Книга шифров. Тайная история шифров и их расшифровки



страница8/32
Дата24.08.2017
Размер4,62 Mb.
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   32

Растущая притягательность криптографических методов для широкой публики означала, что очень скоро коды и шифры стали использоваться в литературе девятнадцатого столетия. В романе Жюль Верна «Путешествие к центру Земли» дешифрование пергамента, заполненного руническими письменами, явилось первым шагом героического путешествия. Эти письмена представляют собой часть шифра замены, который образует текст на латинском языке, и который, в свою очередь, приобретает смысл только тогда, когда буквы идут в обратном порядке: «Спустись в кратер вулкана Снайфельдс, который тень Скартариса ласкает перед июльскими календами, отважный странник, и ты достигнешь центра Земли». В 1885 году Верн в своем романе «Матиас Шандор» также использовал шифр в качестве центрального элемента. В Британии одним из наиболее выдающихся авторов художественных произведений, посвященных криптографии, был сэр Артур Конан Дойль. И не удивительно, что Шерлок Холмс был экспертом в криптографии и, как он сообщил доктору Ватсону, был «автором небольшого научного труда, в котором проанализировано сто шестьдесят различных шифров». О самом известном случае дешифрования, которое выполнил Холмс, говорится в рассказе «Пляшущие человечки»; в этом рассказе использовался шифр, состоящий из человечков, напоминающих детские рисунки, но при этом каждая поза этих человечков является отдельной буквой.

Рис. 19 Часть зашифрованного сообщения из рассказа «Пляшущие человечки», написанного сэром Артуром Конан Дойлем о приключениях Шерлока Холмса.

Благодаря Эдгару Аллану По интерес к криптоанализу рос также и по другую сторону Атлантики. Он бросил вызов читателям филадельфийского журнала «Александер Уикли Мессенджер», заявив, что сумеет дешифровать любой одноалфавитный шифр замены. Сотни читателей прислали свои зашифрованные тексты, и все они были успешно дешифрованы. Читатели были удивлены его достижениями, хотя для этого нужно было всего лишь знать частотный анализ. Один из его почитателей даже провозгласил его «самым выдающимся и искусным из когда-либо живших криптографов».

В 1843 году, стремясь поддержать пробудившийся интерес, По написал короткий рассказ о шифрах «Золотой жук», которому профессиональными криптографами была дана высокая оценка как великолепному произведению художественной литературы в этой области. В нем рассказывается об Уильяме Легране, который находит необычного жука золотого цвета и подбирает его лежащим неподалеку клочком бумаги. Тем же вечером он делает набросок золотого жука на этом клочке, а затем подносит его к свету огня, чтобы проверить точность рисунка.

Однако его набросок уничтожен невидимыми чернилами, которые проявились под действием высокой температуры пламени. Легран исследует появившиеся знаки и убеждается, что в его руках находится зашифрованный документ, в котором даются указания, как отыскать сокровища Капитана Кидда. Остальная часть рассказа — это классическая демонстрация применения частотного анализа, который приводит к дешифрованию ключей Капитана Кидда и обнаружению его спрятанного сокровища.

Хотя рассказ «Золотой жук» — чистый вымысел, однако существует под линная история, произошедшая в девятнадцатом веке, история, в которой присутствуют многие детали рассказа Эдгара По. Случай с шифрами Биля — это и авантюрные похождения на Диком Западе, и ковбой, собравший огромное богатство, и спрятанное сокровище стоимостью 20 миллионов долларов, и таинственный комплект зашифрованных бумаг, в которых даны указания на то место, где оно находится. Многое из того, что мы знаем об этой истории, включая зашифрованные бумаги, содержится в брошюре, изданной в 1885 году. Эта брошюра, состоящая всего-навсего из 23 страниц, ставила в тупик поколения криптоаналитиков и манила сотни искателей сокровищ.

