Поскольку шифров в мире насчитывается огромное количество, то рассмотреть все шифры невозможно не только в рамках данной статьи, но и целого сайта. Поэтому рассмотрим наиболее примитивные системы шифрации, их применение, а так же алгоритмы расшифровки. Целью своей статьи я ставлю максимально доступно объяснить широкому кругу пользователей принципов шифровки \ дешифровки, а так же научить примитивным шифрам.

Еще в школе я пользовался примитивным шифром, о котором мне поведали более старшие товарищи. Рассмотрим примитивный шифр «Шифр с заменой букв цифрами и обратно».

Нарисуем таблицу, которая изображена на рисунке 1. Цифры располагаем по порядку, начиная с единицы, заканчивая нулем по горизонтали. Ниже под цифрами подставляем произвольные буквы или символы.

Рис. 1 Ключ к шифру с заменой букв и обратно.

Теперь обратимся к таблице 2, где алфавиту присвоена нумерация.

Рис. 2 Таблица соответствия букв и цифр алфавитов.

Теперь зашифруем словоК О С Т Е Р :

1) 1. Переведем буквы в цифры:К = 12, О = 16, С =19, Т = 20, Ё = 7, Р = 18

2) 2. Переведем цифры в символы согласно таблицы 1.

КП КТ КД ПЩ Ь КЛ

3) 3. Готово.

Этот пример показывает примитивный шифр. Рассмотрим похожие по сложности шрифты.

1. 1. Самым простым шифром является ШИФР С ЗАМЕНОЙ БУКВ ЦИФРАМИ. Каждой букве соответствует число по алфавитному порядку. А-1, B-2, C-3 и т.д.
Например слово «TOWN » можно записать как «20 15 23 14», но особой секретности и сложности в дешифровке это не вызовет.

2. Также можно зашифровывать сообщения с помощью ЦИФРОВОЙ ТАБЛИЦЫ. Её параметры могут быть какими угодно, главное, чтобы получатель и отправитель были в курсе. Пример цифровой таблицы.

Рис. 3 Цифровая таблица. Первая цифра в шифре – столбец, вторая – строка или наоборот. Так слово «MIND» можно зашифровать как «33 24 34 14».

3. 3. КНИЖНЫЙ ШИФР
В таком шифре ключом является некая книга, имеющаяся и у отправителя и у получателя. В шифре обозначается страница книги и строка, первое слово которой и является разгадкой. Дешифровка невозможна, если книги у отправителя и корреспондента разных годов издания и выпуска. Книги обязательно должны быть идентичными.

4. 4. ШИФР ЦЕЗАРЯ (шифр сдвига, сдвиг Цезаря)
Известный шифр. Сутью данного шифра является замена одной буквы другой, находящейся на некоторое постоянное число позиций левее или правее от неё в алфавите. Гай Юлий Цезарь использовал этот способ шифрования при переписке со своими генералами для защиты военных сообщений. Этот шифр довольно легко взламывается, поэтому используется редко. Сдвиг на 4. A = E, B= F, C=G, D=H и т.д.
Пример шифра Цезаря: зашифруем слово « DEDUCTION » .
Получаем: GHGXFWLRQ . (сдвиг на 3)

Еще пример:

Шифрование с использованием ключа К=3 . Буква «С» «сдвигается» на три буквы вперёд и становится буквой «Ф». Твёрдый знак, перемещённый на три буквы вперёд, становится буквой «Э», и так далее:

Исходный алфавит:А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я

Шифрованный:Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я А Б В

Оригинальный текст:

Съешь же ещё этих мягких французских булок, да выпей чаю.

Шифрованный текст получается путём замены каждой буквы оригинального текста соответствующей буквой шифрованного алфавита:

Фэзыя йз зьи ахлш пвёнлш чугрщцкфнлш дцосн, жг еютзм ъгб.

5. ШИФР С КОДОВЫМ СЛОВОМ
Еще один простой способ как в шифровании, так и в расшифровке. Используется кодовое слово (любое слово без повторяющихся букв). Данное слово вставляется впереди алфавита и остальные буквы по порядку дописываются, исключая те, которые уже есть в кодовом слове. Пример: кодовое слово – NOTEPAD.
Исходный:A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
Замена:N O T E P A D B C F G H I J K L M Q R S U V W X Y Z

6. 6. ШИФР АТБАШ
Один из наиболее простых способов шифрования. Первая буква алфавита заменяется на последнюю, вторая – на предпоследнюю и т.д.
Пример: « SCIENCE » = HXRVMXV

7. 7. ШИФР ФРЕНСИСА БЭКОНА
Один из наиболее простых методов шифрования. Для шифрования используется алфавит шифра Бэкона: каждая буква слова заменяется группой из пяти букв «А» или «B» (двоичный код).

a AAAAA g AABBA m ABABB s BAAAB y BABBA

b AAAAB h AABBB n ABBAA t BAABA z BABBB

c AAABA i ABAAA o ABBAB u BAABB

d AAABB j BBBAA p ABBBA v BBBAB

e AABAA k ABAAB q ABBBB w BABAA

f AABAB l ABABA r BAAAA x BABAB

Сложность дешифрования заключается в определении шифра. Как только он определен, сообщение легко раскладывается по алфавиту.
Существует несколько способов кодирования.
Также можно зашифровать предложение с помощью двоичного кода. Определяются параметры (например, «А» - от A до L, «В» - от L до Z). Таким образом, BAABAAAAABAAAABABABB означает TheScience of Deduction ! Этот способ более сложен и утомителен, но намного надежнее алфавитного варианта.

8. 8. ШИФР БЛЕЗА ВИЖЕНЕРА.
Этот шифр использовался конфедератами во время Гражданской войны. Шифр состоит из 26 шифров Цезаря с различными значениями сдвига (26 букв лат.алфавита). Для зашифровывания может использоваться tabula recta (квадрат Виженера). Изначально выбирается слово-ключ и исходный текст. Слово ключ записывается циклически, пока не заполнит всю длину исходного текста. Далее по таблице буквы ключа и исходного текста пересекаются в таблице и образуют зашифрованный текст.

