Історія виникнення криптографії

Майже чотири тисячі років тому в місті Менетій-Хуфу на березі Нілу якийсь єгипетський переписувач намалював ієрогліфи, які розповідали історію життя його пана. Зробивши це, він став родоначальником документально зафіксованої історії криптографії.

Девід Кан (David Kahn), експерт з кодів та шифрів, консультант Конгресу США з питань криптографії.

Майже чотири тисячі років тому в місті Менетій-Хуфу на березі Нілу якийсь єгипетський переписувач намалював ієрогліфи, що розповіли історію життя його пана. Зробивши це, він став родоначальником документально зафіксованої історії криптографії.

Ця система не була тайнописом в тому сенсі, як її розуміють в сучасному світі. Для засекречування своєму написі єгипетський переписувач не використав ніякого повноцінного шифру. Що дійшла до наших днів напис, вирізана приблизно в 1900 році до н. е.. на гробниці знатного чоловіка на ім'я Хнумхотеп, лише в окремих місцях складається з незвичайних ієрогліфічних символів замість більш звичних ієрогліфів. Більшість з них зустрічається в останніх двадцяти стовпцях, де перераховуються монументи, побудовані Хнумхотепом на славу фараона Аменемхета II. Безіменний писар намагався не утруднити читання тексту, а лише трохи її важливість, подібно до того, як в якому-небудь заяві за важливого приводу пишуть, наприклад, «у рік тисяча вісімсот шістьдесят третий від Різдва Христового », замість того щоб просто і без витівок написати:« у 1863 році ». Разом з тим, хоча писар застосувала не тайнопис, він, безперечно, скористався одним з суттєвих елементів шифрування - умисним перетворенням письмових символів. Це найдавніший відомий нам текст, який зазнав такі зміни.

У міру розквіту давньоєгипетської цивілізації і вдосконалення писемності росло кількість усипальниць шанованих померлих, і все більш витонченими ставали перетворення текстів на стінах гробниць. З часом писарі стали замінювати звичайну ієрогліфічну форму літери, наприклад, рот, зображений анфас, інший формою, наприклад, ротом, зображеною в профіль. Вони вводили у вживання нові ієрогліфи, перший звук вимови яких висловлював бажану літеру, як, наприклад, зображення свині. Іноді вимова двох ієрогліфів відрізнявся, але їх зображення нагадувало один одного. Час від часу писарі використовували ієрогліф за принципом ребуса, подібно до того, як, наприклад, в англійською мовою зображення бджоли може означати літеру «В». Ці перетворення були спочатку властиві звичайному єгипетському листа: саме з їхньою допомогою ієрогліфи придбали свої звукові значення. Надалі вони лише ускладнювалися і робилися все більш штучними.

Такі зміни виявлені в багатьох місцях - в надгробних написах, вихваляли померлих, в гімні на честь Тота і на саркофагах фараона Мережі I. У них немає спроб приховати справжній зміст тексту. Більшість написів дублюються в звичайній формі поряд з зміненою. Для чого ж тоді це робити? Часто з тією ж певною метою, що і в гробниці Хнумхотепа, - справити враження на читача. Іноді для того, щоб блиснути каліграфією або заради краси. Рідше - щоб відобразити відповідне той час вимову.

Але поступово багато написи починали переслідувати іншу, найважливішу для криптографії мета - Таємність. У деяких випадках секретність була потрібна для посилення таємниці і, отже, чаклунський сили поминальних текстів. Набагато частіше секретність виникала з зрозумілого бажання древніх єгиптян змусити перехожого прочитати їх епітафії і тим самим висловити померлим благословення, які містилися в надгробних написах. У Стародавньому Єгипті, з характерною для нього непохитною вірою в загробне життя, кількість надгробних написів швидко досягло такого ступеня, коли інтерес до них перехожих різко впав. Щоб відродити колишню інтерес до написів, писарі навмисне робили їх дещо туманними. Вони ввели криптографічні знаки, щоб привернути увагу читача, змусити його задуматися і викликати в нього бажання розгадати їх сенс. Але ці прийоми абсолютно не вдалися. Замість того, щоб зацікавити читача, вони губили навіть найменше бажання прочитати всім набили оскому епітафії. А тому незабаром після появи «надгробної» криптографії від неї відмовилися.