История начинается в гостинице «Вашингтон» городка Линчберг штата Вирджиния за шестьдесят пять лет до выхода в свет брошюры. Как было в ней сказано, и о гостинице, и о ее владельце, Роберте Моррисе, сложилось высокое мнение: «Его покладистый характер, неподкупная честность, превосходное управление и хорошо организованное ведение хозяйства вскоре создало ему известность как хозяину гостиницы, а о его репутации было известно даже в других штатах. Его дом был лучшим в городе, и только здесь собиралось светское общество». В январе 1820 года незнакомец по имени Томас Биль въехал в Линчберг и зарегистрировался в гостинице «Вашингтон». Как вспоминал Моррис: «Ростом он был шести футов, черные, как смоль, глаза и волосы того же цвета, одежда чуть длиннее, чем было принято носить в то время. Он был стройным и производил впечатление необычайно сильного и деятельного человека, его отличительной особенностью был темный и смуглый цвет лица, как если бы он много времени проводил на солнце и открытом воздухе. Это, однако, не портило его внешности, и я считал его самым красивым человеком, которого когда-либо видел». Хотя Биль провел остаток зимы с Моррисом и «чрезвычайно нравился всем, особенно женщинам», он никогда не говорил о своем прошлом, о своей семье и о цели своего приезда. Затем, в конце марта, он уехал так же внезапно, как и приехал.

Рис. 20 Титульный лист брошюры «Документы Биля», в которой содержится все, что мы знаем о загадке сокровища Биля.

Через два года, в январе 1822 года, Биль вернулся в гостиницу «Вашингтон» «более темным и смуглым, чем когда-либо». Остаток и этой зимы он провел в Линчберге, снова исчезнув весной, но перед этим он вручил Моррису запертую железную коробку, в которой, как он сказал, находятся «ценные и важные бумаги». Моррис положил коробку в сейф и не вспоминал ни о ней, ни о ее содержимом, пока не получил письмо от Биля, датированное 9 мая 1822 года и отправленное из Сент-Луиса. После нескольких шуток и абзаца, посвященного предполагаемой поездке в прерии, «чтобы поохотиться на бизонов и помериться силами со свирепыми гризли», в письме наконец-то была раскрыта значимость этой коробки:

В коробке находятся бумаги, жизненно важные для меня и многих других людей, занятых общим делом со мной, и в случае моей смерти ее потеря стала бы непоправимым бедствием. Поэтому необходимо беречь ее и позаботиться о том, чтобы с ней ничего не случилось. Если ни один из нас никогда не вернется, пожалуйста, бережно храните эту коробку еще в течение десяти лет, считая с даты отправки этого письма, и если ни я, и никто другой с доверенностью от меня за это время не потребует выдать ее, взломайте замок и вскройте коробку. Наряду с бумагами, адресованными Вам, Вы найдете там и другие бумаги, которые нельзя будет прочитать не зная ключа. Этот ключ я оставил здесь, в руках друга, запечатанным и адресованным лично Вам, с припиской, чтобы это послание было Вам доставлено не ранее июня 1832 года. С помощью этого ключа Вы поймете все, что Вам необходимо будет сделать.

Исполненный сознанием долга, Моррис продолжал хранить коробку, ожидая, пока Биль не заберет ее, но смуглый таинственный незнакомец так и не вернулся в Линчберг. Он исчез без объяснений, и его никто никогда больше не видел. Спустя десять лет Моррис мог выполнить указания, данные в письме, и открыть коробку, но делать этого он, похоже, не собирался. В письме Биля упоминалось, что в июне 1832 года Моррису будет послано сообщение, которое должно было объяснить, как дешифровать содержимое коробки. Однако сообщение так никогда и не пришло, и, видимо, Моррис понимал, что не имело никакого смысла открывать коробку, если он не сумеет расшифровывать то, что было внутри нее. В конце концов, в 1845 году, любопытство победило и Моррис взломал замок. В коробке лежало три листа с зашифрованным текстом и небольшое письмо, написанное Билем на английском языке.