Рис. 4 Шифр Блеза Виженера

9. 9. ШИФР ЛЕСТЕРА ХИЛЛА
Основан на линейной алгебре. Был изобретен в 1929 году.
В таком шифре каждой букве соответствует число (A = 0, B =1 и т.д.). Блок из n-букв рассматривается как n-мерный вектор и умножается на (n х n) матрицу по mod 26. Матрица и является ключом шифра. Для возможности расшифровки она должна быть обратима в Z26n.
Для того, чтобы расшифровать сообщение, необходимо обратить зашифрованный текст обратно в вектор и умножить на обратную матрицу ключа. Для подробной информации – Википедия в помощь.

10. 10. ШИФР ТРИТЕМИУСА
Усовершенствованный шифр Цезаря. При расшифровке легче всего пользоваться формулой:
L= (m+k) modN , L-номер зашифрованной буквы в алфавите, m-порядковый номер буквы шифруемого текста в алфавите, k-число сдвига, N-количество букв в алфавите.
Является частным случаем аффинного шифра.

11. 11. МАСОНСКИЙ ШИФР

12. 12. ШИФР ГРОНСФЕЛЬДА

По своему содержанию этот шифр включает в себя шифр Цезаря и шифр Виженера, однако в шифре Гронсфельда используется числовой ключ. Зашифруем слово “THALAMUS”, используя в качестве ключа число 4123. Вписываем цифры числового ключа по порядку под каждой буквой слова. Цифра под буквой будет указывать на количество позиций, на которые нужно сдвинуть буквы. К примеру вместо Т получится Х и т.д.

T H A L A M U S
4 1 2 3 4 1 2 3

T U V W X Y Z
0 1 2 3 4

В итоге: THALAMUS = XICOENWV

13. 13. ПОРОСЯЧЬЯ ЛАТЫНЬ
Чаще используется как детская забава, особой трудности в дешифровке не вызывает. Обязательно употребление английского языка, латынь здесь ни при чем.
В словах, начинающихся с согласных букв, эти согласные перемещаются назад и добавляется “суффикс” ay. Пример: question = estionquay. Если же слово начинается с гласной, то к концу просто добавляется ay, way, yay или hay (пример: a dog = aay ogday).
В русском языке такой метод тоже используется. Называют его по-разному: “синий язык”, “солёный язык”, “белый язык”, “фиолетовый язык”. Таким образом, в Синем языке после слога, содержащего гласную, добавляется слог с этой же гласной, но с добавлением согласной “с” (т.к. язык синий). Пример:Информация поступает в ядра таламуса = Инсифорсомасацисияся поссотусупасаетсе в ядсяраса тасаласамусусаса.
Довольно увлекательный вариант.

14. 14. КВАДРАТ ПОЛИБИЯ
Подобие цифровой таблицы. Существует несколько методов использования квадрата Полибия. Пример квадрата Полибия: составляем таблицу 5х5 (6х6 в зависимости от количества букв в алфавите).

1 МЕТОД. Вместо каждой буквы в слове используется соответствующая ей буква снизу (A = F, B = G и т.д.). Пример: CIPHER - HOUNIW.
2 МЕТОД. Указываются соответствующие каждой букве цифры из таблицы. Первой пишется цифра по горизонтали, второй - по вертикали. (A = 11, B = 21…). Пример: CIPHER = 31 42 53 32 51 24
3 МЕТОД. Основываясь на предыдущий метод, запишем полученный код слитно. 314253325124. Делаем сдвиг влево на одну позицию. 142533251243. Снова разделяем код попарно.14 25 33 25 12 43. В итоге получаем шифр. Пары цифр соответствуют букве в таблице: QWNWFO.

Шифров великое множество, и вы так же можете придумать свой собственный шифр, однако изобрести стойкий шифр очень сложно, поскольку наука дешифровки с появлением компьютеров шагнула далеко вперед и любой любительский шифр будет взломан специалистами за очень короткое время.

Методы вскрытия одноалфавитных систем (расшифровка)

При своей простоте в реализации одноалфавитные системы шифрования легко уязвимы.
Определим количество различных систем в аффинной системе. Каждый ключ полностью определен парой целых чисел a и b, задающих отображение ax+b. Для а существует j(n) возможных значений, где j(n) - функция Эйлера, возвращающая количество взаимно простых чисел с n, и n значений для b, которые могут быть использованы независимо от a, за исключением тождественного отображения (a=1 b=0), которое мы рассматривать не будем.
Таким образом получается j(n)*n-1 возможных значений, что не так уж и много: при n=33 в качестве a могут быть 20 значений(1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, 13, 14, 16, 17, 19, 20, 23, 25, 26, 28, 29, 31, 32), тогда общее число ключей равно 20*33-1=659. Перебор такого количества ключей не составит труда при использовании компьютера.
Но существуют методы упрощающие этот поиск и которые могут быть использованы при анализе более сложных шифров.
Частотный анализ
Одним из таких методов является частотный анализ. Распределение букв в криптотексте сравнивается с распределением букв в алфавите исходного сообщения. Буквы с наибольшей частотой в криптотексте заменяются на букву с наибольшей частотой из алфавита. Вероятность успешного вскрытия повышается с увеличением длины криптотекста.
Существуют множество различных таблиц о распределении букв в том или ином языке, но ни одна из них не содержит окончательной информации - даже порядок букв может отличаться в различных таблицах. Распределение букв очень сильно зависит от типа теста: проза, разговорный язык, технический язык и т.п. В методических указаниях к лабораторной работе приведены частотные характеристики для различных языков, из которых ясно, что буквы буквы I, N, S, E, A (И, Н, С, Е, А) появляются в высокочастотном классе каждого языка.
Простейшая защита против атак, основанных на подсчете частот, обеспечивается в системе омофонов (HOMOPHONES) - однозвучных подстановочных шифров, в которых один символ открытого текста отображается на несколько символов шифротекста, их число пропорционально частоте появления буквы. Шифруя букву исходного сообщения, мы выбираем случайно одну из ее замен. Следовательно простой подсчет частот ничего не дает криптоаналитику. Однако доступна информация о распределении пар и троек букв в различных естественных языках.

