Книга: Основы классической криптологии. Секреты шифров и кодов

Первые шифровальные механизмы

Любой из рассмотренных в этой книге шифров является продуктом интеллектуальной деятельности человека. Однако любой желающий может на собственном опыте убедиться, что изобретать и разгадывать шифры — довольно утомительное занятие. К тому же для этого требуются особенные интеллектуальные способности. Поэтому подавляющее большинство людей, которые пользовались шифрами, не были их авторами, а применяли системы шифрования, придуманные другими, отличавшимися особыми способностями личностями.

Однако процесс шифрования и дешифрования сообщений для многих пользователей также был весьма трудоемким. Поэтому в криптологии, как и в любой сфере деятельности, для того чтобы облегчить труд людей, были придуманы сначала простейшие механизмы, а затем и специальные машины.

Справедливости ради следует упомянуть, что первый известный исследователям примитивный шифровальный механизм изобрел еще в XV столетии уже упоминавшийся итальянский архитектор Леон Альберти. Талантливый итальянец изготовил два медных диска, по окружности которых в отдельных секторах были выгравированы буквы алфавита и цифры. Диски располагались на одной оси так, что каждый из них мог вращаться самостоятельно.

Внешний вид шифровального диска Л. Альберти изображен на рис. 3.1.

Рис. 3.1 Внешний вид шифровального диска Л. Альберти

Если теперь букву «А» на внешнем диске расположить напротив буквы «А», выгравированной на внутреннем диске, а затем передвинуть внутренний диск на одну или несколько позиций, то пользователь получит шифрованный алфавит. Легко догадаться, что в данном случае речь идет о механическом варианте шифра Цезаря.

В XIX веке появились новые шифровальные механизмы и даже машины. О первой вычислительной машине, которую в 1823 году придумал в викторианской Англии привлеченный к дешифровальной работе известный математик и разгадыватель шифров Чарльз Бэббидж, уже рассказывалось в одном из разделов предыдущей главы.

Помимо этого, в XIX веке были созданы и стали широко использоваться более простые, но весьма эффективные механические устройства для шифрования. Одно из таких устройств придумал в 1817 году американец Дециус Вэдсворд (Decius Wadsworth). Его шифровальный механизм имел два диска, которые дополнялись приводным механизмом, вращающим диски в случайно выбранном направлении. На похожем принципе была основана работа шифратора, который в 1867 году изобрел британский ученый сэр Чарльз Ветстоун (Charles Wheatctone).

Однако намного более хитроумным, чем рассмотренные ранее устройства, был шифровальный механизм, который в разное время и на разных континентах придумали два разных человека Менее известным из них был уже неоднократно упоминавшийся французский криптоаналитик Этьен Базери, который в 1891 году продемонстрировал устройство для шифрования, впоследствии названное «цилиндром Базери». Однако почти за сто лет до Э. Базери подобный механизм сконструировал американский изобретатель Томас Джефферсон (Thomas Jefferson, 1743–1826). Это был тот самый Томас Джефферсон, который написал Декларацию независимости и стал третьим президентом США. Кстати, устройство, подобное шифратору Джефферсона, использовалось для шифрования сообщений в годы Гражданской войны в США (1861–1865).

Внешний вид шифратора Т. Джефферсона изображен на рис. 3.2.

Рис. 3.2 Внешний вид шифратора Т. Джефферсона

Главной деталью этих устройств был вал, состоящий из 25 пронумерованных и независимо вращающихся вокруг своей оси дисков или колесиков. На ребре каждого из дисков были нанесены буквы алфавита расположенные в случайном, индивидуальном для каждого диска порядке.

При шифровании сообщения шифровальщик в первую очередь должен был разместить все диски на оси в заранее оговоренном порядке. Например, сначала диск 12, потом диск 7, за ним диск 3 и так далее. Затем каждый из них проворачивался вокруг своей оси так, чтобы в результате в одном ряду можно было прочитать первые 25 букв открытого текста. Теперь 25 букв в любой другой строке могли служить шифром для этого фрагмента текста. Точно таким же образом шифровалась и оставшаяся часть сообщения.

При дешифровке текста дешифровщик располагал диски на оси своей машины в том же заранее оговоренном порядке, что и на машине шифровальщика Затем в одной строке набирал первые 25 букв криптограммы, а потом искал строку, в которой можно было прочитать открытый текст. И так до расшифровки всего сообщения.

Необходимо отметить, что поворачивающиеся диски представляли значительный шаг вперед в развитии шифрования. В полной мере значение этого изобретения проявилось при попытках криптоаналитиков разгадать коды шифровальной машины «Энигма».

Оглавление книги