Европейская криптология. История спецсвязи

Гребенников Вадим Викторович

А далее Порта поделился с читателем своим собственным практическим опытом работы: «Кроме того, далеко немаловажно, чтобы сообщение было написано рукой автора или искусного писца, ибо если перехваченное сообщение будет скопировано неправильно или если оно выйдет из-под руки человека незнакомого с искусством шифра, то в результате, поскольку правописание нарушено, любая интерпретация сообщения будет блокирована».

Подобный опыт приходил только к криптоаналитику, который имел дело с сообщениями, в которых буквы часто были пропущены, переставлены или заменены на другие. Это случалось лишь при обработке настоящих криптограмм.

Задачи, которые встречались в книгах по криптоанализу того времени, всегда были безукоризненно составлены с точки зрения правописания и поэтому легко решались. Скорее всего, Порта регулярно занимался криптоанализом, выполняя поручение папской курии.

В полной мере замечательные способности Порты проявились при решении наиболее тяжелой проблемы криптоанализа эпохи Возрождения – раскрытии многоалфавитных шифров. Невзирая на высокую оценку этих шифров криптоаналитиками того времени, Порта отказался признать их неуязвимость и разработал для них методы раскрытия. Хотя эти методы не были универсальными, их основная ценность состояла в примененном Портой смелом подходе, который и привёл его к успеху.

Для начала Порта попробовал прочитать шифротекст, который его современниками был зашифрован с помощью специального устройства. Это устройство состояло из двух дисков: внутреннего неподвижного диска, на который по часовой стрелке был нанесен алфавит открытого текста, и внешнего подвижного диска с рядом причудливых шифрознаков.

Внешний диск после шифрования очередной буквы поворачивался по часовой стрелке на один шаг. Порта заметил, что если в каком-либо слове открытого текста три буквы подряд стояли в алфавитной последовательности, тот же шифрознак троекратно повторялся в получаемом шифротексте. Это помогло ему прочитать криптограмму.

Потом Порта модифицировал разработанный им метод, чтобы дешифровать другую многоалфавитную криптограмму, которая была составлена по принципу Джованни Беллазо. По мнению Порты, в криптограмме троекратное повторение буквы шифротекста сигнализировало о том, что ключом из трёх букв, расположенных в обычном алфавитном порядке, был зашифрован открытый текст, в котором были три буквы в порядке, противоположном алфавитному.

Рассуждая по этому поводу, Порта вплотную подошёл к универсальному методу раскрытия многоалфавитных шифров, найти который он так стремился:

«Поскольку… между первыми тремя „М“ и этими же тремя буквами, повторенными в 13-м слове, находится 51 буква, я прихожу к выводу, что ключ повторен три раза, и правильно считаю, что он содержит 17 букв».

Однако Порта так и не воспользовался своим наблюдением. В итоге многоалфавитный шифр продолжал считаться надёжным в течение трёх следующих веков.

В своей книге Порта ввел свою таблицу многоалфавитного шифрования (см. таблицу).

Шифрование сообщения осуществлялась с помощью секретного лозунга-пароля, который периодически выписывался над открытым текстом. Буква лозунга определяла алфавит (заглавные буквы первого столбца), расположенная под ключом буква открытого текста искалась в верхнем или нижнем полуалфавите и заменялась соответствующей ей буквой второго

полуалфавита.

Например, если в качестве лозунга использовать слово «UKRAINE», то шифрование слова «UZHGOROD» приведет к шифровке «LHQTKLMN» (см. таблицу).

За этот шифр Порта позже назвали отцом современной криптографии, но в то время этот шифр не нашёл широкого приложения. Причиной этого была необходимость постоянно иметь при себе указанную таблицу и сложность процесса шифрования. Вместе с тем, был дан импульс для появления других шифровальных систем (например, Виженера).

Также Порта предложил шифр простой биграммной замены с использованием квадратной таблицы со смешанным алфавитом и паролем. В нём пары букв (биграммы) обозначались одним специальным графическим символом. Например, биграмма «ЕА» заменялась греческим символом «», биграмма «LF» – символом «» и т.д.

Они заполняли квадратную таблицу размером 20х20, строки и столбцы которой были пронумерованы буквами латинского алфавита. По сути дела это был тот же шифр простой замены, но на уровне двухбуквенных соединений. Криптостойкость при такой замене по сравнению с побуквенным шифрованием значительно повышалась.

Французский посол в Риме Блез де Виженер (Blaise de Vigenere) (1523-96), ознакомившись с криптологическими трудами и идеями Цезаря, Альберти, Тритемия, Беллазо и Порта, увлёкся криптологией. В 1585 году он написал книгу «Трактат о шифрах» (фр. Traite des chiffres), где изложил основы криптологии. В ней он выразил мнение о том, что «все вещи в мире представляют собой шифр. Вся природа является просто шифром и секретным письмом». Позже эту мысль повторили и Блез Паскаль (Blaise Pascal), и отец кибернетики Норберт Винер (Norbert Wiener).

В своем трактате Виженер опять повторил идею Кардано по использованию «самоключа». Заранее оговаривалась одна ключевая буква алфавита, и первая буква сообщения шифровалась по строке таблицы Тритемия, соответствующей этой букве. Вторая буква сообщения шифровалась по строке, соответствующей первой букве шифротекста и т.д.

Второй вариант использования таблицы Тритемия, предложенный Виженером, заключался в применении ключа-лозунга. По сути Виженер, объединив подходы Тритемия, Беллазо и Порта к шифрованию открытых текстов, не внёс в них ничего оригинального.

Шифр Виженера содержал в себе алфавитную квадратную таблицу Тритемия, состоявшую из 24 пошаговых ротаций влево линии стандартного латинского алфавита. В этой таблице первая горизонтальная строка называлась «линией языка», а первый вертикальный столбец – «секретной линией». Ключом могло быть любое слово, буквы которого выписывались подряд над или под буквами открытого письма. Причем, когда оно заканчивалось, то записывалось опять, циклически повторяясь, пока не заканчивался текст.

Этот ключ и был «секретом», который Беллазо называл «паролем», а Виженер назвал «лозунгом». В наше время ключевая последовательность букв или цифр получила название «гамма» по аналогии с известным музыкальным термином. Таблица Виженера легко восстанавливалась перед самим процессом шифрования, после чего могла быть уничтожена.