Бабаш А.В., Шанкин Г.П. Криптография (распознано не всё)

Он думал, что уснула я И все во сне стерплю,.

Иль думал, что я ду^ак>| Л’«к

Что думал он: Я сплю!

Этот стиль напомййаёт размышления современного шахматиста - логика. Таким образом, к .концу ХУНГ века главными объектами деятельности специальной, в том числе ц дешифровальной, службы Англии стали Франция

и Северная Америка. ? : ■<■ к п . •? . ^ ;

ШИФРЫ имжгфмвтмки^'л^,.,:,',

Заметим, что в это же время криптографией интересовались крупнейшие математики. Так, например, великий рем^цкий математик К. Гаусс не Обошел своим вниманием и криптографию. Не будучи знаком с ее историей, онсамостоятельно разра- '>> г \:.1 |'>. .г ;: .

ботал «недешифруемый» по его мнению шифр; который по существу являлся ранее изобретенным шифром пропорциональной замейы и, Как оказалось,

ШИФР Франклмма

Посланник США во Франции, известный учёный, дипломат, философ Бенджамин Франклин для связи с Конгрессом разработай свой собственный шифр омофбнной (Многозначной) замеН^..'ЙИтересеЙ саЫ Способ составления шифра. Он взял большой отрезок французского текста (682 буквы), пройуме-

52

ровал их, и каждой букве латинского алфавита придал множество обозначений (чисел) в пронумерованном тексте. При шифровании буквы заменялись на, произвольно выбранные числа из соответствующих множеств. В современ­ ном понимании он использовал шифр про­ порциональной замены, в котором количество возможных шифробозначений пропорционально частоте встречаемости букв в открытом тексте. В этом случае все знаки шифрованного текста появляются примерно с одинаковыми частотами. Однако англичанам удавалось прочитать кое-что из переписки Франклина. Разработав собственный шифр пропорциональной замены, Франклин

воспроизвел идею шифра, предложенного Габриэлем де Лавинда еще в XV веке.

К сожалению (для американцев) один из помощников Франклина Э. Банк­ рофт - был английским агентом. В результате Б. Франклин нередко отправлял в Америку дезинформацию, поставляемую ему Банкрофтом.

Другой помощник Франклина, Артур Ли, пользовался своеобразным кни­ жным шифром. Открытый текст шифровался не побуквенно, а по словам. Ключом шифра являлся заранее оговоренный словарь, слова заменялись на соответствующие номера страниц и номера слов на странице. Этот шифр ока­ зался весьма неудобным в применении и в последующем не использовался.

СИМПАТИЧЕСКИЕ чернила

В Северной Америке в конце XVIII века симпатические чернила получили широкое распространение^ Братья Калперы, один из которых являлся агентом американцев в Лондоне, в своей переписке использовали невидимые чернила. Эти уникальные чернила поставлял им врач из Лондона сэр Джеймс Джей - брат первого главного американского судьи Джона Джея. Это стало первым в истории США случаем широкомасштабного применения симпатических чер­ нил. Джеймс Джей много лет спустя рассказал историю с чернилами в одном из своих писем; он описал созданный им способ составления невидимых чер­ нил для связи со своим братом Джоном в Нью-Йорке. В частности, он отме-

53

чал, что «этой жидкостью снабжали также генерала Вашингтона, и у меня есть его письму спризнанием ее большой пользы и с просьбами о дальнейших посылках...» Такими чернилами Джеймс отправлял сообщения Б. Франклину, С. Дину и другим. В июле 1779 года Вашингтон, отдававший должное защите связи, в одном из своих писем писал: «Все белые чернила, которыми я распо­ лагал... отправлены полковником Уэббом в пузырьке № 1. Жидкость в пу­ зырьке № 2 является дополнением, которое делает первую жидкость видимой при смачивании ею бумаги мягкой щеткой после того, как первая высохнет...

Я прошу ни при каких обстоятельствах никогда не говорить о получении вами таковых жидкостей от меня или кого бы то ни было другого». Эта тайнопись позволяла американцам успешно преодолевать английскую цензуру.

В это же время и англичане также широко использовали тайнопись. В час­ тности, в их агентурных посланиях использовалась галлодубильная кислота, проявляемая сернокислым железом (этот рецепт был заимствован из книги Дж. Порта «Магия естественная»).

