Шифрование

Шифрование

Система передачи сообщения, 
где смысл сообщения скрывается с помощью шифра. 

"Тайна, покрытая мраком"

Вспомним приключения ребят - героев повести "Кортик" Н. Рыбакова. Вспомним таинственные знаки на пластинке кортика, принадлежавшего некогда морскому офицеру. Через сколько испытаний и приключений прошли герои повести, чтобы прочитать криптограмму - зашифрованную надпись! И только ножны - ключ к шифровке, - найденные в результате длительных поисков, помогли ребятам решить задачу.

К шифрованию прибегают довольно часто: в военном деле, на дипломатической службе - вообще в тех случаях, когда нужно сохранить в тайне содержание переписки или устного сообщения.

Шифрами пользовались и революционеры-подпольщики, вынужденные вести переписку так, чтобы царские жандармы не могли ее читать.

Шифров существует множество. Есть и чисто профессиональные: шифр простой подстановки, дробные, так называемые диаграммные, три-граммные и n-граммные, шифры Виженера с различными вариантами, шифр Плэйфер, разнообразные типы кодов.

А ни на что не похожий шифр, который удалось прочитать Шерлоку Холмсу в рассказе "Пляшущие человечки"? Его заинтересовали странные записки с пляшущими человечками.

Знаменитый сыщик сразу понял, что перед ним шифр, и начал искать ключ. Вскоре ключ был найден,, и Шерлок Холмс, разгадав значение каждой фигурки-буквы, прочитал странные записки. Мало того, тем же самым шифром он написал письмо преступнику, и преступник попал в руки правосудия.

На стр. 310 показана шифрованная запись, которую предлагается расшифровать вам. Посмотрите, что там написано. Вы можете просидеть над записью годы, перепробовать миллиарды комбинаций, но, если не знаете ключа, никогда не прочтете.

Чтобы превратиться в опытного дешифровалыдика, вам в данном случае придется вооружиться бумагой и ножницами.

На листе нарисуйте 64 шахматные клетки. Точно по рисунку вырежьте отверстия. Получится решетка.

Наложите ее цифрой 1 вверх на беспорядочно написанные буквы квадрата. Посмотрите, в отверстиях появился текст: электронная выше... Теперь поверните решетку по часовой стрелке на четверть оборота. Получите следующую часть фразы: ...лительная машина р... Еще такой же поворот: ...ешает сложные мате... И, наконец, еще поворот: ...матические задачи.

Решетка при подобном шифре служит ключом к прочтению записи. В любой тайнописи, в любом шифре обычно есть только одно-единственное правильное решение, один-единственный ключ, который и стараются сохранить в секрете. Даже когда сообщение, не предназначенное для чужих глаз и ушей, попадает в руки противника, оно безмолвствует, если нет к нему ключа.

Вообще-то в принципе любая система шифрования может быть решена простым перебором всех возможных в каждом конкретном случае ключей. Но перебирать придется до тех пор, пока не отыщется опять-таки тот единственный ключ, который и поможет тайнописи заговорить.

Американский ученый Клод Шеннон производил по этому поводу весьма красноречивые вычисления. Он задался целью найти ключ к шифровке, где могут быть только 26 возможностей перебора ключа. Только 26 - очень мало. Эти 26 вариантов ключей, из которых только один-единственный верный, надо использовать при помощи простой подстановки, заменяя каждую из 26 букв английского алфавита другой буквой того же алфавита. Ученый получил довольно внушительное число - 10¹²! Столько лет придется искать ключ к шифру.

И это при условии, чрезвычайно льготном для воображаемого противника: когда Шеннон предполагал, что противник сконструировал электронное устройство для испытаний ключей, работающее со скоростью один ключ в одну микросекунду. Верный ключ противник выберет примерно после половины всех возможных испытаний!

'Пляшущие человечки' - шифр, разгаданный Шерлоком Холмсом

С помощью этой решетки вы прочтете, что здесь написано

Вот вам наглядное доказательство, какой гигантский разрыв существует между "решением проблемы дешифровки с помощью перебора ключей в принципе" и ее практическим использованием.

К шифрованию, к криптографии теперь пытаются подойти во всеоружии математического анализа. Тот же американский кибернетик Клод Шеннон для этой цели попытался даже разработать схему общей секретной системы. Действительно, каким бы шифром ни пользовались, какую бы систему шифрования ни применяли, принципиально система выглядит совершенно одинаково.

Всегда есть два конца в системе: передающий и принимающий. На передающем конце всегда два источника информации: первый - источник сообщения, то, что надо передать. Второй - источник ключей, тот, кто говорит, в каком ключе надо вести шифрование, выбирая один конкретный ключ из всех ключей данной системы. Этими двумя источниками пользуется шифровальщик, переводящий сообщение в криптограмму.

Готовая криптограмма передается по каналу связи. Каналы связи могут быть самые разные: и посыльный, и почта, и телеграф, и радио... На приемном конце другой шифровальщик с помощью ключа восстанавливает по криптограмме сообщение, расшифровывает его.

