографии. Но, тем не менее, криптография оставалась «классической» - к каждому шифру по-прежнему должен был существовать ключ.
Сейчас наука шифрования переживает современный период: с помощью новых технических возможностей в ней появилось совершенно новое направление – криптография с открытым ключом. Развитие науки и техники позволяет использовать и придумывать свои шифры и частным лицам, но не всякое государство готово разрешить своим гражданам безнаказанно пробовать себя в роли «тайных агентов».
В некоторых странах за несанкционированное внедрение и использование непрофессиональных шифровок могут приговорить к пожизненному заключению. А всё потому, что криптография – наиважнейшая часть электронного документооборота с цифровыми подписями, а также телекоммуникаций и других стратегически и политически важных отраслей.
А что же по поводу тайн и загадок? Неужели к концу первой четверти XXI века все тайные письмена изучены и расшифрованы? Как бы не так! Известно, по меньшей мере, семь до сих пор не раскодированных посланий. Огласить весь список? Пожалуйста!
1. Фестский диск. В 1908 году итальянский археолог Луиджи Пернье на развалинах минойского дворца в городе Фест (Греция) обнаружил диск из обожженной глины. На диск по спирали нанесены таинственные символы, отдаленно напоминающие иероглифы. Учёные предположили, что, поскольку диск был сделан не ранее II тысячелетия до н.э., для записи символов могли использовать знаки "Линейного А" и "Линейного В". Это два утраченных письменных языка, которыми пользовались в далекой древности на острове Крит. И если фрагменты "Линейного В" еще встречаются при раскопках, то "Линейное А" из-за отсутствия образцов дешифровке не поддается.
2. Ронго-ронго. Остров Пасхи полон неразгаданных тайн, как правило, связанных с огромными каменными статуями. Но не все знают, что множество различных артефактов, найденных здесь же, покрыты загадочными знаками, но отнюдь не беспорядочными, а представляющими собой что-то вроде языковой системы. Всё, что могут предположить лингвисты, это прото-письмо навсегда исчезнувшей цивилизации.
3. Пастуший монумент. В Стаффордшире, Англия, находится скульптурное воспроизведение картины Николя Пуссена "Аркадийские пастухи". Этот барельеф был создан в XVIII веке, и от прототипа его отличает странная последовательность букв - DOUOSVAVVM - код, который не удаётся расшифровать уже почти триста лет! Над этой загадкой бились многие умные головы, включая Чарльза Диккенса и Чарльза Дарвина. Но увы...
4. Манускрипт Войнича. Эта книга по праву носит титул "Самая таинственная рукопись в мире". Автор манускрипта неизвестен, а радиоуглеродный анализ показал, что она была создана в первой половине XV века. В 1912 году польский антиквар Уильям Войнич приобрел рукопись у лица, пожелавшего остаться неизвестным, и с тех пор кто только ни пытался разгадать тайну 240 страниц текста, написанного на совершенно неизвестном языке. Ни один даже самый современный компьютер не в состоянии расшифровать эти записи. А ведь помимо текста рукопись содержит множество иллюстраций с изображением невиданных на Земле растений и никогда не происходивших событий, включая странные диаграммы!
5. Wow-сигнал. Летом 1977 года Джерри Эман, добровольный участник программы по поиску сигналов от внеземного разума, стал первым и единственным (пока!) в истории человеком, получившим послание с другой планеты. Сигнал длился целых 72 секунды и был зафиксирован из Созвездия Стрельца на расстоянии 120 световых лет от Земли. Потрясённый Эман написал слово "wow!" на листе с оригинальной распечаткой, откуда и пошло его название. Сам сигнал выглядит так: 6ЕQUJ5, и до сих пор не разгадан!
6. Письма Зодиака. Трагически известные письма, которые были написаны серийным убийцей по прозвищу "Зодиак". Маньяк терроризировал Сан-Франциско, США, на протяжении конца 1960-х до начала 1970-х годов, и до сих пор не только не пойман, но и не опознан как личность. Каждое послание содержало 1/3 зашифрованного текста, всего Зодиак применил четыре способа кодирования. Два из них удалось расшифровать, но они не содержат никаких личных данных убийцы.
7. Криптос. Так называют скульптуру, созданную художником Джимом Санборна в 1990 году, чтобы украсить внутренний дворик ЦРУ в Лэнгли, США. Это S-образно изогнутый медный лист, в котором пробиты буквы зашифрованного текста - всего 865 букв латинского алфавита и четыре вопросительных знака. В Криптосе - не один, а четыре кода, три удалось расшифровать, над четвёртым бьются до сих пор. Задача осложняется тем, что ни одна из раскодированных секций скульптуры не является ключом для вскрытия остальных.
Вот так из древнего искусства тайнописи криптография стала самостоятельной наукой, которую мы в современном мире используем практически во всех областях деятельности!
P.S. Зиря Ылчусегояьлнг е Усффлл схпиъгбх 5 пгв.
---------------------
"Тайна посмертия Марии Шмидт" - здесь.
"Черубина: тайна между строк" - здесь.
"Черубина: жизнь после смерти" - здесь.
"Кинотоп с привидениями" - здесь.
"Тайна великой Теоремы Ферма" - здесь.
