История виникнення криптографії

История виникнення криптографии

Почти чотири тисячі років тому у місті Менет-Хуфу березі Ніла якийсь єгипетський переписувач намалював ієрогліфи, які історію його пана. Зробивши це, він став родоначальником документально зафіксованої історії криптографии.

Дэвид Кан (David Kahn), експерт по кодам і шифрам, консультант Конгресу США з питань криптографии.

Почти чотири тисячі років тому у місті Менет-Хуфу березі Ніла якийсь єгипетський переписувач намалював ієрогліфи, рассказавшие історію його пана. Зробивши це, він став родоначальником документально зафіксованої історії криптографии.

Эта система має не була тайнописом тому, як його розуміються на світі. Для засекречування своєї написи єгипетський переписувач не використовував ніякого повноцінного шифру. Дошедшая донині напис, вирізана приблизно 1900 року до зв. е. на гробниці знатного людини під назвою Хнумхотеп, лише окремих місцях складається з незвичайних ієрогліфічних символів замість більш звичних ієрогліфів. Більшість їх є у останніх двадцяти шпальтах, де перераховуються монументи, побудовані Хнумхотепом задля слави фараона Аменемхета II. Безіменний переписувач намагався не утруднити читання тексту, а лише надати йому велику важливість, аналогічно, як і якомусь заяві по важливого приводу пишуть, наприклад, «на рік одна тисяча вісімсот шістдесят третій від Різдва», замість це й без викрутасів написати: «в 1863 року». Разом про те, хоча переписувач застосував не тайнопис, він, безперечно, скористався однією з істотних елементів шифрування — навмисним перетворенням письмових символів. Це найбільш древній відомий нам текст, який зазнав такі изменения.

По мері розквіту староєгипетської цивілізації і удосконалення писемності зростало кількість усипальниць шанованих померлих, й більше вишуканими ставали перетворення текстів на стінах гробниць. Згодом переписувачі замінили звичайну ієрогліфічний форму літери, наприклад, рот, зображений анфас, інший формою, наприклад, ротом, зображеним вигляд збоку. Вони вводили у її слововжиток нові ієрогліфи, перший звук вимови яких висловлював бажану букву, як, наприклад, зображення свині. Іноді вимова двох ієрогліфів розрізнялося, та їх зображення нагадувало одне одного. Раз у раз переписувачі використовували ієрогліф за принципом ребуса, аналогічно, як, наприклад, в англійській зображення бджоли означатиме букву «У». Ці перетворення були явно властиві звичайному єгипетському письма: саме з допомогою ієрогліфи придбали свої звукові значення. Надалі їх лише ускладнювалися і робилися дедалі більше искусственными.

Такие зміни виявили в багатьох місцях — в надгробних написах, восхвалявших померлих, в гімні на вшанування Тота і саркофагах фараона Мережі I. Вони немає спроб приховати істинний сенс тексту. Більшість написів дублюються у звичайній формі поруч із зміненої. Навіщо тоді це робити? Часто з тією ж конкретною метою, що у гробниці Хнумхотепа, — вразити читача. Іноді для здобуття права блиснути каліграфією чи заради краси. Рідше — аби відбити відповідне доти произношение.

Но поступово багато написи починали переслідувати іншу, найважливішу для криптографії мета — таємність. У окремих випадках таємність був потрібен посилення таємниці та, отже, чаклунської сили поминальних текстів. Набагато частіше таємність випливала з зрозуміле бажання древніх єгиптян змусити перехожого прочитати їх епітафії і тим самим висловити мертвим благословення, які були у надгробних написах. У древньому Єгипті, з властивій нього непохитної вірою в загробне життя, кількість надгробних написів швидко досягло такої міри, коли інтерес до них перехожих різко упав. Щоб відродити колишньої інтерес до написам, переписувачі навмисне робили трохи туманними. Вони запровадили писав криптографічні знаки, щоб привернути увагу читача, змусити його задуматися і викликати в нього намір розгадати їхній смисл. Але це прийоми не вдалися. Замість зацікавити читача, вони губили навіть найменше бажання прочитати набили всім оскому епітафії. І тому невдовзі після появи «надгробній» криптографії від нього отказались.

Итак, додавання елемента таємності в перетворення ієрогліфів породило криптографію. Щоправда, це на скоріш гру, оскільки ставилася мета затримати розгадку лише з найкоротший час. Тому криптоанализ також полягав лише на розкритті головоломки. Отже, давньоєгипетський криптоанализ був квазинаукой, на відміну криптоанализа сучасного, що є надзвичайно серйозної областю наукових знань. Однак про все великим справам властиві скромні починання. Ієрогліфи Давнього Єгипту справді включали, хоча у недосконалої формі, дві важливі елемента — таємність і перетворення листи, що є основні атрибути криптографии.