С той самой поры, как человечество доросло до письменной речи, для защиты сообщений используются коды и шифры. Греки и египтяне использовали шифры для защиты личной переписки. Собственно говоря, именно из этой славной традиции и произрастает современная традиция взлома кодов и шифров. Криптоанализ изучает коды и методы их взлома, и это занятие в современных реалиях может принести немало пользы. Если вы хотите этому научиться, то можно начать с изучения самых распространенных шифров и всего, что с ними связано. В общем, читайте эту статью!

Шаги

Расшифровка шифров замещения

Начните с поиска слов из одной буквы. Большинство шифров на основе относительно простой замены легче всего взломать банальным перебором с подстановкой. Да, придется повозиться, но дальше будет только сложнее.

• Слова из одной буквы в русском языке - это местоимения и предлоги (я, в, у, о, а). Чтобы найти их, придется внимательно изучить текст. Угадывайте, проверяйте, закрепляйте или пробуйте новые варианты - иного метода разгадки шифра нет.
• Вы должны научиться читать шифр. Взламывать его - это не столь важно. Учитесь выхватывать шаблоны и правила, лежащие в основе шифра, и тогда его взлом не будет представлять для вас принципиальной сложности.

1. Ищите наиболее часто употребляемые символы и буквы. К примеру, в английском языке такими являются “e”, “t” и “a”. Работая с шифром, используйте свое знание языка и структуры предложений, на основе чего делайте гипотезы и предположения. Да, на все 100% вы редко будете уверены, но разгадывание шифров - это игра, где от вас требуется делать догадки и исправлять собственные ошибки!

   • Двойные символы и короткие слова ищите в первую очередь, старайтесь начать расшифровку именно с них. Легче, как никак, работать с двумя буквами, чем с 7-10.

2. Обращайте внимание на апострофы и символы вокруг. Если в тексте есть апострофы, то вам повезло! Так, в случае английского языка, использование апострофа означает, что после зашифрованы такие знаки, как s, t, d, m, ll или re. Соответственно, если после апострофа идут два одинаковых символа, то это наверняка L!

   Попробуйте определить, какой у вас тип шифра. Если вы, разгадывая шифр, в определенный момент поймете, к какому из вышеописанных типов он относится, то вы его практически разгадали. Конечно, такое будет случаться не так уж и часто, но чем больше шифров вы разгадаете, тем проще вам будет потом.

   • Цифровая замена и клавиатурные шифры в наши дни распространены более всего. Работая над шифром, первым делом проверяйте, не такого ли он типа.

   Распознавание обычных шифров

   1. Шифры замещения. Строго говоря, шифры замещения кодируют сообщение, замещая одни буквы другими, согласно заранее определенному алгоритму. Алгоритм - и есть ключ к разгадке шифра, если разгадать его, то и раскодировать сообщение проблемы не составит.

      • Даже если в коде есть цифры, кириллица или латиница, иероглифы или необычные символы - пока используются одни и те же типы символов, то вы, вероятно, работаете именно с шифром замещения. Соответственно, вам надо изучить используемый алфавит и вывести из него правила замещения.

   2. Квадратный шифр. Простейшее шифрование, используемое еще древними греками, работающее на основе использования таблицы цифр, каждая из которых соответствует какой-то букве и из которых впоследствии и составляются слова. Это действительно простой код, своего рода - основа основ. Если вам надо разгадать шифр в виде длинной строки цифр - вероятно, что пригодятся именно методы работы с квадратным шифром.

      Шифр Цезаря. Цезарь умел не только делать три дела одновременно, он еще и понимал в шифровании. Цезарь создал хороший, простой, понятный и, в то же время, устойчивый ко взлому шифр, который в его честь и назвали. Шифр Цезаря - это первый шаг на пути к изучению сложных кодов и шифров. Суть шифра Цезаря в том, что все символы алфавита сдвигаются в одну сторону на определенное количество символов. Например, сдвиг на 3 символа влево будет менять А на Д, Б на Е и т.д.

      Следите за клавиатурными шаблонами. На основе традиционной раскладки клавиатуры типа QWERTY в наше время создаются различные шифры, работающие по принципу смещения и замещения. Буквы смещаются влево, вправо, вверх и вниз на определенное количество символов, что и позволяет создать шифр. В случае таких шифров надо знать, в какую сторону были смещены символы.

      • Так, меняя колонки на одну позицию вверх, “wikihow” превращается в “28i8y92”.

      • Полиалфавитные шифры. Простые замещающие шифры опираются на создание шифрующим своего рода алфавита для шифрования. Но уже в Средние века это стало слишком ненадежно, слишком просто для взлома. Тогда криптография сделала шаг вперед и стала сложнее, начав использовать для шифрования символы сразу нескольких алфавитов. Что и говорить, надежность шифрования сразу повысилась.

   Что значит быть дешифровальщиком

   Будьте терпеливы. Взломать шифр - это терпение, терпение и еще раз терпение. Ну и упорство, конечно же. Это медленная, кропотливая работа, сопряженная с большим количеством разочарования из-за частых ошибок и необходимости постоянно подбирать символы, слова, методы и т.д. Хороший дешифровальщик просто обязан быть терпеливым.

Когда наконец удается разгадать сложный шифр, в нем могут оказаться тайны мировых лидеров, секретных обществ и древних цивилизаций. Перед вами - десятка самых загадочных шифров в истории человечества, которые до сих пор не удалось разгадать.

Спонсор поста: люстры и светильники

Записки Рики Маккормика

В июне 1999 года через 72 часа после того, как один человек был объявлен пропавшим без вести, на кукурузном поле в штате Миссури обнаружили тело. Что странно, труп разложился сильнее, чем должен был за такое время. На момент смерти у 41-летнего Рики Маккормика в карманах лежали две зашифрованные записки. Он был безработным с неоконченным школьным образованием, жил на пособие, и у него не было машины. Еще Маккормик отсидел в тюрьме за изнасилование несовершеннолетней. В последний раз его видели живым за пять дней до того, как его тело было найдено, - когда он пришел на плановый осмотр в больницу Форест-Парк в Сент-Луисе.

