В век цифровых технологий, информация приобретает гораздо большее значение, чем когда бы то ни было раньше. Растет и число желающих заполучить секретные сведения, среди которых как банковские данные держателей карт, так и важнейшие государственные тайны. Именно поэтому, тайнопись и шифры не только не ушли в прошлое, но и стали более востребованы.
Между тем, история зашифрованных сообщений насчитывает тысячи лет. Одни из наиболее ранних упоминаний о шифрах восходят еще к Геродоту, согласно которому, именно искусство тайнописи спасло Грецию от завоевания Ксерксом, деспотичным правителем Персии.
Стоит отметить, что секретная переписка, осуществляемая путем сокрытия имеющегося сообщения, носит название стеганография, которое происходит из греческих слов steganos - "покрытый" и graphein — "писать". В течение двух тысячелетний после Геродота во всем мире применялись различные виды стеганографии. Например, древние китайцы писали сообщения на тонкой шелковой ткани, которая затем сворачивалась в крохотный шарик и покрывалась воском, после чего посланец проглатывал этот восковой шарик. В шестнадцатом веке итальянский ученый Джованни Порта показал, как скрыть послание внутри сваренного вкрутую яйца, вначале изготовив чернила из одной унции (28 г) квасцов и пинты (0,5 л) уксуса, а затем записав послание этими чернилами на скорлупе. Раствор проникнет сквозь поры скорлупы и оставит сообщение на поверхности плотного яичного белка, которое можно будет прочитать, только разбив яйцо и очистив скорлупу.
Читайте также: Хирург заткнет за пояс хироманта
Однако Джованни Порта не был новатором. Еще в первом веке н. э. Плиний Старший показал, как млечный сок некоторых растений может использоваться в качестве таких чернил. После высыхания надпись, сделанная этими чернилами, не видна, но при несильном нагреве она приобретает коричневый цвет. Многие органические жидкости ведут себя похожим образом: при нагреве, из-за того, что в них содержится большое количество углерода, они темнеют. И это не составляет секрета для современных разведчиков и шпионов, которые, в случае если у них исчерпались симпатические чернила, используют для этой цели собственную мочу.
Однако у стенографии есть один принципиальный недостаток. При обнаружении сообщения сразу же становится известно и его содержание. Поэтому, наряду с усовершенствованием стеганографии, происходило развитие криптографии, которая берет начало от греческого слова kryptos, означающего "тайный". Цель криптографии состоит не в том, чтобы скрыть наличие сообщения, а в том, чтобы скрыть его смысл, — процесс, известный как шифрование. Чтобы сделать сообщение непонятным, оно зашифровывается по определенному правилу, которое заранее оговаривается между отправителем сообщения и его получателем. Преимущество криптографии состоит в том, что если противник перехватит зашифрованное сообщение, то прочитать его ему не удастся. Восстановить же исходное сообщение из зашифрованного текста, не зная правила шифрования, может оказаться для противника сложной, а то и вообще невыполнимой задачей.
В свою очередь криптография подразделяется на два направления, известные как перестановка и замена. При перестановке буквы сообщения просто переставляются, образуя анаграмму. И адресат может восстановить исходное сообщение просто выполняя эти же действия в обратном порядке. Самый известный способ последовательных перестановок известен как шифр Юлия Цезаря. Он просто заменял каждую букву в послании буквой, стоящей в алфавите на три позиции дальше.
Революцию в истории шифрования совершил в 9 веке арабский ученый Исмаил аль-Кинди. Он изобрел один из способов прочесть зашифрованное сообщение, если известен язык, на котором оно написано, — это взять другой незашифрованный текст на том же языке, размером на страницу или около того, и затем подсчитать появление в нем каждой из букв. Например, назовем наиболее часто встречающуюся букву "первой", букву, которая по частоте появления стоит на втором месте, назовем "вторая", букву, которая по частоте появления стоит на третьем месте, назовем "третья" и так далее, пока не будут сочтены все различные буквы в незашифрованном тексте. Затем посмотрим на зашифрованный текст, который необходимо прочитать, и таким же способом проведем сортировку его символов. Найдем наиболее часто встречающийся символ и заменим его "первой" буквой незашифрованного текста, второй по частоте появления символ заменим "второй" буквой, третий по частоте появления символ заменим "третьей" буквой и так далее, пока не будут заменены все символы зашифрованного сообщения, которое необходимо дешифровать.