Схема общей секретной системы и ее формула

Естественно предположить, что противник безусловно будет стараться перехватить сообщение. Поэтому на шифровку во время ее прохождения по каналу связи будет действовать еще один фактор - шифровальщик противника.

Такова в общих чертах схема секретной системы, предложенная Шенноном.

Если вглядеться в эту схему повнимательнее, вы придете к заключению, что границы ее намного шире, чем секретная система в "чистом" виде.

Вавилонская надпись Ксеркса

Действительно, возьмем, к примеру, какую-либо дошедшую до нас запись на незнакомом, "мертвом" языке. Сам памятник письменности можно рассматривать как своего рода "криптограмму", составленную из источника сообщения (им в данном случае будет то, что хотел передать автор этого письма) и источника ключей (им будет в нашем примере тот алфавит, которым пользовался автор). Ученый же, пытающийся разобраться в тайнах неведомого языка и прочитать интересующую его запись, будет выступать в роли шифровальщика, работающего на приемном конце. Правда, в нашем случае совершенно исключается шифровальщик-перехватчик.

Сколько же ключей приходится перебирать ученым-дешифровальщи-кам забытых письменностей и языков! Сколько труда и терпения, а подчас и отчаяния вложено в их титаническую работу! Известно, что знаменитый Раулинсон, прочитавший глиняные таблицы вавилонян, писал в 1850 году: "Я должен чистосердечно признаться, что, когда, установив каждый вавилонский знак и каждое вавилонское слово, для которого я мог найти опору в трехъязычных надписях, я пытался применить приобретенные сведения для интерпретации ассирийских надписей, я неоднократно испытывал искушение раз и навсегда прекратить свои изыскания, ибо совершенно отчаивался достигнуть когда-либо хоть сколько-нибудь удовлетворительного результата".

Не день, не год - годы понадобились, чтобы стала понятной вавилонская надпись Ксеркса: "Ксеркс, царь великий, царь царей, сын Дария, царя, Ахеменид".

А не попробовать ли для дешифровки древних рукописей применить электронно-вычислительные машины? Здесь очень помог бы статистический метод. Суть его состоит в том, что ученые должны точно знать, какие знаки встречаются в непрочтенных рукописях и закономерности их появления. Например, в древнеегипетском письме встречается до

800 различных иероглифов, в хеттском - около 500. В слоговых системах языка звуков насчитывается от 50 до 80. Обычно в европейских языках около 30 звуков. В полинезийском всего 10-12, а в некоторых кавказских 70-80 звуков.

Так, в опытах, которые были проведены в Новосибирске по расшифровке письменности майя, сразу установили, что письмена майя не могут быть ни чисто иероглифическими, ни чисто алфавитными. В письменах 340 знаков: такого количества "не выдержит" никакой алфавит. С другой стороны, 340 знаков для иероглифического письма слишком мало.

Вообще при расшифровке текстов майя были применены семь методов. И каждый был нужен: он либо подтверждал результаты, либо их отвергал.

Два дня работала машина. Она проделала миллиард операций. Расшифровала 40% текста. Для того чтобы расшифровать все известные тексты майя, понадобится еще 200 часов машинного времени. Машине придется проделать 11 миллиардов операций.

Что ж, можно считать, что первый шаг машинного прочтения забытых письменностей сделан. Остается надеяться: придет время, и ученые-дешифровальщики с помощью математической системы тайнописи и электронно-вычислительных устройств заставят заговорить еще не одну, пока "немую", древнюю запись. И эти "мертвые", "забытые" пись: менности расскажут ищущим знаний людям о народах давнопрошедших веков, об их быте, культуре, жизни.

Новосибирские ученые при расшифровке письменности майя применили электронно-вычислительные машины

И надежды на это - не просто надежды. Они покоятся на достаточно твердом основании: советским специалистом М. А. Пробстом разработан машинный алгоритм для дешифровки забытой письменности.

По этому алгоритму пробовали уже работать. Разбирали, в частности, контрольные тексты - те, которые были прочитаны, но даны в качестве "экзаменационного билета" вычислительной машине. Что ж, экзамен был выдержан, и неплохо. Машина, руководствуясь своими "правилами к действию", "грамотно" разобралась даже в небольших текстах, которые очень трудны для дешифровки.

С помощью этого машинного алгоритма была проведена и работа самостоятельная. Электронно-вычислительной машине поручили "разобраться" в неразгаданных текстах XI-XII веков, найденных на территории современной Монголии - киданьских письменах. Работы, проводившиеся ранее, предположительно относили киданьскую письменность к тюркским или тунгусо-монгольским языкам. Машина, "проглотив" обширные тексты и изучив языковые закономерности, подтвердила, что язык некогда могущественного государства киданей близок к монгольскому.

Что ж, скажем в "добрый путь" машине-дешифровалыцику, пожелаем, чтобы больше было побед на ее счету. Потому что дешифровку исторических систем письма специалисты рассматривают как частную задачу в общей проблеме, названной ими "проблемой формального исследования языка".

'Тайна, покрытая мраком'