Ни подразделение криптоанализа ФБР, ни Американская криптоаналитическая ассоциация так и не смогли расшифровать эти записки и обнародовали их через 12 лет после убийства. Следователи полагают, что таинственные записки были написаны примерно за три дня до убийства. Родственники Маккормика утверждают, что убитый использовал такую технику кодирования сообщений с детства, но, к сожалению, никто из них не знает ключа к этому шифру.

Криптос

Это скульптура американского художника Джима Санборна, которая установлена перед входом в штаб-квартиру ЦРУ в Лэнгли, штат Вирджиния. Она содержит четыре сложных зашифрованных сообщения, три из которых были расшифрованы. До сих пор нерасшифрованными остаются 97 символов последней части, известной как К4.

Заместитель главы ЦРУ в 1990-е годы Билл Стадмен поставил АНБ задачу расшифровать надписи. Была создана специальная команда, которая смогла разгадать три из четырех сообщений в 1992 году, но не обнародовала их до 2000 года. Также три части разгадали в 1990-е годы аналитик ЦРУ Дэвид Стейн, который использовал бумагу и карандаш, и специалист по информатике Джим Гиллогли, который использовал компьютер.

Расшифрованные сообщения напоминают переписку ЦРУ, а скульптура по форме похожа на бумагу, выходящую из принтера во время печати.

Рукопись Войнича

Рукопись Войнича, созданная в XV веке, - одна из самых знаменитых загадок эпохи Возрождения. Книга носит имя антиквара Вильфрида Войнича, купившего ее в 1912 году. Она содержит 240 страниц, и каких-то страниц не хватает. В рукописи полно биологических, астрономических, космологических и фармацевтических иллюстраций. Здесь даже есть загадочная раскладывающаяся астрономическая таблица. Всего манускрипт содержит более 170 тысяч символов, которые не соответствуют каким-либо правилам. Нет ни пунктуации, ни разрывов в написании зашифрованных символов, что нетипично для рукописного зашифрованного текста. Кто создал эту рукопись? Исследователь? Травник? Алхимик? Книга когда-то предположительно принадлежала императору Священной Римской империи Рудольфу II, который увлекался астрологией и алхимией.

Леон Баттиста Альберти, итальянский писатель, художник, архитектор, поэт, священник, лингвист и философ, не мог выбрать какое-то одно занятие. Сегодня он известен как отец западной криптографии, и он жил в те же годы, когда была создана рукопись. Он создал первый полиалфавитный шифр и первую механическую шифровальную машину. Может, рукопись Войнича - один из первых экспериментов в криптографии? Если код рукописи Войнича расшифруют, это может изменить наши знания об истории наук и астрономии.

Надпись Шагборо

Пастуший монумент находится в живописном Стаффордшире в Англии. Он был возведен в XVIII веке, и это скульптурная интерпретация картины Николя Пуссена «Аркадийские пастухи», однако некоторые детали изменены. Под картиной - текст из 10 букв: последовательность O U O S V A V V между буквами D и M. Над изображением картины - две каменные головы: улыбающийся лысый мужчина и мужчина с козлиными рогами и острыми ушами. Согласно одной из версий, человек, который оплатил памятник, Джордж Ансон, написал аббревиатуру латинского высказывания «Optimae Uxoris Optimae Sororis Viduus Amantissimus Vovit Virtutibus», которое означает «Лучшей из жен, лучшей из сестер, преданный вдовец посвящает это вашим добродетелям».

Бывший лингвист ЦРУ Кит Мэсси связал эти буквы со строфой Евангелия от Иоанна 14:6. Другие исследователи считают, что шифр связан с масонством. Бывший аналитик Блетчли-парка Оливер Лоун предположил, что код может быть отсылкой к генеалогическому древу Иисуса, что маловероятно. Ричард Кемп, глава поместья Шагборо, инициировал в 2004 году рекламную кампанию, которая связывала надпись с местонахождением Святого Грааля.

Линейное письмо А

Линейное письмо А - это разновидность критского письма, содержащая сотни символов и до сих пор не расшифрованная. Оно использовалось несколькими древнегреческими цивилизациями в период с 1850 по 1400 год до н.э. После вторжения на Крит ахейцев ему на смену пришло Линейное письмо Б, которое расшифровали в 1950-х годах, и оказалось, что это одна из ранних форм греческого языка. Линейное письмо А так и не смогли расшифровать, и коды к Линейному письму Б для него не подходят. Чтение большинства знаков известно, но язык остается непонятным. В основном его следы находили на Крите, однако встречались памятники письменности на этом языке и в материковой Греции, Израиле, Турции, и даже в Болгарии.

Считается, что Линейное письмо А, которое называют предшественником крито-минойского письма, - это именно то, что можно увидеть на Фестском диске, одной из самых известных археологических загадок. Это диск из обожженной глины диаметром примерно 16 см, датируемый вторым тысячелетием до н.э. и найденный в Фестском дворце на Крите. Он покрыт символами неизвестного происхождения и значения.

Через 1000 лет после крито-минойского появился этеокритский язык, который не подлежит классификации и может быть как-то связан с Линейным письмом А. Он записывается буквами греческого алфавита, но это точно не греческий язык.

Шифр Дорабелла

Английский композитор Эдуард Элгар также очень интересовался криптологией. В память о нем первые шифровальные машины начала XX века назывались в честь его произведения «Энигма-вариации». Машины «Энигма» были способны зашифровывать и дешифровать сообщения. Элгар отправил своей подруге Доре Пенни «записку Дорабелле» - именно так он называл подругу, которая была младше его на двадцать лет. Он уже был счастливо женат на другой женщине. Может, у него с Пенни был роман? Она так и не расшифровала код, который он ей послал, и никто другой так и не смог этого сделать.

