Как зашифровать послание в книге
Книжный шифр
Книжный шифр — вид шифра, в котором каждый элемент открытого текста (каждая буква или слово) заменяется на указатель (например, номер страницы, строки и столбца) аналогичного элемента в дополнительном тексте-ключе.
Содержание
История создания
Позже над изучением и усовершенствованием книжного шифра работали в 1849 Мейснер в Брауншвейге, а в новейшее время Вольтер в Винтертуре. В Советском Союзе Книжный шифр широко использовался и исследовался партией большевиков РСДРП(б). Создание нескольких его модификаций приписывается известной большевичке Елене Дмитриевне Стасовой.
Практическая реализация
Положим ключом к шифру будет отрывок из стихотворения А.С.Пушкина: «Цыганы».
Предстоит зашифровать слово: «Гимназия». Первая буква слова – «Г», мы её обозначаем 4/4, где числителем будет строка, знаменателем – порядок букв в этой строке. Рекомендовалось вносить побольше разнообразия, заимствуя букву из разных мест ключа, чтобы затруднить для посторонних специалистов расшифрование написанного. Тогда шифром слова «Гимназия» будет такой текст: «4/4, 7/3, 7/19, 4/9, 2/4, 1/14, 3/8, 1/11».
Или в двоичном формате: 0010000100, 0011100011, 0011110011, 0010001001, 0001000100, 0000101110, 0001101000, 0000101011.
В стихотворном шифре ключом является заранее оговоренное стихотворение, которое записывается в прямоугольник согласованного размера. Этот прямоугольник является ключевой страницей книжного шифра.
История применения
Безопасность
Если использовать шифр более осторожно, то надежность его заметно увеличится, так как он будет действовать как гомофонный шифр с чрезвычайно большим количеством эквивалентов. Однако, это будет организованно за счет очень большого расширения зашифрованного текста.
Касательно шпионажа, книжные шифры широко используются агентами на вражеских территориях. Однако, если кодовая книга будет обнаружена представителями власти, то держателю таковой мгновенно инкриминирется шпионаж. И кроме этого власти получают возможность расшифровать код и отправлять ложные сообщения, выдавая себя за агента. С другой стороны если книга подобрана тщательно и соответствует прикрытию шпиона, то для любого человека она будет выглядеть совершенно безобидно.
Популярные кодовые книги
Одной из самых часто используемых книг в качестве ключа к книжному шифру является словарь. Ведь его использование практически гарантирует то, что почти все слова будут найдены, и кроме того делает проще саму процедуру кодирования. Такой подход был использован Джорджем Сковеллом для армии герцога Веллингтона во время Испано-французской войны. В методе Сковелла каждое кодовое слово состояло из трех чисел: первое указывало на страницу словаря, второе на номер столбца и, наконец, третье показывало, какая запись в колонке имеется в виду. Однако такой подход имеет недостаток: из-за того, что записи расположены в алфавитном порядке, то и кодовые номера расположены так же, а это может облегчить работу криптоаналитику. Кроме того проблемой является широкое распространение и доступность словаря, так вполне вероятно, что кто-либо, имеющий такой же словарь, получит код, который может быть использован для чтения сообщений.
Кроме того, словари, как кодовые книги, использовались в военно-морском флоте. Командиры кораблей специально покупали одинаковые экземпляры всевозможных словарей, по личному приказу министра ВМС Стефана Мэллори.
Другой широко доступной книгой является Библия. Она очень удобна для шифрования, ведь там есть четкое разделение на главы и каждый стих имеет свою маркировку, что позволяет легко найти нужную строку текста, соответственно это делает Библию особенно полезной для заданной цели.
В литературе
В детективной повести Артура Конан Дойля «Долина Ужаса» главный герой Шерлок Холмс получает по почте сообщение, зашифрованное книжным шифром, но, однако, не обладает информацией об использованной книге-ключе. Он взламывает шифр, успешно предположив, что в качестве книги использовался популярный альманах Уайтекера.
Герой романа Грэма Грина «Наш человек в Гаване» скромный продавец пылесосов Уормолд в начале своей пародийной шпионской карьеры использует книжный шифр. Его ближайший друг доктор Гассельбахер сразу замечает появление новой книги: «Шекспир для юношества» и без особого труда прочитывает фальшивые донесения, пользуясь даже тем же экземпляром книги. Грин, сам бывший разведчик, показывает ненадёжность книжного шифра.
Книжный шифр упомянут в романе Ю. Семенова «Приказано выжить» и показан в начале фильма Семнадцать мгновений весны.
В книге Кена Фоллета «Ключ к Ребекке» рассказывается о немецком шпионе в Каире, использовавшего роман Дафны дю Морье «Ребекка» в качестве основы для кода.
В Презумпции смерти, лорд Питер Уимзи, по заданию английской разведки в оккупированной нацистами Европе в Великой Отечественной войне, использует код, основанный на произведениях Джона Донна. Немцы, подозревая, что разведывательная служба будет выбирать для шифрования классические работы английской литературы, систематически перебирают такие работы до обнаружения верной и расшифровки кода, что практически приводит к поимке шпионов. Тогда Уимзи создает новый код, основанный на неопубликованном тексте, известном только ему самому и его жене.
Книга шифров играет важную роль в фильме Меч Шарпа. Ключевым текстом является Кандид Вольтера.
В фильме Сокровище нации (2004), шифр обнаруживается на обратной стороне Декларации независимости США.
В серии паззлов по сериалу «Остаться в живых: Тайна острова», выпущенной в 2007 году, книжный шифр использовался на коробках, чтобы скрыть спойлеры от фанатов.