Так народилася криптология. Протягом 3000 років розвиток був поступальним. У одних місцях криптология з’являлася самостійно й більше потім зникала разом із породили її цивілізаціями. За інших вона вижила, пробравшись у пам’ятники літератури. Маючи її літературну основу, наступні покоління вже могли дертися до нових висот криптологии. Але просування до них було чимало повільним і переривчастим. Більше було втрачено, ніж збережено. Значна частина давньої російської історії криптологии є погано підібраний різношерстий букет, складений із розквітаючих, распустившихся і увядающих квітів одночасно. Накопичені знання отримали простір лише на початку епохи європейського Возрождения.

В Індії, країні зі старовинним високорозвиненою цивілізацією, котрі мають здавна користувалися кількома різновидами тайнопису. У класичному древнеиндийском трактаті про мистецтво управляти державою, написаному між 321 і 300 роком до зв. е., рекомендується, щоб глава шпигунської спецслужби давав своїм агентам завдання з допомогою тайнопису. Саме там дипломатам дається рада вдаватися до криптоанализу для отримання розвідувальних даних: «При неможливості поговорити з людьми нехай посол довідається про події у ворога з промов жебраків, п’яних, божевільних, сплячих або з умовних знаків, написів, малюнків в храмах і місцях паломництва». І хоча автор трактату це не дає ніякого натяку, як саме слід читати тайнопис, те що, що він знає про можливість її дешифрування, свідчить про певну искушенности у сфері криптоанализа. Понад те, вперше у історії всього людства тут згадується криптоанализе у політичних целях.

Не уникнула зустрічі з шифрами (чи, якщо точніше, з попередниками шифрів, позаяк у ній відсутня елемент таємності) і Біблія. Як і разі з ієрогліфами на гробниці Хнумхотепа, перетворення листи виконані Біблії без будь-якого явного бажання приховати зміст тексту. Головною причиною, очевидно, було прагнення переписувача увічнити себе шляхом зміни тексту, який згодом буде знову старанно переписаний і дозволить пронести частку особи через века.

Самая знаменита «криптограма» десятки разів пов’язані з історією у тому, як у розпал бенкету у вавилонського царя Валтасара людська рука стала писати на стіні лиховісні слова: «мене, текел, фарес». Проте таємниця не у цьому, що означають це слово. Незрозуміло, чому мудреці царя ми змогли розгадати їх смысл.

Сами слова «мене», «текел» і «фарес» взяті з арамейської мови, родинного давньоєврейському, і означають «обчислив», «виважено» і «розділене». Коли Валтасар викликав себе пророка Данила, останній легко прочитав напис і зробив тлумачення цих слів: «мене — обчислив Бог царство твоє і поклав край йому, текел — ти виважено і знайдено дуже легким, фарес — розділене царство твоє і віддано мидянам і персам».

Надпись «мене, текел, фарес» може також означати назви грошових одиниць — міна, текел (1/60 міни) і фарес (½ міни). Їх перерахування в такій послідовності символізує катастрофа Вавилонської империи.

Учитывая можливість всіх таких інтерпретацій, здається дивним, що вавилонські мудреці не зуміли прочитати лиховісну напис на стіні. Можливо, вони боялися повідомити Валтасару погану новина чи, то, можливо, Господь відкрив око тільки Данилу. Хай не було, одному Данилу вдалося розгадати цю загадку, й у результаті він став першим відомим криптоаналитиком. Оскільки ж зазначене біблійне сказання, те й нагорода за успішний криптоанализ, відповідно до Біблії, набагато перевершила будь-які пізніші винагороди за аналогічні успіхи в дешифровании: «Тоді… зафіксовано Данила в багряницю, й поклали по золоту ланцюг на шию його, і проголосили його третім володарем в царстве».

В Європі криптографія перебувала у стані застою до наступу епохи Відродження. Застосовувані шифросистемы були гранично прості — фрази писалися за вертикаллю чи зворотному напрямку, голосні замінялися точками, використовувалися іноземні алфавіти (наприклад, давньоєврейську і вірменський), кожна літера відкритого тексту замінювалося яка прямувала з ним буквою. З іншого боку, протягом всіх таких років криптология дивувалася хворобою, яка збереглася до пізнього часу, саме: переконаністю багатьох у цьому, що криптографія і криптоанализ є різновидами чорної магии.

С перших днів свого існування криптографія мала на меті сховати зміст важливих розділів письмових документів, мали ставлення до таких сферам магії, як ворожіння і заклинання. У одній з рукописів магію, що датується III століттям зв. е., використовується шифр, щоб приховати важливі частини відьмацьких рецептів. Криптографія часто панувала службі магії у період середньовіччя, і навіть у добу Відродження з допомогою шифрів алхіміки засекречивали важливі частини формул отримання «філософського камня».