Письмо оказалось прелюбопытным; в нем рассказывалась вся правда о Биле, о коробке и о шифрах. Из письма стало ясно, что в апреле 1817 года, почти за три года до первой встречи с Моррисом, Биль и еще 29 человек предприняли поездку по Америке. Проехав через богатые дичью равнины Запада, они прибыли в город Санта-Фе и остановились на зиму в «маленьком мексиканском городишке». В марте они направились на север и начали двигаться за «огромным стадом бизонов», отстреливая столько, сколько было возможно. И вот тут-то, как писал Биль, им улыбнулась удача:

Как-то раз, преследуя бизонов, наша группа стала лагерем в небольшом ущелье, примерно в 250 или 300 милях к северу от Санта-Фе; привязав лошадей, мы принялись готовить ужин, как вдруг кто-то обнаружил в расщелине меж скал некий кусок, который по всем признакам походил на золотой, и показал его остальным. Внимательно осмотрев его, все единодушно решили, что это золото и есть. Открытие привело всех в огромное возбуждение.

Далее в письме говорилось, что Биль и его товарищи с помощью индейцев местного племени в течение последующих восемнадцати месяцев проводили разработку этого участка и за это время они добыли большое количество золота, а также немного серебра, найденного неподалеку. Все были согласны, что их богатство следует укрыть в безопасном месте, и решили переправить его домой, в Вирджинию, где оно должно быть надежно спрятано. В 1820 году Биль отправился в Линчберг с золотом и серебром, нашел подходящее место и закопал его. Именно тогда он в первый раз остановился в гостинице «Вашингтон» и познакомился с Моррисом. Уехав в конце зимы, Биль вернулся к своим товарищам, которые продолжали трудиться во время его отсутствия.

Еще через восемнадцать месяцев Биль снова приехал в Линчберг, чтобы пополнить свой тайник, причем на этот раз золота и серебра было даже больше. Но для его поездки сюда имелась еще одна причина:

Перед тем как я покинул своих товарищей, остающихся в прериях, мы решили, что если с нами произойдет что-то непредвиденное, то спрятанные сокровища будут потеряны для наших родных, если не принять некоторых мер против таких непредвиденных обстоятельств. Поэтому мне было поручено найти нескольких абсолютно надежных людей, если таковые вообще найдутся, кому можно было бы открыться, чтобы они выполнили наши пожелания и передали бы наши соответствующие части нашим родным.

Биль был уверен, что Моррис — честный человек, вот почему он доверил ему коробку с тремя листами, зашифрованными так называемыми шифрами Биля. На каждом зашифрованном листе находилось множество чисел (они были перепечатаны из брошюры и приведены здесь в виде рисунков 21, 22 и 23), и их дешифрование даст все важные детали.

Первый лист давал описание места, где спрятаны сокровища, второй — сообщал в общих чертах о том, что это были за сокровища, а в третьем был список родных тех, кто должен был получить свою часть сокровищ. Когда Моррис читал это письмо, минуло уже примерно 23 года после того, как он в последний раз видел Томаса Биля. Будучи уверенным, что Биль и его люди мертвы, Моррис почувствовал себя обязанным найти это золото и разделить его среди родных этих людей. Однако, не имея ключа, ему пришлось начать дешифрование «с нуля», — задача, решению которой он посвятил последующие двадцать лет и которая закончилась безуспешно.

В 1862 году в возрасте восьмидесяти четырех лет Моррис понял, что его жизнь подходит к концу и что он должен поделиться с кем-нибудь тайной шифров Биля, иначе все надежды исполнить желания Биля умрут вместе с ним. Моррис открылся своему другу, но, к сожалению, кто он, так и остается загадкой. Все, что мы знаем о друге Морриса, так это то, что именно он написал в 1885 году брошюру, поэтому далее я буду называть его просто автор. В брошюре автор так объяснил причины своей анонимности:

Я предвижу, что эти документы будут опубликованы большим тиражом, и, чтобы избежать огромного количества писем, которыми меня будут забрасывать со всех концов Америки, задавая всевозможные вопросы и требуя ответы, что, если уделять им всем внимание, полностью поглотило бы все мое время и только изменило бы характер моей работы, я решил, чтобы мое имя не упоминалось в издании, заверяя всех заинтересовавшихся, что я сообщил все, что я знаю об этом деле, и что я не могу добавить ни одного слова к содержащимся здесь заявлениям.