Криптограммы Бейла

Мужчина из Вирджинии, который создает шифры с тайнами спрятанных сокровищ, - это что-то из области произведений Дэна Брауна, а не из реального мира. В 1865 году была опубликована брошюра, описывающая огромное сокровище, которое сегодня бы стоило более 60 миллионов долларов. Оно якобы было зарыто на территории округа Бедфорд уже 50 лет. Возможно, человек, который это сделал, Томас Дж. Бейл, никогда не существовал. Но в брошюре было указано, что Бейл передал коробку с тремя зашифрованными сообщениями владельцу гостиницы, который на протяжении нескольких десятилетий ничего с ними не делал. О Бейле больше ничего не было слышно.

В единственном сообщении Бейла, которое было расшифровано, говорится, что автор оставил огромное количество золота, серебра и драгоценностей в каменном погребе на глубине шесть футов. Также там говорится, что в другом шифре описано точное местонахождение погреба, поэтому не должно возникнуть никаких сложностей в его обнаружении. Некоторые скептики считают, что сокровища Бейла - утка, которая удачно использовалась для продажи брошюр по 50 центов, что в переводе на современные деньги будет 13 долларов.

Загадки убийцы Зодиака

Знаменитый серийный убийца из Калифорнии по прозвищу Зодиак дразнил полицию Сан-Франциско несколькими шифрами, утверждая, что некоторые из них раскроют местонахождение бомб, заложенных по всему городу. Он подписывал письма кругом и крестом - символом, обозначающим Зодиак, небесный пояс из тринадцати созвездий.

Зодиак также отправил три письма в три разные газеты, в каждом из которых содержалась треть от шифра из 408 символов. Школьный учитель из Салинаса увидел символы в местной газете и разгадал шифр. В сообщении говорилось: «Мне нравится убивать людей, потому что это очень весело. Это веселее, чем убивать диких животных в лесу, потому что человек - самое опасное животное из всех. Убийство дает мне самые острые ощущения. Это даже лучше секса. Самое лучшее ждет, когда я умру. Я снова появлюсь на свет в раю, и все, кого я убил, станут моими рабами. Я не скажу вам моего имени, потому что вы захотите замедлить или остановить набор рабов для моей загробной жизни».

Зодиак взял ответственность за убийство 37 человек и так и не был найден. По всему миру у него появились подражатели.

Таман Шуд

В декабре 1948 года на пляже Сомертона в Австралии нашли тело мужчины. Личность умершего так и не удалось установить, а дело окутано тайной по сей день. Мужчину могли убить не оставляющим следов ядом, но даже причина смерти неизвестна. Человек из Сомертона был одет в белую рубашку, галстук, коричневый вязаный пуловер и серо-коричневый пиджак. Бирки с одежды были срезаны, а бумажник отсутствовал. Зубы не соответствовали каким-либо имеющимся стоматологическим записям.

В кармане у неизвестного обнаружили кусочек бумаги со словами «tamam shud», или «законченный» по-персидски. В дальнейшем при публикации материала на эту тему в одной из газет была допущена опечатка: вместо «Tamam» было напечатано слово «Taman», в результате чего в историю вошло именно ошибочное название. Это был обрывок страницы из редкого издания сборника «Рубайат» персидского поэта XII века Омара Хайяма. Книга была найдена, и на внутренней стороне обложки был написан местный номер телефона и зашифрованное сообщение. Кроме того, в камере хранения близлежащей железнодорожной станции нашли чемодан с вещами, но это не помогло установить личность убитого. Может, человек из Сомертона был шпионом холодной войны под глубоким прикрытием? Криптограф-любитель? Годы проходят, но исследователи так и не приблизились к разгадке.

Блиц-шифры

Эта загадка - самая новая из всех перечисленных, так как была обнародована только в 2011 году. Блиц-шифры - это несколько страниц, обнаруженных во время Второй мировой войны. Они лежали годами в деревянных ящиках в одном из подвалов Лондона, который был раскрыт в результате немецких бомбовых ударов. Один солдат взял с собой эти бумаги, и оказалось, что в них полно странных чертежей и зашифрованных слов. Документы содержат более 50 уникальных символов, напоминающих каллиграфические. Датировать документы не удается, однако, согласно популярной версии, блиц-шифры - дело рук оккультистов или масонов XVIII века.

определить неизменяемые части. Забегая вперед, можно привести в качестве примера шифрмашину "Энигма" (см. главу 9), которая содержала несколько колес; внутри этих колес были провода; распайка проводов внутри колес не менялась, но ежедневно изменялся порядок расположения колес внутри самой машины. Таким образом, распайка проводов являлась неизменяемой частью, а порядок колес - переменной. Взлом системы - это самая трудоемкая часть работы; она может продолжаться несколько недель или даже месяцев и потребовать применения математических методов, поиска и использования ошибок операторов и даже сведений, добытых шпионами.

После того, как определены все неизменяемые части системы, необходимо определить все переменные части (такие, как начальные положения колес в шифрмашине "Энигма", которые менялись для каждого сообщения). Это - задача вскрытия ключей сообщения . После ее решения сообщения будут дешифрованы.

Итак, взлом относится к системе шифрования в целом, авскрытие ключей связано с дешифрованием отдельных сообщений.

Коды и шифры

Хотя слова код ишифр часто употребляются нестрого, мы проведем разграничение между этими понятиями. Вкоде часто встречающиеся элементы текста (которые могут состоять из одной или более букв, чисел или слов) обычно заменяются четырьмя или пятью буквами или числами, которые называютсякодовыми группами и берутся изкодовой книги . Для особенно часто употребительных выражений или знаковкодовая книга может предлагать несколькокодовых групп . Это делается для того, чтобы криптограф мог варьировать ими с целью затруднить их идентификацию. Так, например, в четырехзначном цифровом коде для слова "понедельник" могут быть три альтернативные кодовые группы - к примеру, 1538, либо 2951, либо 7392. Коды мы рассмотрим в главе 6.