ШИФРАТОР Джнфферсона

В конце XVIII века криптография обогатилась замечательным изобретени­ ем. Его автор - государственный деятель, первый государственный секретарь, а затем и президент Америки Томас Джефферсон. Свою систему шифрования он назвал «дисковым шифром». Этот шифр реализовался с помощью специа­ льного устройства, впоследствии названного шифратором Джефферсона.

Конструкция шифратора может быть вкратце описана следующим образом. Деревянный цилиндр разрезается на 36 дисков (количество дисков может

быть и иным). Эти диски насаживаются на одну общую ось таким образом, чтобы они могли независимо поворачиваться вокруг нее. На боковых поверх­ ностях дисков выписываются все буквы английского алфавита в произволь­ ном порядке. Порядок следования букв на различных дисках может быть раз­ личным. На поверхности цилиндра выделяется линия, параллельная его'оси. При шифровании открытый текст разбивается на группы по 36 знаков, затем первая буква группы фиксируется положением первого диска по выделенной линии, вторая - второго диска и т. д. Шифрованный текст образуется путем считывания последовательности букв с любой линии, параллельной выделен­ ной. При расшифровании на аналогичном шифраторе полученный шифртекст выписывается путем поворота дисков по выделенной линии, а открытый текст отыскивается среди параллельных ей линий путем осмысленного проч­ тения возможных вариантов. При таком расшифровании принципиально воз­ можно появление различных вариантов открытого сообщения, но, как показал

54

накопившийся ктому времени оиызуэто событиевесьма маловероятно; осмы­ сленный текст-читалсялядько ппо^й*^^^^

, ;ШйфраторгДжефферсона реализуетранее известный щифр(Многоалфавитной аамен%>%ет?*шючш;далявш щрядрк раеиряшенил б>жв на каждом диске» а такжедорЯДОК расположения этих дискедадаобвдей оси. Количество ключей огромно: оно равяо.361^6Ь тогест> имеет порядок Ю60, ,

Это изобретеиие стало предэестником появления так называемых дисковых шифраторов^ нашедших адирокое распространение в развитых странах в ХХ веке.,Шифратор, сове1ниен«о анадогичнь1Й шифратору Джефферсона, ис-

пользовадса в. армии СЩД во времяЛ Мировой войны. Однако при жизни Джефферсонасудьба его*Р|^|>етення еложнласннеудачно. .

. Будучи годеекретаремклгамДжефферсон продолжал использовать тради­ ционные;кода (нрмечклаторы)дщифры типа шифраВиженера. Он очень осторожно относилея^овоему изобретению,и,считал, что его нужнооснова-

тельношроанаднзиров^шСэтойзаелвю.ондаитедвноащйем^доддерживал связь е,математ1»одм[ Р^Латтерсоном|.Л:реззрьтат1е:обмена информацией Пат­ терсон предложилсвой;собственный шифр» кЩ0рый, доего мнению, являлся

более надежнММ^:чем шифр Джефферсона» Этотшифр представлял собой шифр вертикалмюйдерестановки с введением «цуотышек» По стойкости он значительноуступал шифруДжефферсона^.однакоДжефферсон принял дово­ ды:своего‘корреспондента идризналсго. шифр более приемлемым для испо­ льзования.;Таким обраЗом»Джефферс©неамиеоценилвеейглубины своего СОбСТВеННОГО ИЗОбретеНИЯ.

-В ХХ веке криптоаналитики СЩАпризнади высокую стойкость шифра Джефферсона* ©яида^в?.цазвшн| ето автора «отцом американского шифрова­ льного дела». ’УМЬ V;,.'" / ,

В связи с указанным эпизодом, можно особо выделить два момента. С од­ ной стороны, ^ е , бу^1учи^рез|^ент^ Ц 1^ ^ $ ёбр Ф не!навязывал употребле­ ния изобретенного йм шифра. С другой стороны^ поскольку его изобретение попало Н/арЯйв;10н0''неи8бежно!повт©рдлось а.будущем* До обнаружения «ар­ хивного шифра» Джефферсона новые криптографы самостоятельно изобрели аналогичные шифры. В истории криптографии имеются многочисленные примеры, иллюстрирующие забвение старых идей и попытки изобретения «нового колеса». И в наши дни дилетанты от криптографии изобретают.Свои собственные «недешифруемые» шифры, которые на самом деле оказываются легко раскрываемыми. „