Чтобы скрыть свою личность, автор попросил Джеймса В. Уорда, уважаемого члена местной общины и окружного инспектора дорог, действовать в качестве его агента и издателя.

Все, что нам известно, напечатано в брошюре, поэтому следует выразить признательность автору за то, что у нас есть и шифры Биля, и удивительный рассказ Морриса об этой истории. Кроме того, автору также удалось успешно дешифровать второй шифр Биля. Аналогично первому и третьему шифрам, второй шифр состоял из страницы чисел, и автор предположил, что каждое число представляло собой букву. Однако диапазон чисел намного превышает количество букв в алфавите, поэтому автор понял, что он имел дело с шифром, в котором для записи одной и той же буквы используются несколько чисел.

Рис. 21 Первый шифр Биля.

Рис. 22 Второй шифр Биля.

Рис. 23 Третий шифр Биля.

Одним из шифров, который удовлетворяет этому критерию, является так называемый книжный шифр, в котором книга или любой другой отрывок текста сами являются ключом.

Сначала криптограф последовательно присваивает номера каждому слову в ключевом тексте. После этого каждое число заменяет начальную букву слова. 1For 2example, 3if 4the 5sender 6and 7receiver 8agreed 9that 10this 11 sentence 12were 13to 14be 15the 16keytext, 17then 18every 19word 20would 21be 22numerically 23labelled, 24each 25number 26providing 27the 28basis 29for 30encryption. Затем необходимо составить список, в котором каждое число сопоставляется с начальной буквой слова:

Теперь сообщение может быть зашифровано путем замены букв в открытом тексте на числа в соответствии с составленным списком. Таким образом, буква открытого текста f будет заменяться на 1, а буква открытого текста е может быть заменена любым из чисел: 2, 18, 24 или 30. Из-за того что наш ключевой текст является очень коротким предложением, у нас нет чисел, с помощью которых мы смогли бы заменить такие редко встречающиеся буквы, как х и z, но их вполне достаточно, чтобы зашифровать слово Beale, которое может быть записано как 14-2-8-23-18. Если у получателя есть копия ключевого текста, то расшифровка зашифрованного сообщения элементарна. Однако если злоумышленник перехватит один только зашифрованный текст, то криптоанализ будет заключаться в том, чтобы каким-то образом определить ключевой текст. Автор брошюры писал: «Увлеченный этой идеей, я проверял каждую книгу, какую мог достать, нумеруя их буквы и сравнивая числа с числами из брошюры; однако все было тщетно, пока мне не попалась Декларация Независимости, которая дала ключ к одной из бумаг и воскресила все мои надежды».

Декларация Независимости явилась ключевым текстом для второго шифра Биля, и, нумеруя слова в Декларации, оказалось возможным разгадать его.

На рисунке 24 показано начало Декларации Независимости, в которой рядом с каждым десятым словом поставлен номер, чтобы читатель смог увидеть, как производится дешифрование. На рисунке 22 приведен зашифрованный текст; здесь первое число 115, а 115-м словом в Декларации будет слово «instituted», поэтому первое число обозначает букву i. Второе число в зашифрованном тексте 73, и 73-е слово в Декларации — «hold», поэтому второе число обозначает букву h. В брошюре полностью приведен дешифрованный текст:

В округе Бедфорд, примерно в четырех милях от Бафорда я поместил в выкопанное на глубине шести футов хранилище следующие предметы, принадлежащие совместно сторонам, чьи имена указаны на листе под номером «3», при этом:

Первый вклад состоял из одной тысячи четырнадцати фунтов золота и трех тысяч восьмисот двенадцати фунтов серебра; внесен в ноябре 1819 года. Второй вклад был сделан в декабре 1821 года и состоял из тысячи девятисот семи фунтов золота и тысячи двухсот восьмидесяти восьми фунтов серебра, а также драгоценных камней, полученных в Сент-Луисе в обмен на серебро, в целях экономии на перевозку, и оцененных в 13000 долларов.

Вышеупомянутое надежно упаковано в железных горшках с железными крышками. Хранилище грубо отделано камнем, горшки стоят на одном большом камне и закрыты другими камнями. В бумаге под номером «1» описывается точное местонахождение хранилища, так что найти его не составит никакого труда.