В телесериале «Черная метка» (эпизоды «Дым без огня» и «Центр Шторма», 2010): Майкл Вестен украл Библию из сейфа, которая оказалась кодовой книгой Симона. Когда Майкл пытается поговорить с Симоном, это становится частью истории отслеживания организации развязывающей войны с целью получения прибыли.
В фильме Неизвестный (2011), профессор Бресслер зашифровывает пароли книжным шифром.
В сериале «Подразделение» в эпизоде «Потерянный рай», Йонас Блан (он же Доктор Змей) использует в качестве кодовой книги поэму Джона Мильтона «Потерянный рай», чтобы сообщить своей жене, Молли, что он благополучно прибыл в Панаму.
Элементарные шифры на понятном языке
Все мы довольно часто слышим такие слова и словосочетания, как «шифрование данных», «секретные шифры», «криптозащита», «шифрование», но далеко не все понимают, о чем конкретно идет речь. В этом посте разберемся, что из себя представляет шифрование и рассмотрим элементарные шифры с тем расчетом, чтобы даже далекие от IT люди поняли суть этого явления.
Прежде всего, разберемся в терминологии.
Шифрование – это такое преобразование исходного сообщения, которое не позволит всяким нехорошим людям прочитать данные, если они это сообщение перехватят. Делается это преобразование по специальным математическим и логическим алгоритмам, некоторые из которых мы рассмотрим ниже.
Исходное сообщение – это, собственно, то, что мы хотим зашифровать. Классический пример — текст.
Шифрованное сообщение – это сообщение, прошедшее процесс шифрования.
Шифр — это сам алгоритм, по которому мы преобразовываем сообщение.
Ключ — это компонент, на основе которого можно произвести шифрование или дешифрование.
Алфавит – это перечень всех возможных символов в исходном и зашифрованном сообщении. Включая цифры, знаки препинания, пробелы, отдельно строчные и заглавные буквы и т.д.
Теперь, когда мы говорим на более-менее одном языке, разберем простые шифры.
Шифр Атбаша
Самый-самый простой шифр. Его суть – переворот алфавита с ног на голову.
Например, есть у нас алфавит, который полностью соответствует обычной латинице.
Для реализации шифра Атбаша просто инвертируем его. «А» станет «Z», «B» превратится в «Y» и наоборот. На выходе получим такую картину:
И теперь пишем нужное сообшение на исходном алфавите и алфавите шифра
Исходное сообщение: I love habr
Зашифрованное: r olev szyi
Шифр Цезаря
Тут добавляется еще один параметр — примитивный ключ в виде числа от 1 до 25 (для латиницы). На практике, ключ будет от 4 до 10.
Опять же, для наглядности, возьмем латиницу
И теперь сместим вправо или влево каждую букву на ключевое число значений.
Например, ключ у нас будет 4 и смещение вправо.
Исходный алфавит: 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
Зашифрованный: w x y z a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v
Пробуем написать сообщение:
Шифруем его и получаем следующий несвязный текст:
Шифр Вернама (XOR-шифр)
Простейший шифр на основе бинарной логики, который обладает абсолютной криптографической стойкостью. Без знания ключа, расшифровать его невозможно (доказано Клодом Шенноном).
Исходный алфавит — все та же латиница.
Сообщение разбиваем на отдельные символы и каждый символ представляем в бинарном виде.
Классики криптографии предлагают пятизначный код бодо для каждой буквы. Мы же попробуем изменить этот шифр для кодирования в 8 бит/символ на примере ASCII-таблицы. Каждую букву представим в виде бинарного кода.
Теперь вспомним курс электроники и элемент «Исключающее ИЛИ», также известный как XOR.
XOR принимает сигналы (0 или 1 каждый), проводит над ними логическую операцию и выдает один сигнал, исходя из входных значений.
Если все сигналы равны между собой (0-0 или 1-1 или 0-0-0 и т.д.), то на выходе получаем 0.
Если сигналы не равны (0-1 или 1-0 или 1-0-0 и т.д.), то на выходе получаем 1.
Теперь для шифровки сообщения, введем сам текст для шифровки и ключ такой же длины. Переведем каждую букву в ее бинарный код и выполним формулу сообщение XOR ключ
сообщение: LONDON
ключ: SYSTEM
Переведем их в бинарный код и выполним XOR:
В данном конкретном примере на месте результирующих символов мы увидим только пустое место, ведь все символы попали в первые 32 служебных символа. Однако, если перевести полученный результат в числа, то получим следующую картину:
С виду — совершенно несвязный набор чисел, но мы-то знаем.
Шифр кодового слова
Принцип шифрования примерно такой же, как у шифра цезаря. Только в этом случае мы сдвигаем алфавит не на определенное число позиций, а на кодовое слово.
Например, возьмем для разнообразия, кириллический алфавит.
Придумаем кодовое слово. Например, «Лукоморье». Выдернем из него все повторяющиеся символы. На выходе получаем слово «Лукомрье».
Теперь вписываем данное слово в начале алфавита, а остальные символы оставляем без изменений.
И теперь запишем любое сообщение и зашифруем его.
Получим в итоге следующий нечитаемый бред:
Шифр Плейфера
Классический шифр Плейфера предполагает в основе матрицу 5х5, заполненную символами латинского алфавита (i и j пишутся в одну клетку), кодовое слово и дальнейшую манипуляцию над ними.
Пусть кодовое слово у нас будет «HELLO».
Сначала поступаем как с предыдущим шифром, т.е. уберем повторы и запишем слово в начале алфавита.
Теперь возьмем любое сообщение. Например, «I LOVE HABR AND GITHUB».
Разобьем его на биграммы, т.е. на пары символов, не учитывая пробелы.