ИзобретеШ^^^^фЪрёсЙШ^^Шц^кЬ^ вМ^беторил француз Этьен Базери («цилиндр Базери»). Одноко и его устройство было отвергнуто иЗ-за «чрезвычаЙйб^^яЬ'жйбЬМл^ЙкВйзгбтбвй^йЙ/^ак'и в применении. Базери упростйл^свбйШйгёЩ ^бйЯбиййЬр^й^ ^йблбжёйий-букв на дисках несег кретным. Ключом шифра являлся лишь порядок расположения дисков. Поря­

57

({2,3,...,8}), на малом кольце был нанесен смешанный алфавит из 26 букв. Кольца могли вращаться с помощью двух шестерен. Для удобства определе­ ния взаимное положение колец имелась стрелка с двумя прорезями - верхней и нижней. В ключ шифровального устройства включалось: смешанные алфа­ виты колец (порядки расположения букв), взаимное расположение двух ко­ лец. Для зашифрования первой буквы вращается большое кольцо, пока в верхней прорези не покажется эта буква. Вращение верхнего кольца по шес­ теренкам передается внутрецнему кольцу, и оно.тоже вращается. В нижней прорези напротив найденной.буквы читается первая шифрованная буква. Да­ лее процесс повторяется, вращается верхнее кольцо до проявления в верхней прорези второй открытой буквы и т.д. Цифры верхнего кольца предназначены для зашифрования кодовых слов, состоящих из цифр {2,3,.. .,8}.

Параграф 1.2.

История отечественной криптографий (/СОБ/).

Обратимся к истории отечественной криптографии.

До появления общегосударственной письменности не могла идти речи о серьезном использовании криптографических методов защиты информации. В этом смысле наше государство отстало от других развитых стран более чем на тысячелетие. В IX веке болгары Кирилл и Мефодий разработали первую русскую азбуку. Импульсом к этой работе послужило крещение Руси, в связи с чем возникда необходимость написания на русском языке религиозных . книг.

Грамотность на Руси прививалась с большим трудом. Князь Владимир I после принятия на Руси христианства насильно привлекал детей своей «наро­ читой чади» (то есть детей своих придворных и феодальной верхушки) для «обучения книжного», делая это нередко насильно. Исторические документы свидетельствуют о том, что матери плакали о детях, направленных на обуче­ ние, как о покойниках. Неграмотность была всеобщей, и более того, сама грамотность осуждалась в народе. Поэтому в 1Х-Х веках вопрос о тайнописи вообще не поднимался. Однако дальнейшее распространение письменности естественным образом породило и вопрос о тайнописи как средстве защиты секретов, доверяемых письму.

Древнейшие дошедшие до нас славяно-язычные рукописные книги дати­ руются серединой XI века: «Остромирово евангилие», «Изборник Святосла­ ва» и т. д. Именно такие рукописи активно способствовали развитию грамот­ ности, особейно среди священнослужителей. Напомнйм, что в это же время и в Европе после крушения Римской империи под натиском германских пле-

58

мен, наука, литература также находились в тисках богословия. Но за плечами этих наций находился временно забытый опыт прошлых веков, которого не было на Руси. ■.

Напомним, что языковое наследство Европу заключалось в трудах, напи­ санных лишь На трех языках - лйтинском, греческом и еврейском. Для осоз­ нания этого наследства требовалась не только обычная грамотность, но и знание иностранных языков.-Эти языки сами по себе нередко воспринима­ лись как средство тайнопйсй.В этом же смысле они часто использовались и на Руси лицами, освоившими эти «тайные письмена». Интересно напомнить, что хазары, постоянно тревожившие Русь своими набегами, употребляли бу­ квенно-звуковое руническое письмо, а также письмо древнееврейское, Неко­ торые из этих рунических писем до сих пор не расшифрованы. Заметим, что руны - примитивные письмена, обычно состоявшие из комбинаций прямых черточек, прорезанный на дереве, камне и т. д. Именно в силу своей прими­ тивности и символичности эта письмена вызывают затруднения у современ­ ных криптографов-дешифровалыциков. В них обычно присутствуют наруше­ ния логики шифрования, принятой в последующие века.

В основе отечественного шифрования лежали две русские азбуки - кириллица (от имени Кирилла - одного из изобретателей этой азбуки), глаго­ лица (от старославянского «глагол», что означает «слово») и пермские пись­ мена (названные по имени пермского епископа Стефана Пермского). Эти аз­ буки приведены в иллюстрациях.