Следует отметить, что в зашифрованном сообщении вкралось несколько ошибок. К примеру, в дешифрованном тексте есть слова «four miles (четыре мили)», которые определяются 95-м словом в Декларации Независимости, начинающимся с буквы u. Однако 95-м стоит слово «inalienable». Так могло случиться из-за небрежности при шифровании или из-за того, что у Биля была копия Декларации, где 95-м словом было слово ««inalienable»», что встречалось в некоторых вариантах Декларации в начале девятнадцатого века. Но как бы то ни было, благодаря успешному дешифрованию стала ясна стоимость сокровищ — не менее 20 миллионов долларов при нынешних ценах на слитки из драгоценных металлов.

Не удивительно, что как только автор узнал о стоимости сокровищ, он потратил куда больше времени, пытаясь дешифровать остальные два листа, в особенности лист с первым шифром Биля, в котором указывается место, где они спрятаны. Но, несмотря на все усилия, он потерпел неудачу и шифры не принесли ему ничего, кроме разочарования:

Я потратил на расшифровку массу времени, и из-за этого, будучи в начале пути относительно обеспеченным, скатился в полную нищету, что навлекло страдания на тех, кого моим долгом было защищать, и это — невзирая на все их уговоры. В конце концов мои глаза открылись на то, в каком положении они оказались, и я решил раз и навсегда покончить с этим делом и, если еще возможно, исправить свои ошибки. Чтобы избавиться от искушения, я решил предать гласности все, что я знаю, и этим снять со своих плеч ответственность перед Моррисом.

Результатом такого решения явилась брошюра, изданная в 1885 году, в которой наряду с шифрами было опубликовано все, что было известно автору. Хотя пожар на складе уничтожил большую часть тиража, но те брошюры, которые уцелели, вызвали в Линчберге настоящий переполох. Среди наиболее ревностных охотников за сокровищами, привлеченных шифрами Биля, были братья Джордж и Клейтон Харт. В течение нескольких лет они внимательно изучали два оставшихся шифра, разрабатывая и осуществляя различные способы криптоаналитических атак, порой даже якобы находя решение. При неверном выборе способа атаки среди огромного количества бессмысленных слов иногда встречаются несколько осмысленных, что окрыляет криптоаналитика и заставляет его придумывать объяснения бессмыслице. Для беспристрастного наблюдателя такой дешифрованный текст является ни чем иным, как принятием желаемого за действительное, но для охотника за сокровищами он полон смысла. Один из вариантов дешифровки текста даже воодушевил братьев Харт применить динамит, чтобы вынуть грунт на определенном участке; но, к сожалению, в образовавшемся котловане никакого золота не оказалось. Хотя Клейтон Харт бросил заниматься шифрами Биля в 1912 году, но Джордж продолжил работать над ними вплоть до 1952 года. Еще более упорным оказался Хайрам Герберт-младцшй, который впервые заинтересовался этой проблемой в 1923, а попытки разгадать шифры Биля оставил в 70-х годах. Его усилия также оказались бесплодными.

When, in the course of human events, it becomes 10necessary for one people to dissolve the political bands which 20have connected them with another, and to assume among the 30powers of the earth, the separate and equal station to 40which the laws of nature and of nature’s God entitle 50them, a decent respect to the opinions of mankind requires 60that they should declare the causes which impel them to 70the separation.

We hold these truths to be self-evident, 80that all men are created equal, that they are endowed 90y their Creator with certain inalienable rights, that among these 100are life, liberty and the pursuit of happiness; That to 110secure these rights, governments are instituted among men, deriving their 120just powers from the consent of the governed; That whenever 130any form of government becomes destructive of these ends, it 140is the right of the people to alter or to 150abolish it, and to institute a new government, laying its 160foundation on such principles and organizing its powers in such 170form, as to them shall seem most likely to effect 180their safety and happiness. Prudence, indeed, will dictate that governments 190long established should not be changed for light and transient 200causes; and accordingly all experience hath shewn, that mankind are 210more disposed to suffer, while evils are sufferable, than to 220right themselves by abolishing the forms to which they are 230accustomed.