Если бы сообщение было из нечетного количества символов, или в биграмме были бы два одинаковых символа (LL, например), то на место недостающего или повторившегося символа ставится символ X.
Шифрование выполняется по нескольким несложным правилам:
1) Если символы биграммы находятся в матрице на одной строке — смещаем их вправо на одну позицию. Если символ был крайним в ряду — он становится первым.
Например, EH становится LE.
2) Если символы биграммы находятся в одном столбце, то они смещаются на одну позицию вниз. Если символ находился в самом низу столбца, то он принимает значение самого верхнего.
Например, если бы у нас была биграмма LX, то она стала бы DL.
3) Если символы не находятся ни на одной строке, ни на одном столбце, то строим прямоугольник, где наши символы — края диагонали. И меняем углы местами.
Например, биграмма RA.
По этим правилам, шифруем все сообщение.
Если убрать пробелы, то получим следующее зашифрованное сообщение:
Поздравляю. После прочтения этой статьи вы хотя бы примерно понимаете, что такое шифрование и знаете как использовать некоторые примитивные шифры и можете приступать к изучению несколько более сложных образцов шифров, о которых мы поговорим позднее.
Тарабарщина и невидимые чернила: как и куда можно спрятать обычный текст
«Нераскрытые тайны»: Тайны шифров
Книга, которую нельзя прочесть. Вот уже 600 лет смысл средневекового манускрипта остается для всех интригующей загадкой. Ученые уверены: эта рукопись – сложнейший шифр с древнего языка.
Еще одна известная головоломка в шифровке Томаса Джефферсона Биля. Считается, что тот, кто разгадает их, обретет несметные богатства, скрытые автором загадки. Но с тех пор как эти письма увидели свет, никому так и не удалось обнаружить сокровища. А ведь прошло уже 150 лет.
Во все времена люди охраняли свои секреты, и именно шифры помогали справляться с этой задачей успешнее всего. Но что делает шифровку самым надежным способом? Что вообще такое шифр? И почему даже с помощью современных компьютерных технологий мы не можем взломать древние коды? Об этом читайте в документальном расследовании телеканала «Москва Доверие».
Тесьма, намотанная на палку
Как сохранить свою тайну в секрете? Вопрос, который всегда был актуален для человека. Самый простой ответ – никому никогда о ней не рассказывать. Но что если тайна связывает сразу несколько человек? Как им обмениваться секретной информацией, не опасаясь разоблачения?
На самом деле выход только один: использовать шифр. При этом совсем необязательно что-то изобретать. Все уже давно придумано. Нужно лишь выбрать один из тысячи способов.
Например, шифровкой может стать любое слово, которое вы запишете на тесьму, предварительно намотанную на палку. Стоит ее снять и размотать, как слово тут же превращается в бессмысленный набор букв. Чтобы снова прочесть это послание, понадобится ключ – еще одна палка точно такого же диаметра. Этот любопытный шифр называется «скитала», и придумали его еще в Древней Спарте.
«Точно, конечно, невозможно сказать, когда появилась первое зашифрованное сообщение. Но, по-видимому, потребность в шифровании появилась почти одновременно с письменностью, ну и, в основном, и с государством», – считает доцент физико-математических наук, заведующий отделом дискретной математики Математического института им. В.А. Стеклова Андрей Зубков.
«Когда открыли секретные материалы после Второй мировой войны, то те достижения криптографии английской, в частности под Лондоном Блетчли-Парк сейчас известный (в интернете об этом очень много говорится), и достижения Алана Тьюринга, хотя он нам был известен всегда как автор машины Тьюринга, то криптографические его труды по дешифрованию германских шифров – это огромный вклад во Вторую мировую войну, в победу. То есть сейчас это общепризнанно», – рассказывает доцент кафедры информационной безопасности НИУ ВШЭ Елена Баранова.
Надежность шифров зачастую и определяла, на чьей стороне будет перевес. Так, королева Шотландии Мария Стюарт лишилась головы из-за недостаточно сложного шифра в переписке с заговорщиками. Ее закодированные послания, которые представляли собой простую замену букв на определенные символы, очень быстро рассекретили английские придворные криптографы. Марию Стюарт обвинили в измене и попытке государственного переворота, после чего казнили.
Но надежные шифры далеко не всегда служили благим целям. Нередко они позволяли совершать людям действительно страшные поступки. В 1967 году в американском городе Сан-Франциско была совершена серия жестоких убийств, которая потрясла всю страну.
Ответственность за них взял молодой мужчина по прозвищу Зодиак. Этот человек навсегда вошел в историю Америки не только как один из самых опасных серийных убийц, но и как автор невероятно стойкого шифра. С помощью своего кода Зодиак написал три письма, в одном из которых он якобы зашифровал свое имя.
Угрожая новыми убийствами, он заставил полицию опубликовать свои послания на страницах нескольких газет. Так началась жуткая и продолжительная игра по поимке серийного убийцы. Письма Зодиака представляли собой сочетание букв английского алфавита, цифр и непонятных значков.
Сложность шифра заключалась в том, что каждая буква исходного сообщения заменялась сразу несколькими неповторяющимися символами. Убийца хорошо знал, что в любом языке есть буквы, которые повторяются в словах чаще, чем другие.
«У любого языка (или почти любого) за исключением, может быть, китайских языков (хотя и для них тоже), можно строить некие статистические характеристики, связанные с повторяемостью букв, с повторяемостью биграмм и так далее.
И когда мы берем текст, зашифрованный вот таким вот шифром простой замены, то мы можем взять и посчитать для него эти характеристики. Ну и там начинают вырисовываться определенные закономерности», – объясняет кандидат физико-математических наук, доцент кафедры информационной безопасности ВМК МГУ им. М.В. Ломоносова Иван Чижов.