Коды - это частный случайсистемы шифрования , однако не всесистемы шифрования являютсякодами . Мы будем использовать словошифр по отношению к методамшифрования , в которых используются некодовые книги , а шифрованный текст получается из исходного открытого текста согласно определенному правилу. В наше время вместо слова "правило" предпочитают пользоваться словом "алгоритм ", особенно если речь идет о компьютерной программе. Различие между понятиямикода ишифра иногда не совсем четкое, особенно для простых систем. Пожалуй, можно считать, что шифр Юлия Цезаря использует одностраничную кодовую книгу, где каждой букве алфавита сопоставлена буква, стоящая в алфавите на три позиции далее. Однако для большинства систем, которые мы рассмотрим, это отличие будет довольно четким. Так, например, "Энигма", которую часто

ошибочно называют "кодом Энигма", безусловно является вовсе не кодом , а

шифрмашиной.

Исторически сложилось так, что вплоть до сравнительно недавнего времени в криптографии преобладали две основные идеи, и многие системы шифрования (в том числе почти все из описанных в первых одиннадцати главах этой книги) были основаны на одной из них или на обеих сразу. Первая идея сводилась к тому, чтобы перетасовать буквы алфавита (как обычно тасуют колоду карт) с целью получить нечто, что можно рассматривать как случайный порядок, перестановку или анаграмму букв. Вторая идея состоит в том, чтобы преобразовать буквы сообщения в числа (например, положив A=0, B=1, ..., Z=25), и затем прибавлять к ним (число за числом) другие числа, называемые гаммой , которые, в свою очередь, могут быть буквами, преобразованными в числа. Если в результате сложения получается число, большее чем 25, вычтем из него 26 (этот способ называетсясложением по модулю 26). Результат затем преобразуется обратно

в буквы. Если числа, прибавляемые к тексту, получены при помощи довольно трудно предсказуемого процесса, то зашифрованное таким способом сообщение очень трудно, или даже невозможно дешифровать без знания гаммы.

Любопытно отметить, что шифр Юлия Цезаря, каким бы незамысловатым он ни был, можно считать примером и того, и другого типа. В первом случае наше "тасование колоды" эквивалентно простому перемещению последних трех карт в начало колоды, так что все буквы смещаются вниз на три позиции, а X, Y и Z оказываются в начале. Во втором случае гаммой является число 3, повторенное бесконечное число раз. Нельзя себе и представить ничего "слабее" такого гаммы.

Перевод сообщения на другой язык, пожалуй, тоже можно было бы считать определенным видом шифрования с использованием кодовой книги (то есть словаря), но это всё-таки слишком вольное употребление словакод . Однако такой способ перевода на другой язык, когда за каждым словом лезут

в словарь как в кодовую книгу, определенно не следует рекомендовать. Это известно каждому, кто пытался изучать иностранный язык. *) С другой стороны, иногда вполне резонно воспользоваться малоизвестным языком для передачи сообщений, актуальность которых ограничена во времени. Рассказывают, например, что во время второй мировой войны в американских войсках в Тихом океане в качестве телефонистов иногда использовали солдат из индейского племени навахо, чтобы те передавали

*) Вспоминаю, как некий школьник писал сочинение на французском языке о том, как в средние века один путешественник приезжает ночью в гостиницу и стучится в дверь. В ответ он слышит "What Ho! Without." ("Какого чёрта! Убирайся!" -прим. перев. ). Это выражение школьник перевел на французский дословно, подставив французские слова: "Que Ho! Sans." (получилось "Что за хо! Без." -прим. перев. ).Учитель французского языка, прочитав это, потерял на мгновение дар речи, а потом заметил; "Вы, наверно, нашли эти слова в словаре, который раздают бесплатно с мешками сахара".

сообщения на своем родном языке, вполне обоснованно допуская, что даже в случае перехвата телефонных переговоров противник едва ли нашел бы в своих рядах человека, владеющего этим языком и способного понять содержание сообщения.

Другой способ скрыть содержание информации - использовать некую персональную скоропись. Этим методом еще в средние века пользовались авторы личных дневников - например, Самюэль Пепис (Samuel Pepys). Такие коды нетрудно вскрыть, если записей в дневнике достаточно. Регулярные повторения некоторых символов (к примеру, знаков, обозначающих дни недели) служат хорошим подспорьем для прочтения некоторых слов и выражений. Примером более основательного труда может послужить дешифрование древней микенской письменности, известной как "линейное письмо Б", где знаки соответствовали слогам древнегреческого языка; заслуга дешифрования этого вида письменности принадлежит Майклу Вентрису*) (см. ).

Широкое распространение компьютеров и возможность практического построения сложных электронных микросхем на кремниевых кристаллах произвели революцию как в криптографии, так и в криптоанализе. В результате некоторые современные системы шифрования основываются на передовых математических концепциях и требуют солидной вычислительной и электронной базы. Поэтому в докомпьютерную эпоху пользоваться ими было практически невозможно. Некоторые из них описаны в главах 12 и 13.

Оценка стойкости системы шифрования

Когда предлагается новая система шифрования, то очень важно оценить ее стойкость ко всем уже известным методам вскрытия в условиях, когда криптоаналитику известен тип используемой системы шифрования, но не во всех деталях. Оценивать стойкость системы шифрования можно для трёх разных ситуаций:

(1)криптоаналитику известны только шифрованные тексты;

(2)криптоаналитику известны шифрованные тексты и исходные открытые тексты к ним;

(3)криптоаналитику известны как шифрованные, так и открытые тексты, которые он сам подобрал.

Первый случай отражает "типичную" ситуацию: если в этих условиях систему шифрования можно вскрыть за короткое время, то пользоваться ею не следует. Вторая ситуация возникает, например, если одинаковые сообщения шифруются как по новой системе, так и по старой, которую

*) Линейное письмо Б (Linear B) - одна из наиболее древних систем греческой письменности. Обнаружено на глиняных табличках в Кноссе (о. Крит) и в Пилосе. Расшифрована Майклом Вентрисом (1922-1956), английским архитектором и лингвистом (прим. перев. ).