Читайте также: Мы все - телепаты... в минуты опасности
Но если с этим изобретением для арабских ученых наступил период выдающихся интеллектуальных достижений, Европа прочно увязла в Темных веках. В то время как аль-Кинди описывал изобретение криптоанализа, европейцы все еще постигали основы криптографии. Единственными в Европе институтами, в которых поощрялось изучение тайнописи, были монастыри, где монахи исследовали Библию в поисках скрытого в ней значения. В частности, средневековые монахи были заинтригованы тем фактом, что в Ветхом Завете имелись явные признаки использования криптографии. В нем, к примеру, встречаются части текста, зашифрованного с помощью атбаша, — традиционной формы шифра замены в иврите. Принцип зашифровывания этого письма следующий: берется буква, определяется, какой она является по счету от начала алфавита, после чего заменяется буквой, которая стоит на том же самом месте, но только считая от конца алфавита. Например, для английского языка это означает, что а, стоящая в начале алфавита, заменяется буквой Z, стоящей в конце алфавита, b заменяется на Y и так далее. Стоит отметить, что в монастырях на Руси получила распространение тайнопись греческой азбукой. При этом способе записи по языку остаются славянскими, по шрифту же становятся греческими. Главным образом мода на греческую тайнопись была распространена в XV-XVI веках.
Еще одним примером шифра замены является секретное письмо с использованием кодового слова — оно простое как в реализации, так и в расшифровывании. Идея заключается в том, что выбирается кодовое слово, которое пишется впереди, затем выписываются остальные буквы алфавита в своем порядке. Шифр с использованием кодового слова WORD.
Интересный шифр изобрел Антуан Россиньоль и его сын Бонавентур Россиньоль, который использовал 587 различных чисел. Шифр был настолько силен, что в течение многих столетий никто не мог взломать его, пока это не сделал Командир Птинье Базарье в 1893 году. Он понял, что каждое число замещало французский слог, а не одну букву, как до этого считали. Птинье Базарье предположил, что специфическая последовательность повторных чисел 124-22-125-46-345 кодирует слово "les ennemis" (враги), и, отталкиваясь от этой информации, смог распутать весь шифр.
Одним из простейших приемов шифрования является использование "пустых" знаков — символов или букв, которые не заменяют реальные буквы, а являются просто пустыми, ничего не обозначающими символами. Например, можно заменить каждую букву открытого текста числами от 1 до 99, из которых 73 ничего не означают и могут случайным образом появляться с разной частотой в зашифрованном тексте.
Наиболее любопытной фигурой в криптоанализе XIX века был Чарльз Бэббидж, эксцентричный английский гений, более всего известный разработкой прототипа современного компьютера. Именно Бэббидж был первым, кто догадался, что ширина годовых колец дерева зависит от того, какая погода была в том году, когда образовалось кольцо. На основании этого Бэббидж пришел к выводу, что, изучая древние деревья, можно определить, каким был климат в прошлом.
Читайте также: Искусственный интеллект достиг уровня ребенка
Стоит также сказать о полиалфавитных шифрах. В Европе такие шифры были впервые описаны в 1467 году итальянским архитектором Леон Баттиста Альберти. Последним же словом в развитии полиалфавитных шифров можно считать роторные машины, примером которых является немецкая машина Enigma, разработанная в 1917 г. Суть ее метода заключена в многократном применении различных шифров простой замены к определенному числу букв шифруемого текста. То есть к каждой букве по отдельности применяется один из шифров простой замены. Среди полиалфавитных шрифтов большую известность также получили шифр Виженера и шифр Вернама.
С развитием науки и техники появились также полиграммные шифры. В них подстановки буквы открытого текста заменяются не по одной, а группами. Преимущество такого способа заключается в том, что распределение частот групп букв значительно более равномерное, чем отдельных символов. Наиболее известными примерами такой системы шифрования являются шифр Плейфера и шифр Хилла.
Стоит также сказать, что, несмотря на развитие методов дешифровки текстов, на сегодняшний день до сих пор существуют неподдающиеся криптоаналитикам письмена. Например, иероглифические надписи на Фестском диске, предположительно принадлежащие минойской цивилизации на острове Крит. Загадку для ученых таит в себе и рукопись Войнича — манускрипт возрастом примерно 400-500 лет. Она состоит из 240 страниц с иллюстрациями неизвестных растений, травяных рецептов, астрологических диаграмм, человеческих фигур, и надписей на неизвестном языке. Сегодня криптографы продолжают работу над расшифровкой рукописи.
Из современных загадок для криптографов стоит назвать Криптос — скульптуру американского художника Джеймса Санборна (James Sanborn), установленную на территории офиса ЦРУ в Лэнгли, штат Вирджиния. Ее особенность в том, что она представляет собой зашифрованный текст, разделенный на четыре секции. С момента ее открытия в 1990 году специалисты пытаются расшифровать надписи, но пока они справились только с тремя секциями. Последнюю часть кода пока никто не разгадал.
Таким образом, во все времена для передачи секретной информации люди пользовались шифрами. И сегодня, с появлением интернета, где банки и правительственные организации хранят свои зашифрованные секреты, эта индустрия развилась еще стремительнее. Тем ни менее, все еще существуют коды, которые не могут расшифровать даже самые лучшие криптографы.