Так, в английском алфавите самые повторяющиеся буквы и их сочетания – а (эй), е (и), а также двойная l (эль). Усложнив классический шифр простой заменой, Зодиак исключил из текста любые закономерности. Ведущие аналитики ФБР, ЦРУ и агентства национальной безопасности так и не смогли взломать его код.
Всего одно короткое письмо убийцы чудом удалось дешифровать обычному школьному учителю, но труды его были напрасными: послание содержало лишь насмешки над детективами. Полиция так и не смогла поймать убийцу. До сих пор не установлена даже его личность.
Но возможно ли, что в 70-х годах ХХ века психически неуравновешенный человек с помощью бумаги и ручки смог создать шифр, не поддающийся расшифровке? Сегодня такая версия многим специалистам кажется сомнительной.
«Опять же, вопрос, что это могла быть мистификация, то есть убийца издевался над полицейскими, над гражданами. То есть он писал какие-то бессмысленные тексты, которые дешифровать просто нельзя. Но это одна из версий», – говорит кандидат технических наук, специалист по истории криптографии Дмитрий Ларин.
Возможно, в шифровках спрятано его имя, а может быть, и не найденные жертвы. Ведь Зодиак подозревался в совершении 37 преступлений, а доказать его причастность удалось лишь к семи убийствам. Впрочем, не исключено, что правду нам уже никогда и не узнать.
Чем больше объем зашифрованного текста, тем больше у криптоаналитиков подсказок и тем выше шансы на успешную дешифровку, – это прописная истина. Впрочем, далеко не все эксперты считают, что чтение коротких шифровок – задача совсем уж безнадежная.
«Если задача, в которой ничего не дано, но все нужно найти (а это и есть классическая задача криптографии), то это задача для математической статистики. Это на сегодняшний день один из самых развитых инструментов. Если говорить с практической точки зрения, то любой просто шифр классический – он не представляет такого труда, как какой бы вы там длины ни рассматривали сообщение, главное – чтобы был зашифрован осмысленный текст», – рассказывает Иван Чижов.
Мнения специалистов разделились. Чтобы расставить точки над и, проведем эксперимент. Эксперт и математик Андрей Зубков зашифрует короткое название нашего телевизионного проекта, – «нераскрытые тайны». Он уверен: для этой цели достаточно использовать самый известный и простой шифр, – шифр Цезаря.
По его классическим правилам, каждая буква в тексте заменяется буквой, сдвинутой по алфавиту на три позиции вперед. Чтобы алгоритм шифра не был слишком очевидным, эксперт применяет сдвиг не на три, а на пять позиций. В полученной последовательности букв непросто обнаружить закономерности, свойственные русскому языку. Во всяком случае, на первый взгляд шифр выглядит довольно сложным.
Следующий шаг: передаем шифровку криптоаналитику Ивану Чижову и сообщаем базовые условия. Первое – искомое послание представляет собой осмысленный текст. Второе – фраза написана на русском языке. Через 25 минут Иван должен предоставить свою версию, каким способом зашифровано послание, и назвать количество слов, участвовавших в шифровке. Ведь после этого полная дешифровка фразы будет лишь вопросом времени.
«Здесь настораживает в этом шифре большое количество согласных и полное отсутствие гласных. Что бы это такое могло быть? Ну, либо такое могло произойти случайно, либо совершенно намеренно. Так, возможно, что это сдвиг алфавита в какую-либо сторону. Циклический. То есть аналог шифра Цезаря.
Кроме того, тут явно можно выделить два интересных сочетания – это «бш» и «бл». Они интересны тем, что они оба начинаются с буквы «б», и причем они идут подряд друг за другом, то есть получается такая триграмма «бшб». Наверняка среди этих букв должна быть буква «с» (опять по таблице частот). Однако пока нельзя сделать вывод.
У нас целых четыре возможности на букву «с». Буква «ш» у нас по предположению переходит в «р», значит, либо «у», либо «л», либо «ц» переходит в «с». Разбить по словам гораздо сложнее. Это тяжело сделать. Мы должны сначала восстановить, по крайней мере, большую часть букв для того, чтобы разбить это на слова. Есть предположение, что слово заканчивается где-то вот на одну из букв «ш». Где-то здесь», – рассуждает Иван Чижов.
Удивительно, предположение Ивана о том, где заканчивается одно слово и начинается другое, довольно точное. И это через 25 минут работы с шифром. Что ж, пора узнать, удалось ли эксперту догадаться о смысле послания?
«По правилам русского языка самая частая буква – это «о». Здесь это не так. Это буква «ы», которая имеет достаточно маленькую частоту появления. Ну, тут понятно, что использовался шифр простой замены. Раз это шифр простой замены тут идентифицируется, то давайте применим простые шифры простой замены и попытаемся перебрать все… Ну, это трудоемкая операция, их всего здесь будет 33 факториал.
Однако для компьютера за определенное время это можно сделать. Оно не будет совсем разумным. Это, может, не 15–20 минут будет, но, в принципе, это можно сделать. Если бы хотя бы, например, здесь был зашифрован абзац какого-нибудь текста, тогда бы, я думаю, что статистическими методами можно было бы за 15–20 минут с применением компьютера, правда, справиться с этой задачей», – утверждает Иван Чижов.
Эксперимент показал: в некоторых случаях дешифровка коротких посланий может быть задачей далеко не безнадежной, даже если в вашем распоряжении лишь бумага, ручка и всего 25 минут для работы. Главное – понять алгоритм шифра и выявить соответствие ключевых букв.