Отже, додавання елемента секретності у перетворення ієрогліфів породило криптографію. Правда, це нагадувало швидше за гру, оскільки переслідувалася мета затримати розгадку тільки на найкоротший час. Тому криптоаналіз також полягав лише в розкритті головоломки. Таким чином, давньоєгипетський криптоаналіз був квазінаукой, на відміну від криптоаналізу сучасного, що став надзвичайно серйозною областю наукових знань. Проте всім великим справах властиві скромні починання. Ієрогліфи Стародавнього Єгипту дійсно включали, хоча й у недосконалій формі, два важливих елементи - таємність і перетворення листи, які складають основні атрибути криптографії.

Так народилася кріптологія. Протягом 3000 років її розвиток не був поступальним. В одних місцях кріптологія з'являлася самостійно і потім зникала разом з що породили її цивілізаціями. В інших вона вижила, потрапивши в пам'ятники літератури. Спираючись на її літературну основу, наступні покоління вже могли дертися до нових висот криптології. Але просування до них було достатньо повільним і переривчастим. Більше було втрачено, ніж збережено. Значна частина древньої історії криптології є погано підібраний різношерстий букет, складений з розквітають, розпустилися і в'янучих кольорів одночасно. Накопичені знання отримали простір тільки на початку епохи європейського Відродження.

В Індії, країні із стародавньою високорозвиненою цивілізацією, люди з незапам'ятних часів користувалися декількома різновидами тайнопису. У класичному давньоіндійському трактаті про мистецтво управляти державою, написаному між 321 і 300 роком до н. е.., рекомендується, щоб глава шпигунської спецслужби давав своїм агентам завдання з допомогою тайнопису. Там же дипломатам дається рада вдаватися до криптоаналіз для отримання розвідувальних даних: «При неможливості розмовляти з людьми нехай посол довідатися про те, що відбувається у ворога з промов жебраків, п'яних, божевільних, сплячих або з умовних знаків, написів, малюнків в храмах і місцях паломництва ». І хоча автор трактату не дає ніякого натяку, як саме треба читати тайнопис, той факт, що він знає про можливість її дешифрування, свідчить про деяку досвідченого в області криптоаналізу. Більш того, вперше в історії людства тут згадується про криптоаналіз в політичних цілях.

Не уникла зіткнення з шифрами (або, якщо говорити точніше, з попередниками шифрів, тому що в ній відсутній елемент таємності) і Біблія. Як і у випадку з ієрогліфами на гробниці Хнумхотепа, перетворення листа виконані в Біблії без будь-якого явного бажання приховати зміст тексту. Головною причиною, очевидно, було прагнення переписувача обезсмертити себе шляхом зміни тексту, який пізніше буде знову ретельно переписаний і дозволить пронести частку його особистості через століття.

Самая знаменита «криптограма» в Біблії пов'язана з історією про те, як у розпал бенкету у вавілонського царя Валтасара людська рука стала писати на стіні зловісні слова: «мене, текел Фарес». Однак таємниця полягає не в тому, що означають ці слова. Незрозуміло, чому царські мудреці не змогли розгадати їх сенс.

Самі слова «Мене», «текел» і «Фарес» взяті з арамейської мови, родинного давньоєврейській, і означають «перелічив», «зважений» і «розділене». Коли Валтасар викликав до себе пророка Даниїла, останній легко прочитав напис і дав тлумачення цих трьох слів: «мене - порахував Бог царство твоє, і покінчив йому; текел - ти зважений і знайдений дуже легким; Фарес - розділене царство твоє, і віддано мідянам та персам ».

Напис «мене, текел Фарес »може також означати назви грошових одиниць - міна, текел (1/60 міни) і Перец (1/2 міни). Їх перерахування саме в такій послідовності символізує крах Вавилонської імперії.

Враховуючи можливість усіх цих інтерпретацій, здається дивним, що вавилонські мудреці не зуміли прочитати зловісну напис на стіні. Можливо, вони боялися повідомити Валтасара погану новину або, може бути, Господь відкрив очі тільки Данила. Як би там не було, одному Данилові вдалося розгадати цю загадку, і в результаті він став першим відомим криптоаналітика. А оскільки це біблійне сказання, то і нагорода за успішний криптоаналіз, згідно з Біблією, набагато перевершила будь-які пізніші винагороди за аналогічні успіхи в дешифрування: «Тоді ... зодягли Даниїла пурпуру, і поклали золотого ланцюга на шию його, і проголосили його третім пануючим у царстві ».

У Європі криптографія перебувала в стані застою аж до настання епохи Відродження. Застосовувалися шіфросістеми були гранично прості - фрази писалися по вертикалі або в зворотному порядку, голосні замінялися точками, використовувалися іноземні алфавіти (наприклад, староєврейська і вірменський), кожна літера відкритого тексту замінялася що слідувала за нею буквою. Крім того, протягом всіх цих років кріптологія була вражена хворобою, яка збереглася до більш пізнього часу, а саме: переконаністю багатьох людей у тому, що криптографія і криптоаналіз є різновидами чорної магії.

З перших днів свого існування криптографія мала на меті заховати зміст важливих розділів письмових документів, що мали відношення до таких сфер магії, як ворожіння та заклинання. В одному з рукописів про магію, що датується III століттям н. е.., використовується шифр, щоб приховати важливі частини чаклунських рецептів. Криптографія часто була на службі магії в часи середньовіччя, і навіть в епоху Відродження за допомогою шифрів алхіміки засекречували важливі частини формул отримання «Філософського каменю».

Подібність між магією і криптографією зумовлювалося та іншими факторами. Крім криптографії, таємничі символи використовувалися в таких зрозумілих лише присвяченим областях магічних знань, як астрологія і алхімія, де, подібно знакам відкритого тексту, кожна планета і кожне хімічна речовина мали спеціальний знак. Як і зашифровані слова, заклинання і магічні формули, на кшталт «абракадабри», були схожі на нісенітницю, але в дійсності були сильні прихованим значенням.

До того ж багато люди, які хвалилися своєю здатністю розгадувати шифри, одночасно похвалялися і вмінням чути людські голоси, будучи глибоко під землею, або даром телепатії. Природно, що згодом ці дві області стали обговорюватися разом - оскільки, мовляв, вони завжди розвивалися пліч-о-пліч.

Думка про те, що криптоаналіз є по своїй природі чорною магією, відбувається і від поверхневого подібності між криптоаналіз і ворожінням. Витяг з глузду шіфротекста здавалося точно таким же ділом, що й отримання знань шляхом вивчення розташування зірок і планет, довжини ліній та місць їх перетину на долоні, нутрощів овець, положення кавового осаду в чашці. Видимість брала верх над реальністю. Простодушні вбачали магію навіть у звичайному процесі розшифрування. Інші, більш досвідчені, бачили її в криптоаналіз, тому що розтин чогось глибоко захованого здавалося їм незбагненним і надприродним.

Ні в одному з згаданих вище випадків застосування тайнопису немає підтвердження існування криптоаналізу як науки. Час від часу факти дешифрування тексту мали місце. Підтвердженням тому служать історії з пророк Даниїл чи з якими-небудь єгиптянами, які розгадали окремі ієрогліфічні написи на могильних пам'ятниках. Але наукового криптоаналізу не існувало ні в Єгипті з Індією, ні в Європі аж до 1400 року. Була тільки криптографія.

Першими відкрили і описали методи криптоаналізу араби. Цей народ в ті часи створив одну з найрозвиненіших цивілізацій, яку будь-коли знала історія. Арабська наука процвітала. Медицина і математика у арабів стали найкращими у світі. Пішли ремесла. Потужна творча енергія арабської культури, яку іслам позбавив живопису і скульптури, дала плоди на ниві літератури. Одержало широке поширення складання словесних загадок, ребусів і каламбурів. Граматика була головним навчальним предметом і включала в себе тайнопис.

Інтерес до криптографії у арабів проявився рано. У 855 році арабський вчений на ім'я Абу Бакр Ахмед бен-алі бен-Вахш ан-Набат включив кілька класичних шіфроалфавітов у свою «Книгу про велике прагнення людини розгадати загадки древньої писемності ». Один такий шіфроалфавіт, що називався "Дауд» (за ім'ям ізраїльського царя Давида), використовувався для зашифрування трактатів по чорній магії. Він був складений з видозмінених староєврейського букв алфавіту. Інший - зберігся до більш пізнього часу: в 1775 р. він був використаний в шпигуна листі, направленому регенту Алжиру.

Пізнання арабів в області криптології були детально викладені в творі Шехаб Калкашанді, яке являє собою величезну 14-томну енциклопедію, написану в 1412 році для того, щоб дати систематичний огляд всіх важливих галузей знань. Розділ під загальним заголовком «Щодо приховування в буквах таємних повідомлень» містив дві частини: одна стосувалася символічних дій і натяків, а інша була присвячена симпатичним чорнилу та криптології. Перший раз за всю історію шифрів в енциклопедії наводився список як систем перестановки, так і систем заміни. Більш того, у п'ятому пункті списку вперше згадувався шифр, для якого була характерна більш ніж одна заміна букв відкритого тексту. Проте яким би чудовим і важливим цей факт не був, він затьмарюється перша в історії описом криптоаналітичних дослідження шіфротекста.

Його витоки, очевидно, слід шукати в інтенсивному і скрупульозному вивченні Корану численними школами арабських грамматиків. Поряд з іншими дослідженнями вони займалися підрахунком частоти зустрічальності слів, намагаючись скласти хронологію глав Корану, вивчали фонетику слів, щоб встановити, чи були вони справді арабськими або були запозичені з інших мов. Велику роль у виявленні лінгвістичних закономірностей, що призвели до виникнення криптоаналізу в арабів, відіграло також розвиток лексикографії. Адже при складанні словників авторам фактично доводилося враховувати частоту зустрічальності букв, а також те, які літери можуть стояти поряд, а які ніколи не зустрічаються по сусідству.

Калкашанді починає виклад криптоаналітичних методів з головного: криптоаналітика повинен знати мову, на якому написана криптограма. Оскільки арабська мова, «Самий благородний і найпрекрасніший з усіх мов», є «одним з найбільш поширених », далі дається розлоге опис його лінгвістичних характеристик. Крім того, зазначаються переліки букв, які ніколи не стоять разом в одному слові, і букв, рідко з'являються по сусідству, а також літерні комбінації, що в словах зустріти неможливо. Останнім йде список букв в порядку «частоти їх використання в арабській мові у світлі результатів вивчення священного Корану ». Калкашанді навіть зазначає, що «в творах, не пов'язаних з Кораном, частота використання може бути іншою ». Далі він продовжує:

«Якщо ви хочете прочитати повідомлення, яке ви отримали в зашифрованому вигляді, то перш за все почніть підрахунок букв, а потім порахуйте, скільки разів повторюється кожен знак, і підведіть підсумок у кожному окремому випадку. Якщо винахідник шифру був дуже уважний, і заховав в повідомленні всі межі між словами, то перше завдання, яка повинна бути вирішена, полягає в знаходженні знаку, що розділяє слова. Це робиться так: ви берете букву і працюєте, виходячи з припущення, що наступна буква є знаком, що ділять слова. І таким чином ви вивчаєте все повідомлення з урахуванням різних комбінацій букв, з яких можуть бути складені слова ... Якщо виходить, тоді все гаразд, а якщо ні, то ви берете наступну за рахунком букву і т. д., поки ви не зможете встановити знак розділу між словами. Потім потрібно знайти, к?? Електричні букви найчастіше зустрічаються в повідомленні, і порівняти їх із зразком частоти зустрічальності букв, про яке згадувалося перш. Коли ви побачите, що одна буква трапляється частіше за інших в даному повідомленні, ви припускаєте, що це буква «аліф». Потім ви припускаєте, що наступна по частоті буде літерою «лам». Точність вашого припущення повинна підтверджуватися тим фактом, що в більшості контекстів буква «лам» слід за буквою «аліф» ... Потім перші слова, які ви спробуєте розгадати в повідомленні, повинні складатися з двох літер. Це робиться шляхом оцінки найбільш імовірних комбінацій букв до тих пір, поки ви не переконаєтеся в тому, що ви стоїте на правильному шляху. Тоді ви дивитеся на їх знаки і виписуєте їх еквіваленти кожного разу, коли вони трапляються в повідомленні. Потрібно застосовувати точно такий же принцип по відношенню до трибуквені словами цього повідомлення, поки ви не переконаєтеся, що ви на щось напали. Ви передплачуєте еквіваленти з усього повідомлення. Цей же принцип застосовується по відношенню до слів, що складається з чотирьох і п'яти букв, причому метод роботи колишній. Кожного разу, коли виникає яке-небудь сумнів, потрібно висловити два-три припущення або ще більше і виписати кожне з них, поки воно не підтвердиться на підставі іншого слова ».

Давши це чітке роз'яснення, Калкашанді наводить приклад розкриття шифру. Дешіфруемая криптограма складається з двох віршованих рядків, зашифрованих за допомогою умовних символів. На закінчення Калкашанді відзначає, що вісім букв не було використано і що це якраз ті самі букви, які стоять у кінці переліку, складеного по частоті. Він зазначає: «Проте це проста випадковість: буква може бути поставлена не на те місце, яке вона повинна займати в вищезазначеному переліку ». Таке зауваження свідчить про наявність великого досвіду в галузі криптоаналізу. Щоб розставити всі крапки над «i», Калкашанді призводить другий приклад криптоаналізу досить довгою криптограми. Цим прикладом він і закінчує розділ про криптології.

Історія замовчує про те, якою мірою араби використовували свої блискучі криптоаналітичних здібності, продемонстровані Калкашанді, для розкриття військових і дипломатичних криптограми або який вплив це справило на мусульманську історію. Однак абсолютно ясно, що незабаром ці пізнання перестали застосовуватися на практиці і були забуті. Один епізод, що стався майже 300 років по тому, яскраво показує що відбулася деградацію.

В 1600 році марокканський султан Ахмед аль-Мансур направив до англійської королеви Єлизавети I посольство на чолі з довіреною людиною - міністром Вахід ібн Абдель Масуд ібн Мухаммед Анунах. Посольство мало укласти з Англією союз, спрямований проти Іспанії. Анунах відправив на батьківщину зашифровану простий заміною депешу, яка незабаром після цього якимось чином потрапила до рук одного араба. Араб той був, можливо, розумною людиною, але, на жаль, він нічого не знав про великого арабською спадщині в області криптоаналізу. Свідченням тому - пам'ятна записка, в якій він написав:

«Хвала Аллаху! Щодо листа міністра Вахід ібн Абдель Масуд ібн Мухаммед Анунах.

Я знайшов листа, написаний його рукою, в якому він за допомогою таємних знаків виклав деякі матеріали, призначені для нашого покровителя Ахмеда аль-Мансура. Ці відомості стосуються султанші християн (да покарає їх Аллах!), яка жила в країні під назвою Лондон ... З того моменту, як цей лист потрапив до мене, я постійно час від часу вивчав які в ньому знаки. Минуло приблизно 15 років, поки не настав той час, коли Аллах дозволив мені зрозуміти ці знаки, хоча ніхто не навчав мене цьому ...».

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.elitarium.ru/