Основы классической криптологии. Секреты шифров и кодов

Один из известных древних шифров придумал историк Полибий (Polybios, 204–122 годы до нашей эры), родившийся и долгое время живший в Аркадии. В 168 году до нашей эры, после завоевания римскими легионами Македонии, Полибий был отвезен в Рим, где и прожил остаток жизни.

В одной из своих работ Полибий описал оригинальную систему шифрования с использованием таблицы в форме квадрата, разбитого на 25 ячеек. В каждую ячейку в произвольном порядке записывалась одна из букв алфавита, и таким образом были заполнены все ячейки. Отправитель при переводе текста сообщения в криптограмму находил в квадрате ячейку с нужной буквой открытого текста и вставлял в шифрованный текст букву, располагающуюся в нижней от нее ячейке в том же столбце. Если же буква открытого текста оказывалась в ячейке нижней строки, то в шифрограмму записывалась буква из самой верхней ячейки того же столбца. Получатель сообщения должен был иметь точно такую же таблицу, а при расшифровке провести указанные операции в обратном порядке. Таким образом, квадрат Полибия можно считать одним из первых дошедших до нас из глубины веков шифров замены.

Необходимо отметить, что историки до сих пор не пришли к единому мнению, является ли Полибий автором этого шифра или только описал его. Тем не менее среди специалистов этот шифр все же получил название «квадрат Полибия». В любом случае вполне вероятно, что этот шифр использовали как греки, так и римляне.

Шифр Цезаря

Наиболее известным из древних шифров замены является шифр Цезаря, названный так в честь римского императора Гая Юлия Цезаря (Gaius Julius Caesar, 100-44 гады до нашей эры), который этот шифр использовал.

Принцип сокрытия информации, использовавшийся в этом шифре, был очень простым. Каждая буква шифруемого послания заменялась другой буквой, которая в алфавите располагалась на определенном месте после буквы открытого текста. Получателю сообщения достаточно было знать, на какое количество позиций следует производить смещение букв для их замены. Исходя из приведенного описания, безошибочно можно определить, что шифр Цезаря относится к классу шифров замены.

Как и в случае с квадратом Полибия, для историков остается загадкой, придумал ли великий полководец этот шифр сам или только применял его в своих записях. Необходимо отметить, что существуют разногласия и в отдельных деталях, касающихся применения данного шифра на практике. По утверждениям некоторых источников, Цезарь заменял букву открытого текста четвертой после нее буквой в алфавите. Другие же исследователи утверждают, что замена осуществлялась на третью букву, ссылаясь на книгу Цезаря «Записки о галльской войне». Среди специалистов нет единства и в ответе на вопрос, в какую сторону в процессе шифрования необходимо было производить отсчет букв в алфавите, влево или вправо.

Поэтому у разных современных авторов мы можем встретить разные варианты шифрования с помощью шифра Цезаря легендарного высказывания римского императора «Veni, vidi, vici!», что в переводе означает «Пришел, увидел, победил!». Если, например, этот текст зашифровать смещением на четыре буквы вправо, изменяя в латинском алфавите букву «а» на букву «Е», букву «b» на «F» и так далее, то получим криптограмму в следующем виде:

ZIRM ZMHM ZMGM

В том случае, если эта цитата будет зашифрована смещением на три буквы влево, шифрованный текст будет выглядеть так:

SBKF SFAF SFZF

Тем не менее великий римский полководец вошел в историю благодаря не только одержанным победам, но и использовавшемуся им шифру. Несомненно, использование шифра оказало неоценимую помощь римским легионам при ведении боевых действий, поскольку во время войны хороший шифр не менее важен, чем многочисленные дополнительные резервы.

3.2. Шифры арабского мира

Падение Римской империи после вторжения племен варваров привело к тому, что в Европе наступил период упадка. Большинство великих достижений древнегреческой и древнеримской цивилизации были утрачены. И это касалось не только культурных ценностей, но также науки и ремесел.

В то же время в восточной части земного шара наступил период расцвета арабской культуры, который историки определяют периодом примерно с VII–VIII веков нашей эры. Именно в это время были не только созданы выдающиеся памятники арабской культуры, но и сделаны фундаментальные открытия во многих областях знаний, в том числе и в точных науках, например в математике и астрономии.

С периодом расцвета арабских государств и арабской культуры ряд исследователей и специалистов связывают становление криптографии как искусства, а затем и как науки. В любом случае именно в арабском мире криптография получила новый импульс в своем развитии. Достаточно напомнить, что само слово «шифр», как и слово «цифра», имеет арабское происхождение.

Новые системы шифрования