Но не только злодеи или преступники занимались созданием коротких шифровок. К примеру, в древнерусских книгах они присутствуют повсеместно. Способ, которым зашифрована эта фраза, называется тайнописью, и прочесть ее можно без особого труда. Долгое время на Руси увлечение криптографией было лишь незатейливой игрой для людей из определенных сословий.
«Памва иже Павел Бериндапротесингел и архитепограф» – это один из классических примеров древнерусской тайнописи, которую использовали в основном писцы. Создание книги в то время было задачей непростой, ведь буквы не писались, а тщательно рисовались. Впрочем, каким бы выдающимся ни был результат такой работы, негласный закон писцов запрещал подписывать книги своим именем.
Это считалось делом нескромным и даже греховным. И все же желание прославить свое имя в веках было намного сильнее, чем этот негласный кодекс, поэтому писцы научились оставлять свои автографы тайно с помощью неразборчивых записей на полях или в самых незаметных местах книги. Никаким более серьезным целям на Руси тайнопись никогда не служила», – уверяют эксперты.
«Я могу назвать только один довольно яркий пример, когда человек в середине XVIII века – некий армейский поручик – записал в тайнописях о том, как он гадал. Это было дело такое… В общем, могло быть даже подсудным. Поэтому вот здесь – это понятно. Но таких случаев, понимаете, ну… Если их 10 процентов – это очень много», – говорит кандидат исторических наук, ведущий научный сотрудник Института славяноведения РАН Анатолий Турилов.
Самым простым вариантом тайнописи считалась простая замена в слове гласных на согласные буквы, или полусловица, когда записывались лишь неузнаваемые части букв кириллицы. В XIII–XIV веках для шифрования применялась уже глаголица в ее чистом виде.
К тому моменту самая первая славянская азбука уже совсем забылась, поэтому шифровать свое имя глаголицей было особым шиком. Писцы изобретали и более хитрые способы, например, сочиняли тарабарскую азбуку.
«Тарабарская азбука – это принцип, когда согласные буквы пишутся в обратном порядке, то есть букве «б» соответствует «щ», букве «в» соответствует «ш» и так вот до серединки. При этом гласные не участвуют. Уверяют, что в 19 веке старообрядцы умели даже разговаривать по-тарабарски», – рассказывает Анатолий Турилов.
И все же одним из самых популярных видов тайнописи было тайна краегранесие, или акростих. По сути, это текст в тексте, прочесть который можно, выписав все первые литеры из начальных строк. К примеру, самый большой акростих, который зашифрован на 14 страницах, хранится в фондах Российской государственной библиотеки. Он был обнаружен в книге Леонтия Магницкого, которая называется «Арифметика».
«Он выделен киноварью, поэтому мы можем его прочитать по начальным буквам данного стихотворения. Киноварь – это красная краска, которая использовалась для украшения книг. Текст следующий: «На честный крест, на государев герб до лица его царского пресветлого величества царя Петра Алексеевича».
Это самый длинный акростих, который зафиксирован в нашей книжности. Во всяком случае, в печатных текстах ничего подобного мы более не встречаем», – рассказывает кандидат исторических наук, старший научный сотрудник Российской государственной библиотеки Юлия Шустова.
Несмотря на то что в древности тайнопись помогла авторам тешить самолюбие и демонстрировать свой высокий интеллект, сегодня анализ этих шифровок помогает решать куда более важные задачи, например устанавливать авторство древних текстов или обнаруживать неожиданные связи между историческими фактами. Бывает, что исследователи тайнописных текстов совершают и небольшие открытия.
«Открывая книгу Ивана Златоуста о священстве, напечатанную во Львове в 1614 году, на форзацном листе я обнаружила непрезентабельную, казалось бы, на первый взгляд запись. Запись, которая до сих пор ни одним исследователем не была зафиксирована.
И я сразу поняла, что речь идет о записи, выполненной очень популярной в средние века системой тайного письма, которую мы традиционно называем «простая литорея». Это довольно простая система тайного письма, которая предполагает определенный ключ, состоящий из букв согласных, расположенных в два ряда.
Поскольку ключ я хорошо знала, то мне достаточно было просто прочитать эту запись, которую при подстановке одних букв на другие мы можем прочитать следующим образом: «Сия книга думного дьяка Алмаза Иванова». Алмаз Иванов – это очень видный политический деятель эпохи Алексея Михайловича.
Он сыграл очень большую роль во внешнеполитических и военных действиях середины XVII века, возглавлял Посольский приказ. Но до сих пор мы не знали ни одной книги физически, которая была бы из его библиотеки. Никаких записей о принадлежности той или иной книги библиотеке Алмаза Иванова до сих пор нам не было известно», – объясняет Юлия Шустова.
Но все же есть один вид шифра, который нельзя прочесть таким образом. К примеру, о сути этого послания можно догадываться сколько угодно, но ни знание языка переписки, ни даже алгоритма самого шифра не поможет его взломать без особого ключа. В конце XVIII – начале XIX века книжный шифр был самым популярным способом хранить свои секреты. Он одинаково успешно использовался в политических, военных и даже светских целях.
«Книжные шифры – они, скажем так, достаточно стойкие, безусловно. Но они затруднительны в использовании, потому что это связано с тем, что книги должны быть одинаковые. И, скажем, когда охранка приходила с обыском к революционерам, обычно что искали? Обычно искали наиболее замусоленные книги. Что это значит? Это значит, что этой книгой слишком часто пользовались и, наверное, она является, вот, собственно говоря, используется для организации переписки. Вот в этом смысле», – рассказывает Елена Баранова.
Книги должны быть не просто одинаковыми, а абсолютно идентичными: из одной и той же типографии, одного и того же тиража. Как правило, первые цифры в ряду указывали на номер страницы в книге. Дальше записывался номер строки и порядок букв в ней. Принцип такой дешифровки довольно простой, но только если вы знаете, какой книгой нужно пользоваться. Если же правильного ключа у вас нет, смысл послания останется тайной.
Больше 100 лет эти шифровки не дают покоя любителям загадок по всему миру. Их составил американец Томас Джефферсон Биль – золотоискатель, который в 1820 году зарыл несметные сокровища предположительно в городе Бафорд, штат Виргиния.
Подробную информацию о том, что это за клад, где именно он зарыт и кому должен предназначаться, Ли записал с помощью книжного шифра в трех письмах. Одно из посланий удалось дешифровать довольно быстро. Это сделал хозяин гостиницы, в которой часто останавливался Томас Джефферсон Биль.
Предположив, что массивный ряд цифр – это книжный шифр, он тут же сверил его с Декларацией независимости США – эта книга постоянно находилась в номере, где проживал Биль, и выглядела довольно потрепанной.
Содержание письма потрясло всех: в нем списывались поистине несметные богатства. В пересчете на современные деньги это более 36 миллионов долларов золота. Оказалось, Билю сказочно повезло: однажды во время охоты со своими компаньонами он случайно обнаружил клад под Санта-Фе. Из этого тайника счастливчики вывезли несколько фургонов золота, которое перепрятали.
Местоположение этого клада до сих пор остается тайной. Расшифровать письмо с координатами тайника пока никому не удается. Проблема дешифровки заключается как раз в подборе нужной книги. Оказалось, Декларация независимости США была ключом лишь к одной из шифровок.
За 150 лет охотники за сокровищами перебрали всевозможные варианты. Но безрезультатно. Меж тем профессиональные криптоаналитики все больше сомневаются, что тайник и клад вообще существуют.
«Есть версия, что он просто пошутил над своими потомками. Хотя, опять же, их тоже пытались дешифровать многие, даже профессиональные специалисты. Пока этого не удалось. То есть он просто решил помучить, потому что, судя по описанию первой дешифрованной криптограммы, что это несметные богатства и их, в общем-то, учитывая всяких испанцев и так далее, индейцев майя, их очень сложно где-нибудь найти», – утверждает кандидат технических наук, специалист по истории криптографии Дмитрий Ларин.
Но порой история подбрасывает задачки посложнее, чем шифровки Биля. Например, вокруг этой древней рукописи уже сотни лет не утихают споры. Ученые никак не могут определиться, является ли она шифром или просто тарабарщиной.
В 1912 году известный нью-йоркский антиквар-книготорговец Вилфред Войнич приобрел 30 старинных рукописей. Долгое время они были собственностью общества иезуитов – мужского монашеского ордена римской католической церкви.
Внимание антиквара сразу привлекла книга без названия, написанная на непонятном языке и расписанная причудливыми рисунками. Войнич был настолько очарован этой загадкой, что всю жизнь посвятил ее дешифровке. Докопаться до истины он так и не смог. Зато на весь мир прославил этот манускрипт как книгу, которую нельзя прочесть.
Более 80 лет прошло со смерти известного антиквара, а тайна рукописи остается неразгаданной. До сих пор точно неясно, является ли этот текст каким-то естественным, но позабытым языком. Если это шифр, то какой именно? Впрочем, есть версия, что рукопись – это задача сразу с двумя неизвестными. Возможно, она не просто шифровка, а шифровка с неизвестного науке языка.
«Однако тут возникает вопрос, а что это за язык тогда? Какой это язык? Это неизвестно. Что означает каждый из этих символов, не очень понятно. И как это распознать – это тоже задача чрезвычайно сложная. Если это язык, то, скорее всего, значит, там шифр не сложный, и он должен вскрываться статистическими методами.
А если он не вскрывается, то, скорее всего, это просто некий язык, который давным-давно забыт, и, может быть, это шифровка того древнего языка, который давно забыт, и поэтому расшифровать его – это, может быть, задача лингвистики», – считает Иван Чижов.
Причем задача это невероятно сложная, ведь текст манускрипта не похож ни на один из известных живых или мертвых языков. На данный момент лингвисты работают над гипотезой, что рукопись написана на древнем диалекте монгольского или маньчжурского языка. Но, если она не подтвердится, остается предположить последнее: язык манускрипта попросту вымышлен.
«Может быть, эти люди придумали искусственный язык, который был похож на тот, на котором они общались. Но это был принципиально другой язык, который понятен только в маленьком сообществе. Но это именно язык, а значит, нельзя сказать, что это шифровка. Потому что нельзя сказать, что перевод с русского языка на английский или с английского на русский есть шифровка» – говорит Чижов.
Ведь среди опознанных учеными растений многие оказались ядовитыми. Если это так, то хотя бы становится понятным, почему автор решил скрыть смысл своего послания. В средние века быть обвиненным в оккультизме или колдовстве означало одно, – попасть на костер или быть повешенным.
«Это, конечно, возможно, тем более что надо сказать, что если мы исходим из того, что это действительно некий знахарский манускрипт, то, возможно, эти картинки – это просто есть представление тех людей (или иллюстрации тех людей), которыми лечили те или иные заболевания. Конечно, возможно, что эту шифровку делали люди, которые не были знакомы особо с криптографией, и поэтому, в основном, они бы могли что сделать?
Как это обычно делается в классической криптографии обычный шифр: мы заменяем один символ на другой символ. И при этом все равно у вас получается, что то, что вот эта белиберда – она все равно похожа на некоторый язык. Возможно, что они здесь тоже поступали точно так же», – утверждает Иван Чижов.