Сходство між магією і криптографією зумовлювалося та інші чинниками. Крім криптографії, таємничі символи використовувались у таких зрозумілих лише присвяченим областях магічних знань, як астрологія і алхімія, де, подібно знакам відкритого тексту, кожна планета і кожен сама хімічна речовина мали спеціальний знак. Як можна і зашифровані слова, заклинання і магічні формули, на кшталт «абракадабри», нагадували нісенітницю, але насправді були сильні прихованим значением.

Вдобавок багато люди, які вихвалялися своєю здатністю розгадувати шифри, одночасно похвалялися й умінням чути людські голоси, будучи глибоко під землею, чи задарма телепатії. Природно, що згодом ці дві області стали обговорюватися разом — оскільки, мовляв, вони розвивалися бік об бок.

Мнение у тому, що криптоанализ є за своєю природою чорної магією, є і від поверхового подібності між криптоанализом і ворожінням. Вилучення сенсу з шифротекста здавалося точно настільки ж справою, що й одержання знань шляхом вивчення розташування зірок і планет, довжини ліній і місць їх перетину на долоні, нутрощів овець, становища кавового осаду в чашці. Видимість брала гору над реальністю. Простакуваті вбачали магію навіть у звичайному процесі расшифрования. Інші, більш досвідчені, бачили їх у криптоанализе, оскільки розтин чогось глибоко захованого здавалося їм незбагненним і сверхъестественным.

Ни у одному з згаданих вище випадку застосування тайнопису підтвердження існуванню криптоанализа як науки. Раз у раз факти дешифрування тексту мали місце. Підтвердженням цього служать історії з пророком Данилом чи з якимись єгиптянами, які розгадали окремі ієрогліфічні написи на могильних пам’ятниках. Але наукового криптоанализа немає ні з Єгипті із Індією, ні з Європі до 1400 року. Була лише криптография.

Первыми відкрили і описали методи криптоанализа араби. Цей народ на той час створив жодну з найрозвиненіших цивілізацій, які колись знала історія. Арабська наука процвітала. Медицина і математика у арабів стали найкращими у світі. Поширилися ремесла. Потужна творча енергія арабської культури, яку іслам позбавив живопису та скульптури, дала плоди у царині літератури. Одержало стала вельми поширеною складання словесних загадок, ребусів і каламбурів. Граматика була головним навчальним предметом і включала у собі тайнопись.

Интерес до криптографії у арабів проявився рано. У 855 року арабський учений під назвою Абу Бакр Ахмед бен-Али бен-Вахшия ан-Набати включив кілька класичних шифроалфавитов на свій «Книгу про великому прагненні людини розгадати загадки древньої писемності». Один такий шифроалфавит, називалося «дауді» (під назвою ізраїльського царя Давида), використовувався для зашифрования трактатів по чорної магії. Він був із видозмінених літер староєврейського алфавіту. Інший — зберігся до пізнього часу: в 1775 р. він використали в листі шпигуна, направленому регенту Алжира.

Познания арабів у сфері криптологии були докладно викладені у творі Шехаба Калкашанди, яке є величезну 14-томную енциклопедію, написану в 1412 року у тому, щоб дати систематичний огляд всіх життєво важливих областей знання. Розділ під загальним заголовком «Щодо приховування в буквах таємних повідомлень» містив частини: одна стосувалася символічних діянь П. Лазаренка та натяків, іншу присвячувалася симпатическим чорнилу і криптологии. Вперше за історію шифрів в енциклопедії наводився списку систем перестановки, і систем заміни. Понад те, в п’ятому пункті списку вперше згадувався шифр, котрій була властива більш як одна заміна літер відкритого тексту. Проте хоч би яким чудовим і важливим цього факту був би, він притлумлюється котра першою історії описом криптоаналитического дослідження шифротекста.

Его витоки, очевидно, слід шукати в інтенсивному і скрупульозному вивченні Корану численними школами арабських грамматіков. Поруч з іншими дослідженнями він займався підрахунком частоти народження слів, намагаючись скласти хронологію глав Корану, вивчали фонетику слів, аби з’ясувати, були чи вони справді арабськими чи були запозичені із інших мов таки. Велику роль виявленні лінгвістичних закономірностей, що призвели до виникнення криптоанализа у арабів, зіграло також розвиток лексикографії. Адже за складанні словників авторам фактично доводилося враховувати частоту народження літер, як і того, які літери можуть стояти поруч, а які ніколи невідомі по соседству.