криптоаналитик умеет читать. Такие ситуации, относящиеся к случаям серьёзного нарушения правил защиты информации, происходят весьма часто. Третья ситуация возникает, главным образом, когда криптограф, желая оценить стойкость созданной им системы, предлагает своим коллегам, играющим роль противника, вскрыть его шифр и позволяет им продиктовать ему тексты для зашифрования. Это - одна из стандартных процедур проверки новых систем. Очень интересной задачей для криптоаналитика - составить тексты так, чтобы после их зашифрования получить максимум информации о деталях системы. Структура этих сообщений зависит от того, как именно производится зашифрование. Вторая и третья ситуации могут также возникнуть, если у криптоаналитика есть шпион в организации криптографа: именно так обстояло дело в 30-х годах прошлого века, когда польские криптоаналитики получили открытые и шифрованные тексты сообщений, зашифрованных на немецкой шифрмашине "Энигма". Система шифрования, которую невозможно вскрыть даже в такой ситуации (3), является действительно стойким шифром. Это именно то, к чему стремится криптограф, и чего страшится криптоаналитик.

Коды, обнаруживающие и исправляющие ошибки

Другой класс кодов предназначен для обеспечения безошибочной передачи информации, а не для сокрытия еесодержания . Такие коды называютсяобнаруживающими и исправляющими ошибки , они являются предметом широкомасштабных математических исследований. Эти коды с самых первых дней существования компьютеров используются для защиты от ошибок в памяти и в данных, записанных на магнитную ленту. Самые первые версии этих кодов, такие, например, как коды Хэмминга, способны обнаружить и исправитьединичную ошибку в шестиразрядном символе. В качестве более позднего примера можно привести код, который использовался на космическом корабле "Маринер" для передачи данных с Марса. Созданный с учетом возможного значительного искажения сигнала на его долгом пути к Земле, этот код был способен корректировать до семи ошибок в каждом 32-разрядном "слове". Простым примером кода другого уровня,обнаруживающего , но неисправляющего ошибки, является код ISBN (International Standard Book Number - Международный Стандартный Книжный Номер).Он состоит из десяти знаков (десяти цифр либо девяти цифр с буквой X на конце, которая обозначает число 10), и позволяет осуществить проверку на отсутствие ошибок в номере ISBN. Проверка выполняется следующим образом: вычислим сумму

(первая цифра) 1+(вторая цифра) 2+(третья цифра) 3+...+(десятая цифра) 10.

Наступило время, когда над нами летают спутники, способные приближать изображение настолько, что мы можем точно определить размер женской груди лежащей на нудистском пляже девушки.

Получив такие сверхвозможности, мы думаем, что человечество знает абсолютно всё. Даже со всеми нашими высокими скоростями, 3D-технологиями, проекторами и сенсорными экранами, всё ещё существуют шифры и коды, над которыми продолжают ломать голову криптологи мирового уровня. Причем некоторые шифры существовали ещё в 18 веке. Даже с появлением передовых технологий, эти неразгаданные коды доказывают, что самой умной вещью в нашем обществе на данный момент - смартфоны.

10. Шифр Дорабеллы

Говорят, что его автор обладал исключительным умом. Способность взять чистую страницу и превратить её во что-то интригующее - это форма искусства, которая вызывает невероятные эмоции… хорошо, может и не так высокопарно, но давайте согласимся, что требуется довольно много креативности, чтобы из ничего сделать что-то. В конце 18-го века автор этого кода, Эдвард Элгар, отправил своей юной подруге зашифрованное сообщение. Проблема в том, что ему удалось так хорошо зашифровать его, что даже она не смогла прочитать его. Элгар был очарован идеей зашифрованных сообщений. Он даже взломал один из сложнейших кодов, который был издан в известном Pall Magazine. Многие находили символы, из которых состоит шифр Дорабеллы, в музыкальных композициях Элгара и его личных записях. У многих есть теории, но никто так и не нашёл решения.

9. Шифр D’Agapeyeff

Спустя пару десятилетий после появления шифра Дорабеллы, Alexander D’Agapeyeff написал книгу по криптографии. 1939 год, год написания книги , был временем докомпьютерного шифрования, и считается, что шифр D’Agapeyeff был составлен полностью вручную. Этот потрясающий код взломать сложнее, чем коды доисторических времен написанные на утеряных языках. Сам автор этого шифра был гением. Его самый известный код был настолько трудным, что даже он сам, зачастую, пасовал перед ним. Криптологи взяли его числовой код и, как обычно, присвоили цифрам буквы. К сожалению, это ни к чему не привело. Они получили связку удвоенных и утроенных букв. А книга этого криптографа под названием "Коды и шифры", напечатанная Oxford Press, ничем не помогла. По некоторым причинам более поздние издания не включали его известный шифр. Люди, вероятно, уставали от того, что в самый последний момент, перед тем как, они считали, им откроется секрет, приходило осознание того, что они всё ещё далеки от него.

8. Хараппское письмо

Между 2600 и 1800 годами до н.э. в долине Инда процветала Хараппская цивилизация. Люди Инда были описаны в истории как самая продвинутая городская культура своего времени. Первые попытки расшифровки Хараппского письма были предприняты задолго до того, как цивилизация была снова открыта. Историки от Великобритании до Индии пытались расшифровать символьные сообщения. Некоторые полагают, что письменность людей Инда стала прототипом иероглифического письма в Древнем Египте. Команды из России и Финляндии пришли к выводу, что письменность этого народа имеет друидские корни. Независимо от того, где она зародился, над алфавитом из 400 пиктограмм работали самые великие умы со всего мира. Считается, что численность Хараппской цивилизации составляла 1 миллион. Чтобы управлять таким количеством людей, необходимо было придумать некоторую форму языка. А на закате, цивилизация решила поступить достаточно эгоистично, и не оставила шпаргалку для будущих цивилизаций.

7. Китайский шифр золотого слитка

Генерал Ван из Шанхая, в 1933 году получил семь золотых слитков. Но совсем не такие, которые кладут на депозиты в банки. Самым большим различием были таинственные изображения и буквы, обнаруженные на слитках. Они состояли из шифрованных букв, китайских иероглифов и латинских криптограмм. 90 лет спустя их так и не смогли взломать. Весом в 1.8 килограмма, китайский шифр, как полагают, описывают сделку более чем на 300000000$. Истинную причину, по которой генерал Ван получил такой тщательно продуманный подарок от неизвестного поклонника, было бы намного легче определить, если бы мы знали, что написано на золотых слитках.