Является ли манускрипт Войнича таинственным шифром или изящной мистификацией – вопрос, на который сегодня нет ответа. Меж тем некоторые ученые считают, что Вилфред Войнич искусственно раздул шумиху вокруг рукописи, чтобы выгоднее продать ее, при этом сама по себе книга – не такая уж и интригующая головоломка.
«Скорее всего, действительно какой-то шифрованный документ. Хотя есть вариант, что это просто неизвестный язык. Но дело в том, в принципе, что это достаточно рядовой эпизод в криптографии, хотя многие знаменитые, в том числе и профессиональные, дешифровальщики работали с этим манускриптом.
Но здесь проблема вот в чем заключается: что нет никакой тайны, нет мистики. Просто если неизвестен язык, даже ничего про него неизвестно, то, собственно, непонятно, чего получить на выходе», – считает Дмитрий Ларин.
Но возможно ли, что не поддающийся дешифровке манускрипт – всего лишь красивая оболочка, а по-настоящему ценная информация скрыта между строк и рисунков? Такую версию ученые также не исключают. В XV веке наука о скрытой передаче информации, которая называется стеганографией, приравнивалась к искусству и была чрезвычайно развита. Впрочем, зародилась она гораздо раньше – еще в Древней Греции.
«В прежние времена на голове раба обривали волосы, делали ему татуировку, ждали, когда волосы отрастут, и после этого его отправляли гонцом с секретным сообщением. Скажем так, что все двигалось в те времена медленно, и можно было дождаться, пока у него отрастут волосы на голове. Вот это был стеганографический канал передачи информации», – говорит Елена Баранова.
Довольно скоро стало понятно, что такой способ не подходит для оперативной передачи информации. Секретные послания стали прятать в пуговицах одежды, каблуках гонцов, а еще чаще – в их желудках. Кстати, такой нехитрый способ, как проглатывание сообщений, на протяжении нескольких столетий считался едва ли не самым надежным. Притом что впервые этот метод стали использовать еще в Древнем Китае.
«Они писали сообщения на кусочках шелка. Восковой шарик закатывали в воск, и курьер его просто глотал. Ну, процедура извлечения не очень приятная, но что делать. Такой прием использовали также французы во время франко-прусской войны. Немцы об этом знали, поэтому они тем, кто подозревался в шпионаже в пользу Франции, в первую очередь давали слабительное и разбирали. Это кажется смешным, но на самом деле вся агентурная сеть французская была разоблачена», – рассказывает Дмитрий Ларин.
И все же самым популярным способом скрыть послание были симпатические, или исчезающие, чернила. Именно в Средние века шпионы и алхимики особенно преуспели в их изготовлении. Были изобретены десятки всевозможных рецептур чернил и особых мазей-проявителей. В конце концов были открыты удивительные свойства коровьего молока. Оказалось, что натуральным молочным чернилам можно доверить тайны любой степени секретности.
«В частности, так делал Владимир Ильич Ленин, когда он находился в заключении в тюрьме. Ему доставляли газеты, книги (это разрешалось), и он молоком писал своим соратникам секретные послания. Мало того, в царской России все революционеры писали именно вот этими невидимыми чернилами, потому что любой шифр-текст означал сразу, что человек замышляет что-то нехорошее. То есть шифровать могли только государственные службы. И к адресату, и к отправителю сразу бы пришла полиция с целью выяснять, что они там шифруют. Поэтому они активно применяли эти невидимые чернила», – утверждает Дмитрий Ларин.
На сегодняшний день рецептов изготовления симпатических чернил существуют сотни, если не тысячи. Чтобы создать их, достаточно вооружиться базовыми знаниями по химии.
«На самом деле способов масса, поскольку все они основаны на довольно простом химическом явлении – это качественная цветная реакция. То есть если у нас какое-то вещество изначально не имеет цвета, мы можем им написать все что угодно, а затем проявляем его с помощью качественной реакции, как раз когда оно обретает какой-то цвет», – рассказывает научный консультант Музея занимательных наук Михаил Глушков.
Так, исчезающие чернила можно получить, растворив медный купорос в обычной воде. С помощью этого раствора можно записать на бумаге любое послание, которое исчезнет, как только чернила высохнут. Чтобы прочесть его, потребуется всего один ингредиент – нашатырный спирт или аммиак.
«При взаимодействии с медным купоросом пары аммиака вместе с ним образуют вещество, которое называется сульфат аммония, и он окрашивает нашу надпись в голубой или синий цвет. Сейчас мы посмотрим, как это у нас выглядит. Вот, собственно, начинает постепенно проявляться надпись. Данный вариант невидимых чернил – он необратим, то есть если мы уже проявили надпись, то исчезнуть она не может», – объясняет Михаил Глушков.
Если же условия вынуждают соблюдать строжайшую секретность, можно приготовить и более интересный состав чернил. Они будут читаться лишь при определенном условии – пока на них воздействует проявитель. Во всех остальных случаях они будут невидимы.
«В качестве самих чернил мы будем использовать спиртовой раствор фенолфталеин. Это вообще бесцветный раствор, то есть он абсолютно прозрачный, цвета не имеет и, соответственно, на бумаге тоже заметен абсолютно не будет. Сейчас мы попробуем написать этим раствором. Проявитель в данном случае будет тот же самый – тоже аммиак, аммиачные пары. Ну и подействуют они примерно так же быстро. Но в данном случае цвет будет другой. Пока мы держим нашу надпись над парами аммиака, мы можем увидеть светло-малиновую проявляющуюся надпись. Но стоит нам отвести ее от нашего проявителя, как надпись быстро начинает исчезать», – рассказывает Глушков.
