 |
|
Прибор СЦИТАЛЛА является одним из первых приборов, реализующих шифр перестановки.
Он был изобретен в древней "варварской" Спарте во времена Ликурга; Рим быстро воспользовался этим прибором. Для зашифрования текста использовался цилиндр заранее обусловленного диаметра. На цилиндр наматывался тонкий ремень из пергамента, и текст выписывался построчно по образующей цилиндра (вдоль его оси). Затем ремень сматывался и отправлялся - получателю сообщения. Последний наматывал его на цилиндр того же диаметра и читал текст по оси цилиндра. В этом примере ключом такого шифра являлся диаметр цилиндра и его длина, которые, по существу, порождают двухстрочную запись, указанную выше.
Интересно, что изобретение дешифровального устройства "АНТИСЦИТАЛЛА" приписывается великому Аристотелю.
Онпредложил для этого использовать конусообразное "копье", на которое наматывался перехваченный ремень, который передвигало по оси до того положения, пока не появлялся осмысленный текст.
Были и другие способы защиты информации, разработанные в античные времена.
Диск Энея
Древнегреческий полководец Эней Тактика в IV веке до н.э. предложил устройство, названное впоследствии "диском Энея". Принцип его был прост. На диске диаметром 10-15 см. и толщиной 1-2 см высверливались отверстия по числу букв алфавита. В центре диска помещалась "катушка" с намотанной на ней ниткой достаточной длины. При зашифровании нитка "вытягивалась" с катушки и последо- вательно протягивалась через отверстия в соответствии с буквами шифруемого текс- та. Диск и являлся посланием. Получатель послания последовательно вытягивал нит- ку из отверстий, что позволяло ему получать передаваемое сообщение, но в обратном порядке следования букв. При перехвате диске недоброжелатель имел возможность прочитать сообщение тем же образом, что и получатель. Но Эней предусмотрел возможности легкого уничтожения передаваемого сообщения при угрозе захвата диска. Для этого было достаточно выдернуть "катушку" с закрепленным на ней концом нити до полного выхода всей нити из всех отверстий диска.
Линейка Энея
Идея Энея была использована в создании и других оригинальных шифров замены. Скажем, в одном из вариантов вместо диска использовалась линейка с числом отверстий, равных количеству букв алфавита. Каждое отверстие обозначалось своей буквой буквы по отверстиям располагались в произвольном порядке. К линейке была прикреплена катушка с намотанной на нее ниткой Рядом с катушкой имелась прорезь. При шифровании нить протягивалась через прорезь, а затем через отверстие, соответствующее первой букве шифруемого текста, при этом на нити завязывался узелок в месте прохождения ее через отверстие; затем нить возвращалась в прорезь и аналогично зашифровывалась вторая буква текста и т.д. После окончания шифрования нить извлекалась и передавалась получателю сообщения. Тот, имея идентичную линейку, протягивал нить через прорезь до отверстий определяемых узлами, и восстанавливал исходный текст по буквам отверстий.
Это устройство получило название "линейка Энея". Шифр, реализуемый линейкой Энея, является одним из примеров шифр замены: когда буквы заменяются на расстояния между узелками с учетом прохождения через прорезь. Ключом шифра являло порядок расположения букв по отверстиям в линейке. Посторонний, получивший нить (даже имея линейку, но без нанесенных наней букв), не сможет прочитать передаваемое сообщение.
Аналогичное "линейке Энея" "узелковое письмо" получило распространение у индейцев Центральной Америки.
Свои сообщения они также передавали в виде нитки, на которой завязывались разноцветные узелки, определявшие содержание сообщения.
Книжный шифр Энея
Заметным вкладом Энея в криптографию является предложенный им так называемый книжный шифр, описанный в сочинении "0б обороне укрепленных мест".
Эней предложил прокалывать малозаметные дырки в книге или в другом документе над буквами (иль под ними) секретного сообщения.
Интересно отметить, что в первой мировой войне германские шпионы использовал аналогичный шифр, заменив дырки на точки, наносимые симпатическими чернилами на буквы газетного текста.
Книжный шифр в современном его виде имеет несколько иной вид.
Суть этого шифра состоит в замене букв на номер строки и номер этой буквы I строке и заранее оговоренной странице некоторой книги. Ключом такого шифра является книга и используемая страница в ней. Этот шифр оказался "долгожителем" и применялся даже во времена второй мировой войны.
Квадрат Полибия
Еще одно изобретение древних греков - так называемый квадрат Полибия. Применительно к современному латинскому алфавиту из 26 букв шифрование по этому квадрату заключалось в следующем. В квадрат размером 5x6 клеток выписываются все буквы алфавита, при этом буквы I,J не различаются (J отождествляется с буквой I);
Шифруемая буква заменялась на координаты квадрата, в котором она записана. Так, В заменялась на АВ, F на ВА, R на DВ и т.д. При расшифровании каждая такая пара определяла соответствующую букву сообщения. Ключом такого шифра являлось расположение букв в таблице 5x5.
«Тюремный» шифр
Интересно отметить, что в несколько измененном виде шифр Полибия дошел до наших дней и получил своеобразное название "тюремный шифр". Для его использования нужно только знать естественный порядок расположения букв алфавита (как в указанном выше примере для английского языка). Стороны квадрата обозначаются не буквами (АВСDЕ), а числами (12345). Числе 3, например, передается путем тройного стука. При передаче буквы сначала "отстукивается число, соответствующее строке, в которой находится буква, а затем номер соответствующего столбца. Например, буква "F" передается двойным стуком (вторая строка) и затем одинарным (первый столбец).
С применением этого шифра связаны некоторые исторические казусы. Так. декабристы, посаженные в тюрьму после неудавшегося восстания, не смогли установить связь с находившимся в "одиночке" князем Одоевским. Оказалось, что этот князь (хорошо образованный по тем временам) не помнил естественный порядок расположения букв в русском и французском алфавитах (другими языками он не владел). Декабристы для русского алфавита использовали прямоугольник размера 5x6 (5 строк и 6 столбцов) и редуцированный до 30 букв алфавит.
"Тюремный шифр", строго говоря, не шифр, а способ перекодировки сообщения с целью его приведения к виду, удобному для передачи по каналу связи (через стенку). Дело в том, что в таблице использовался естественный порядок расположения бую алфавита. Отметим, что при произвольном расположении букв в квадрате возникает одно затруднение: либо нужно помнить отправителю и получателю сообщения заданный произвольный порядок следования букв в таблице (ключ шифра), что вообще говоря затруднительно, либо иметь при себе запись этих букв. Во втором случае появляется опасность ознакомления с ключом посторонних лиц. Поэтому в ряде случаев ключ составляется следующим образом. Берется некоторое "ключевое слово", которое легко запомнить, например, "СRYPTOLOGY", удаляют из него повторы букв (получают "СRYPTOLOG") и записывают его в начальных клетках квадрата. В оставшиеся клетки записываются остальные буквы алфавита в естественном порядке.
АВСDОЕАСRYРТВОLGАВСDЕFНIЕUVWXZ
В таком шифре ключом является указанное "ключевое слово" ("пароль"). Заметим, кстати, что таким же образом можно легче запомнить порядок следования букв и в "линейке Энея".