6. Убийца Зодиак

Это название не имеет ничего общего с ежедневными гороскопами, которыми завалены наши почтовые ящики, мы говорим об одном из самых страшных серийных убийц. Мало того, что он был виновен в огромном количестве убийств и просто был психически неуравновешенным человеком, Зодиак пытался прославиться за их счёт. В 1939 году он отправил письма в три калифорнийских газеты, хвастаясь недавними убийствами в Вальехо. За свою щедрость, он потребовал напечатать зашифрованное послание на первых полосах этих газет. В конце концов у полиции не осталось выбора, кроме как играть в его игру. Более 37 человек стали жертвами во время его деятельности в 1960-х и 1970-х, и удивительно то, что несколько сообщений Зодиака были расшифрованы. Однако подавляющее большинство всё ещё хранит свою тайну. ФБР даже дошли до того, что предоставили оставшуюся часть его сообщений общественности в надежде, что кто-то сможет расшифровать их.

5. Линейное письмо А

Историкам удалось установить связь между Фестским диском и Линейным письмом А, но им всё ещё нужно расшифровать сообщение. Фестский диск был найден в 1908, с обеих его сторон нанесены таинственные знаки. "Эксперты" выделили 45 знаков, но они до сих пор не знают, что они означают. Кроме того, они обнаружили множество дисков с двумя различными стилями письма. Один стиль назвали "Линейное письмо А", а другой "Линейное письмо B". Линейное письмо A было значительно старше и оно было создано на острове Крит. Британец по имени Майкл Вентрис опозорил всех "экспертов", когда взломал шифр Линейного письма B. Вторичная форма была взломана, но над Линейным письмом А "эксперты" до сих пор ломают голову.

4. Прото-эламит

Образовав Персидскую Империю, Эламиты стали самой первой известной нам цивилизацией. Даже в 3300 до н.э. было необходимо развивать письменный язык, чтобы общаться друг с другом. В 8-м веке до н.э. Эламиты использовали глиняные символы, чтобы представлять различные товары и услуги. Они даже придумали глиняные бумажники и ID, чтобы понимать, у кого были деньги и в каком количестве. Это самые ранние доказательства создание числовой системы. Около 2900 до н.э. их язык перешёл на абсолютно новый уровень. Предполагается, что язык Прото-эламит был некоторой формой системы учета.

Некоторые успехи, если их можно так назвать, были сделаны историками, которые нашли общие черты между Прото-эламитом и клинообразным стилем письма. К сожалению, в начале 5-го века до н.э. Прото-эламит начал исчезать. Осталось всего 1600 глиняных дисков, которые никто не может прочитать.

3. Таман Шуд

Как уже было доказано Зодиаком, убийцам нравится слава. Тело неопознанного австралийца было найдено на берегу пляжа Аделаид более 65 лет назад. СМИ окрестили его "Таинственным человеком из Сомертона". Попытки выяснить его личность также не увенчались успехомо тайной. Но сегодня мы о шифрах... Улики, найденные в его карманах, привели австралийскую полицию на железнодорожную станцию местного сообщения. Там они нашли его чемодан с обычным для большинства людей набором вещей. Коронер заявил, что мужчина был абсолютно здоров (помимо того, что он был мёртв) и, возможно, был отравлен.

Потребовалось целых два месяца, чтобы обнаружить маленький карман, который при первом осмотре пропустили. В нем был маленький клочок бумаги с надписью "Таман Шуд". После обнародования этой находки в полицию обратился парень, заявивший, что нашёл копию этой же самой книги в своём автомобиле тем же вечером, когда был убит незнакомец. Под ультрафиолетовым излучением проявился нечитабельный код из пяти строк. В течение многих лет чиновники и различные волонтёры пытались взломать шифр. Профессор Дерек Эбботт и его студенты пытались расшифровать послание с марта 2009. Однако, как и остальные любители тайн, сдались. Но в их отчётах говорится, что жертва была шпионом времен холодной войны, которого отравили враги. Намного легче придумать что-то мистическое, чем по полной вкусить горький вкус поражения.

2. Шифр Маккормика

Тело Рики Маккормика было найдено в районе Миссури 30 июня 1999. Спустя два года после его смерти две записки в его карманах были единственными уликами для детективов. Даже усилиями известнейших криптологов и Американской Ассоциация Криптологии так и не смогли их расшифровать. Шифр Маккормика занимает 3 место в списке самых сложных кодов. Более 30 строк закодированной информации включают в себя числа, линии, буквы и скобки. С таким количеством символов возможные варианты шифров бесконечны. Семья Маккормика говорит, что он писал шифрами с детства, и никто из них не знал, что они означают. Хотя он отсутствовал в течение всего нескольких дней, тело Маккормика быстро опознали. Это сделало расшифровку его записок разгадкой его убийства. Агенты ФБР обычно взламывают шифры за несколько часов. Так или иначе Маккормик, который нормально мог написать только своё имя, составил профессионалам серьёзную конкуренцию.

1. Шифр Бэкона

Рукопись Войнича является самым большим иллюстрированным произведением, написанное шифром. Иллюстрация, вновь открытая миру в Иезуитской школе в 1912 году, получила такое название, потому что авторство приписывают англичанину Роджеру Бэкону. Некоторые историки дискредитируют авторство Бэкона из-за наличия букв алфавита, которые не использовали в течение его жизни. С другой стороны, иллюстрации подтверждают участие Бэкона в создании произведения. Он был известен своим интересом к созданию эликсира жизни и другим мистических учениям. Подобные темы были упомянуты в рамках Рукописи Войнича. Действительно ли Бэкон интересовался неизведанным? Мы оставим эти споры для других, но одна вещь, которая остаётся бесспорной, состоит в том, что мы не знаем, что скрывает этот шифр. Было предпринято огромное количество попыток взломать код. Некоторые утверждали, что это изменённая греческая стенография, в то время как другие полагали, что ключ находится в иллюстрациях. Все теории оказались безуспешными. Те, кто всё еще пытаются взломать шифр Бэкона, поражены тем, что это не удаётся сделать так долго.