Можно обойтись и без особых химических растворов и приготовить исчезающие чернила из лимонного сока или лимонной кислоты. Такой способ подробно описан в одном из рассказов Артура Конана Дойля о Шерлоке Холмсе.
При нагревании лимонные чернила окрашиваются в коричневый цвет и все тайное становится явным. Кстати, не менее легко можно изготовить и раствор, способный без следа удалить надпись, сделанную шариковой ручкой. Для так называемого химического ластика потребуются простейшие ингредиенты.
«Нужно смешать перманганат калия (или всем известную марганцовку) с уксусной кислотой. Уксус должен быть концентрированный (около 70 процентов). И именно эта смесь у нас будет представлять собой ластик, то есть именно она будет стирать написанную чернилами надпись.
Причина, по которой этот раствор способен стирать чернила, заключается в том, что перманганат является очень сильным окислителем, а уксусная кислота является восстановителем. И при их взаимодействии на листе бумаги чернила начинают постепенно растворяться.
Но далее нам необходимо избавиться от этого яркого цвета, который оставляет на листе бумаги перманганат. Для этого мы возьмем тоже всем известное вещество – обычную аптечную перекись водорода. И так удаляем марганцовку», – поясняет Михаил Глушков.
Какими бы разнообразными ни были рецепты приготовления исчезающих чернил, со временем человечеству потребовались куда более изощренные способы для защиты своих секретов.
К началу Первой мировой войны стеганография балансировала практически на грани возможного. Для передачи засекреченной информации разведслужбы весьма искусно использовали метод микрофотографии. Даже зная о таком способе передачи данных, обнаружить сообщение было практически невозможно.
«Для того чтобы скрыть различные графические и картографические изображения, фотографируем карту и уменьшаем. Значит, уменьшаем до размера типографской точки. И после этого вклеивается это фотоизображение в обычный текст.
То есть передается обычный текст, где внедрены вот эти микрофототочки. Стенографическая система, как и криптографическая система, тоже имеет ключ. Что является здесь ключом? Ключом является место расположения в тексте вот этих самых точек. Зная место расположения и то, насколько нужно увеличить, мы, соответственно, получаем изображение. Этим очень активно пользовались при передаче карт во время Первой мировой войны», – рассказывает Елена Баранова.
Карта размером с типографскую точку. Такой способ передачи информации до сих пор многими воспринимается с определенной долей изумления. Но современные стеганографические приемы способны поразить по-настоящему.
Всего в один пиксель изображения можно запросто поместить одну букву. А теперь представьте, какое количество текстовой информации можно спрятать в любую фотографию, снятую на профессиональную фотокамеру, при ее средних размерах две тысячи на две с лишним тысячи пикселей. Впрочем, современные стеганографические технологии позволяют встраивать в изображение не только текст любой величины.
«Можно вложить текст, можно графику, можно аудио. Можно вкладывать видео. Более того, видеоизображение обладает достаточной избыточностью, и туда можно вложить очень много, скажем, в аудио. Если у нас исходный какой-то контейнер шумовой, то есть шум на улице, гул в зале, то вот в этот контейнер можно по объему вложить еще столько же значимой информации», – утверждает Елена Баранова.
Секретную информацию при желании можно спрятать и в материальный предмет. Такие объекты называются стеганоконтейнерами. Если присмотреться, станет понятно: они окружают нас повсюду.
«Обычные 100 рублей – это тоже стеганоконтейнер. Любые деньги вообще – это своего рода стеганоконтейнер. Здесь существуют водяные знаки. Что это, как не стеганография? Классическая стеганография, и она здесь на службе просто для других целей немножко – для того чтобы подтвердить подлинность купюры, что ее действительно сделал Банк России.
Но если сделать все более хитро, то можно добиться того, что в 100 рублях тоже ничего не будет видно. И, например, чтобы вот эти вот картинки, которые здесь имеются, проявлялись только при определенном освещении, под определенным углом, под определенным спектром и так далее, и тому подобное. Либо, например, могли поместить в какой-то специальный химический раствор и потом просветить, тогда бы появлялось какое-то сообщение», – говорит Иван Чижов.
Сегодня шифровка данных стала настолько обыденным делом, что перестала восприниматься как что-то особенное. Мы, не опасаясь, вводим данные нашей банковской карточки, покупая в онлайн-магазине книгу, потому что знаем: эта информация будет защищена надежным шифром – шифром, который многократно превосходит по своей сложности любой из тех, что человек придумал еще несколько лет назад, не говоря уже о столетиях.
«Можно сказать, живем в зашифрованном мире. Когда мы с пластиковой карточкой подходим к банкомату и либо платим, либо снимаем деньги, та информация, которая есть на карточке, и пин-код, который мы вводим, – они шифруются и передаются в банк и обратно. Когда мы звоним по сотовому телефону – то же самое: речь, которую мы говорим – она тоже шифруется при передаче на сотовую станцию, чтобы сосед не мог понять, о чем мы говорим. И когда мы в интернете просматриваем информацию, то информация, которая проходит по компьютерным сетям, – она многократно шифруется, перешифровывается, опять же, для сохранения целостности информации», – утверждает Андрей Зубков.
Криптография – удивительная наука. С момента своего зарождения она ни на минуту не останавливалась в развитии. За все время существования человеческой цивилизации люди придумали и взломали миллионы кодов. А сколько таинственных шифровок нам еще предстоит разгадать!
Даже если однажды мы перестанем воевать друг с другом, а работы разведки потеряют всякий смысл, шифры и коды никуда не исчезнут, ведь у каждого из нас есть свои секреты. Да и жить в мире, в котором нет места тайнам, слишком скучно.