But when a long train of abuses and usurpations, 240pursuing invariably the same object evinces a design to reduce them 250under absolute despotism, it is their right, it is their 260duty, to throw off such government, and to provide new 270Guards for their future security. Such has been the patient 280sufferance of these Colonies; and such is now the necessity 290which constrains them to alter their former systems of government. 300The history of the present King of Great Britain is 310a history of repeated injuries and usurpations, all having in 320&direct object the establishment of an absolute tyranny over these 330States. To prove this, let facts be submitted to a 340candid world.

Рис. 14 Первые три абзаца Декларации Независимости; у каждого десятого слова поставлен номер. Декларация является ключом для дешифрования второго шифра Биля.

Профессиональные криптоаналитики также старались напасть на след сокровища Биля. Герберт О. Ярдли, основавший в конце Первой мировой войны Бюро шифров США (известный как американский «черный кабинет»), был заинтригован шифрами Биля, точно так же, как и полковник Уильям Фридман — фигура первой величины в американском криптоанализе в первой половине двадцатого столетия. Ярдли, когда возглавлял Службу радиоразведки, включил шифры Биля в программу обучения, возможно, потому, что, как однажды сказала его жена, он считал, что шифры обладают «дьявольской привлекательностью, специально предназначенной, чтобы заманить неосторожного читателя».

Достаточно часто в архиве Фридмана, созданном после его смерти в 1969 году в исследовательском центре Джорджа Маршалла, проводятся консультации под руководством военных историков, однако подавляющее большинство посетителей — это энтузиасты, надеющиеся довести дело до конца и расшифровать документы Биля. Позднее одной из наиболее заметных фигур, занимающихся поиском сокровищ Биля, был Карл Хаммер, ушедший на пенсию руководитель отдела теории вычислительной техники компании Сперри Унивак и один из основоположников компьютерного криптоанализа. Как полагал Хаммер: «Шифры Биля занимали по меньшей мере 10 % лучших криптоаналитических умов страны. И не стоит жалеть потраченных на это усилий. Такая работа, даже те направления, которые завели в тупикг окупится сторицей при проведении исследований по развитию и усовершенствовании компьютеров». Хаммер был видным членом Ассоциации шифров Биля и сокровищ, учрежденной в 60-х годах двадцатого века с целью поддержания интереса к загадке Биля. Первоначально в Ассоциации требовалось, чтобы любой, кто обнаружит клад, разделил его с другими, но, по-видимому, это отпугнуло многих охотников за сокровищами от того, чтобы примкнуть к Ассоциации, и поэтому вскоре это условие было снято.

Несмотря на все усилия членов Ассоциации, охотников за сокровищами и профессиональных криптоаналитиков, первый и третий шифры Биля так и остались неразгаданными в течение всего этого времени; и золото, и серебро, и драгоценные камни еще только предстоит отыскать. Множество попыток по дешифрованию вращалось вокруг Декларации Независимости, которая явилась ключом для второго шифра Биля. Хотя при непосредственной нумерации слов Декларации первый и третий шифры не поддались, криптоаналитики пробовали применить и другие схемы, как-то: нумерация слов в обратном порядке, нумерация слов через одно и т. п., но пока безрезультатно. Кроме того, в первом шифре есть номер 2906, Декларация же состоит всего из 1322 слов. В качестве возможных ключей были проверены другие тексты и книги. Многими криптоаналитиками даже рассматривалась возможность того, что была использована совершенно другая система шифрования.

Возможно, что вас удивляет стойкость неразгаданных шифров Биля, особенно если учесть, что в непрерывно длящемся поединке между шифровальщиками и дешифровальщиками именно дешифровальщики всегда одерживали верх. Бэббидж и Касиски придумали способ, как взломать шифр Виженера, и шифровальщики изо всех сил старались найти какой-нибудь другой шифр взамен него. Как же Биль сумел сделать так, что шифр оказался таким непреодолимым? Ответ заключается в том, что шифры Биля были созданы при таких обстоятельствах, которые обеспечили криптографу огромное преимущество.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   32


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница