Основы классической криптологии. Секреты шифров и кодов

Справедливости ради следует признать, что сведения о системах и способах составления шифрованных сообщений встречаются уже в самых первых дошедших до нас исторических документах цивилизаций Древнего Востока.

Так, например, в древнеиндийских рукописях исследователи обнаружили описание 64 (шестидесяти четырех!) способов преобразования текста. Многие из указанных способов можно считать шифрами, поскольку с их помощью обеспечивалась в том числе и секретность переписки. Среди них были как шифры перестановки, так и шифры замены. Особый интерес исследователей вызывает рекомендация, в соответствии с которой секретное письмо является одним их шестидесяти четырех искусств, которым должны владеть не только мужчины, но и женщины.

В период расцвета арабских государств появляются несколько литературных трудов, посвященных вопросам криптографии. В 855 году нашего летоисчисления увидел свет весьма интересный труд, который назывался «Книга о большом стремлении человека разгадать загадки древней письменности». В ней приведены описания нескольких шифров, в том числе и с использованием для шифрования не одного, а нескольких алфавитов.

Известная династия Аббас, покровительствовавшая ученым и деятелям культуры, управляла могучей империей, располагавшейся в те времена на территории нынешнего Ирака Центр этой империи находился в Багдаде, где уже в IX столетии нашей эры при желании можно было изучать любую науку, начиная от астрономии до криптологии. Правители данной династии имели довольно развитую и эффективную систему управления. Для сохранения всевозможных тайн и секретов чиновники при ведении записей использовали шифры. При этом они следовали правилам и инструкциям, установленным в книге «Руководство чиновника» («Adab al-Kuttab»), первые упоминания о которой относятся к X столетию нашей эры. Отдельные главы этой книги были посвящены криптологии.

Следует отметить, что создатели шифров в те далекие времена сначала пользовались так называемыми транскрипционными методами. Позже были придуманы методы перестановки, в которых вместо букв использовали в том числе знаки + или #. Конечно же одновременно с теми, кто создавал различные шифры, совершенствовали свое мастерство и те, кто эти шифры разгадывал.

Частотный анализ

В 1412 году была издана энциклопедия «Шауба аль-Аша», состоявшая из 14 томов и содержавшая информацию о всех научных достижениях, известных к тому времени. В этой энциклопедии целый раздел был посвящен криптографии с описанием всех известных арабским ученым способов шифрования. Здесь же приводился способ разгадывания шифра, основанный на повторяемости букв открытого текста и криптограммы, то есть было дано описание одного из методов криптоанализа, который впоследствии был назван частотным анализом. В этом разделе указывалась и частота встречаемости букв арабского языка, определенная на основе изучения текста священной книги мусульман Корана.

Однако первые сведения о частотном анализе можно встретить на несколько веков раньше. Известный арабский ученый Абу Юсуф Якуб ибн Исхак ибн ас-Саббах ибн Омран ибн Исмаил аль-Кинди, более известный как просто аль-Кинди, жил в IX столетии нашей эры. За свою жизнь он написал около 290 книг по медицине, астрономии, математике и другим наукам. Необходимо отметить, что аль-Кинди, помимо прочего, был и весьма талантливым криптологом. Среди его литературных творений была и «Рукопись о разгадывании шифрованных сообщений».

В указанной книге аль-Кинди рекомендует простой способ разгадывания зашифрованных текстов. Если заранее известно, на каком языке написано зашифрованное сообщение, надо выбрать любую страницу из книги, написанной на этом же языке, и попробовать подсчитать, какие буквы на этой странице чаще всего используются. Так, например, в русском языке такими буквами будут «е», «а» и «о». После этого следует просмотреть зашифрованный текст и найти наиболее часто встречающийся знак. Если первоначальный текст написан на русском языке, то вместо этого знака надо поставить букву «е». Затем определяется второй наиболее часто повторяющийся знак, вместо которого подставляется буква «а». И так далее. В конце концов нужно перепробовать все буквы алфавита, пока не удастся расшифровать весь текст. Эта методика разгадывания зашифрованных текстов и получила название частотного анализа Одна из поучительных историй, связанных с разгадыванием шифра методом частотного анализа, произошла на несколько веков позже на другом континенте, но об этом будет рассказано в другом разделе.

3.3. Европа просыпается