Калкашанди починає виклад криптоаналитических методів з головного: криптоаналитик повинен знати мову, у якому написана криптограма. Оскільки арабська мова, «найблагородніший і прекрасний з-поміж усіх мов», є «однією з найпоширеніших», далі дається розлоге опис його лінгвістичних характеристик. З іншого боку, вказуються переліки літер, які будь-коли стоять разом у слові, і літер, рідко з’являються поруч, і навіть літерні комбінації, які у словах зустріти неможливо. Останнім йде список літер на порядку «частоти їх використання їх у арабському мові у світі результатів вивчення священного Корану». Калкашанди навіть зазначає, що «в творах, які пов’язані з Кораном, частота використання може бути іншої». Далі він продолжает:

«Если собі хочете прочитати повідомлення, яку ви отримали зашифрованому вигляді, то передусім почніть підрахунок літер, та був порахуйте, скільки ж разів повторюється кожен знак, і підведіть підсумок у кожному окремому разі. Якщо винахідник шифру було дуже уважний і приховав у міжнародному сполученні через усі межі між словами, то перше завдання, що має бути вирішена, залежить від перебування знака, котрий поділяє слова. Це потрібно так: ви берете букву і працюєте, виходячи з того, що наступна літера є знаком, делящим слова. І тим самим ви вивчаєте все повідомлення з урахуванням різних комбінацій літер, у тому числі може бути складено слова… Якщо виходить, всі гаразд, якщо ні, ви берете таку за рахунком букву тощо. буд., поки ви зможете встановити знак розділу між словами. Потім треба знайти, які літери найчастіше трапляються у міжнародному сполученні, і порівняти його з зразком частоти народження літер, про який ішлося колись. Коли ж ви побачите, що одне літера трапляється частіше від інших у цьому повідомленні, ви припускаєте, що це літера „алиф“. Потім ви припускаєте, що наступна за частотою народження буде буквою „лам“. Точність вашого припущення повинна підтверджуватися тим, що у більшості контекстів літера „лам“ слід за буквою „алиф“.. Потім перші слова, що ви спробуєте розгадати у міжнародному сполученні, мають з двох літер. Це потрібно шляхом оцінки найімовірніших комбінацій літер до того часу, поки ви переконаєтеся у цьому, що ви стоїте на йдемо правильним шляхом. Тоді ви дивіться з їхньої знаки і виписуєте їх еквівалентами щоразу, що вони трапляються у міжнародному сполученні. Потрібно застосовувати точно той самий принцип стосовно трехбуквенным словами цих слів, поки ви не переконаєтеся, що ви чогось напали. Ви виписуєте еквівалентами з усього повідомлення. Той самий принцип застосовується стосовно словами, що складається з чотирьох і п’яти літер, причому метод роботи колишній. Щоразу, коли виникає якесь сумнів, потрібно висловити два-три припущення або ще більше й виписати всі вони, доки воно не підтвердиться виходячи з іншого слова».

Дав це чітке роз’яснення, Калкашанди наводить приклад розтину шифру. Дешифруемая криптограма і двох віршованих рядків, зашифрованих з допомогою умовних символів. На закінчення Калкашанди зазначає, що вісім літер був використано і це саме ті ж самі літери, котрі стоять у кінці переліку, складеного за частотою народження. Він зазначає: «Але це проста випадковість: літера може бути не так на те місце, який має обіймати у вищезгаданому переліку». Таке зауваження свідчить про наявність великого досвіду у сфері криптоанализа. Щоб розставити всі крапки над «і», Калкашанди наводить другий приклад криптоанализа досить довгою криптограми. Цим прикладом і закінчує розділ про криптологии.

История мовчить у тому, якою мірою араби використовували свої блискучі криптоаналитические здібності, продемонстровані Калкашанди, на розкриття військових і дипломатичних криптограм чи який вплив це справила на мусульманську історію. Проте зрозуміло, що ці пізнання перестали застосовуватися і забулися. Один епізод, який стався майже 300 років, яскраво показує произошедшую деградацию.

В 1600 року марокканський султан Ахмед аль-Мансур направив до англійської королеві Єлизаветі I посольство на чолі з довіреним людиною — міністром Абдель Вахід ібн Масуд ібн Мухаммед Ануном. Посольство мало укласти Англією союз, спрямований проти Іспанії. Анун пустив у батьківщину зашифровану простий заміною депешу, що після цього якимось чином потрапила до рук одного араба. Араб той, можливо, розумним людиною, але, на жаль, він щось знав про великого арабському спадщині у сфері криптоанализа. Свідчення того — пам’ятна записка, де він написал:

«Хвала Аллаху! Щодо листи міністра Абдель Вахід ібн Масуд ібн Мухаммед Ануна.

Я знайшов лист, написане його рукою, коли він з допомогою таємних знаків виклав деякі відомості, призначені до нашого заступника Ахмеда аль-Мансура. Ці дані стосуються султанші християн (так покарає їх Аллах!), яка жило країні під назвою Лондон… З моменту, як і лист потрапила мені, я постійно раз у раз вивчав що містилися у ньому знаки. Минуло приблизно 15 років, поки немає той час, коли Аллах дозволив мені зрозуміти ці знаки, хоча хто б навчав мене этому…".

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.