Долгое время занятие криптографией было уделом
чудаков-одиночек. Среди них были одаренные ученые, дипломаты,
священнослужители. Известны случаи, когда криптография считалась даже
черной магией. Этот период развития криптографии как искусства длился с
незапамятных времен до начала XX века, когда появились первые
шифровальные машины. Понимание математического характера решаемых
криптографией задач пришло только в середине XX века — после работ
выдающегося американского ученого К. Шеннона.
История криптографии связана с большим количеством
дипломатических и военных тайн и поэтому окутана туманом легенд.
Наиболее полная книга по истории криптографии содержит более тысячи
страниц. Она опубликована в 1967 году в Нью-Йорке и на русский язык еще
не переведена. На русском языке недавно вышел в свет фундаментальный труд по истории криптографии в России.
Свой след в истории криптографии оставили многие хорошо
известные исторические личности. Приведем несколько наиболее ярких
примеров.
Первые сведения об использовании шифров в военном деле
связаны с именем спартанского полководца Лисандра (шифр «Сциталь», V век
до нашей эры). Цезарь использовал в переписке шифр, который вошел в
историю как «шифр Цезаря». В древней Греции был изобретен вид шифра,
который в дальнейшем стал называться «квадрат Полибия». Братство
франкмасонов с момента своего возникновения (VIII век) разработало и
использовало целую систему особых шифров. Одну из первых книг по
криптографии написал аббат И. Трителий (1462–1516), живший в Германии. В
1566 году известный механик и математик Д. Кардано опубликовал работу с
описанием изобретенной им системы шифрования («решетка Кардано»).
Франция XVI века оставила в истории криптографии шифры короля Генриха IV
и Ришелье. В упомянутой книге Т.А. Соболевой подробно описано много
российских шифров, в том числе и «цифирная азбука» 1700 года, автором
которой был Петр Великий.
Некоторые сведения о свойствах шифров и их применениях
можно найти и в художественной литературе, особенно в приключенческой,
детективной и военной. Хорошее подробное объяснение особенностей одного
из простейших шифров - шифра замены и методов его вскрытия содержится в двух известных рассказах: «Золотой жук» Э. По и «Пляшущие человечки» А. Конан-Дойля.
Много занимательной информации по криптографии
публикуется в издаваемом в США научно-популярном журнале «Cryptology».
Обширный библиографический список (111 названий) зарубежной литературы
по криптографии содержится в очень полезной и важной статье Диффи и
Хеллмэна,
которая переведена на русский язык и общедоступна (о революционном
вкладе авторов этой статьи в криптографию будет рассказано позже).
Рассмотрим более подробно три примера.
Шифр «Сциталь». Этот шифр известен со времен
войны Спарты и Персии против Афин. Спартанский полководец Лисандр
подозревал персов в возможной измене, но не знал их тайных планов. Его
агент в стане персов прислал шифрованное сообщение, которое позволило
Лисандру опередить персов и разгромить их. Шифрованное сообщение было
написано на поясе официального гонца от персов следующим образом: агент
намотал пояс на сциталь (деревянный цилиндр определенного диаметра) и
написал на поясе сообщение вдоль сциталя; потом он размотал пояс, и
получилось, что поперек пояса в беспорядке написаны буквы. Гонец не
догадывался, что узор на его красивом поясе на самом деле содержит
зашифрованную информацию. Лисандр взял сциталь такого же диаметра,
аккуратно намотал на него пояс и вдоль сциталя прочитал сообщение от
своего агента.
 Например, если роль сциталя выполняет карандаш с шестью гранями, то открытый текст КРИПТОГРАФИЯ может быть преобразован в шифртекст РПОРФЯКИТГАИ. Шифртекст может быть и другим, так как он зависит не только от диаметра карандаша. Поэкспериментируйте!
Отметим, что в этом шифре преобразование открытого
текста в шифрованный заключается в определенной перестановке букв
открытого текста. Поэтому класс шифров, к которым относится и шифр
«Сциталь», называется шифрами перестановки.
Шифр Цезаря. Этот шифр реализует следующее
преобразование открытого текста: каждая буква открытого текста
заменяется третьей после нее буквой в алфавите, который считается
написанным по кругу, т.е. после буквы «я» следует буква «а». Поэтому
класс шифров, к которым относится и шифр Цезаря, называется шифрами замены.
Например, открытый текст КРИПТОГРАФИЯ при таком способе шифрования преобразуется в шифртекст НУЛТХСЁУГЧЛВ.
Отметим, что Цезарь заменял букву третьей после нее буквой, но можно
заменять и пятой, и какой-нибудь другой. Главное, чтобы тот, кому
посылается шифрованное сообщение, знал эту величину сдвига.
Шифр Виженера. Этот шифр удобнее всего
представлять себе как шифр Цезаря с переменной величиной сдвига. Чтобы
знать, на сколько сдвигать очередную букву открытого текста, заранее
договариваются о способе запоминания сдвигов. Сам Виженер предлагал
запоминать ключевое слово, каждая буква которого своим номером в
алфавите указывает величину сдвига. Ключевое слово повторяется столько
раз, сколько нужно для замены всех букв открытого текста. Например,
ключевое слово ВАЗА означает следующую последовательность сдвигов букв
открытого текста: 3191319131913191... Например, открытый текст КРИПТОГРАФИЯ при таком способе шифрования преобразуется в шифртекст НССРХПЛСГХСА.
Дальнейшее развитие идеи ключевого слова, а именно, идея
запоминать способ преобразования открытого текста с помощью какой-либо
книги, привело к возникновению различных видов так называемых книжных шифров. Они хорошо известны любителям детективной и приключенческой литературы.
Подумайте сами:
1. Поэкспериментируйте с шифрами Цезаря и Виженера.
2. Попробуйте найти способ вскрытия шифра «Сциталь» (не зная диаметра сциталя). | 