Шифры и криптограммы в литературе

Криптография в литературе

Основные термины криптографии

Слово криптография произошло от греческого слова «крипто»- часть сложных слов, указывающих на какое-либо скрытое, тайное действие или состояние.

Криптография - это тайная система изменения письма с целью сделать текст непонятным для непосвященных в это дело лиц. Таким образом, одни (шифровальщики) стараются сделать некоторый текст недоступным для посторонних, а другие (дешифровальщики) - разгадать его.

Шифр - способ, метод преобразования информации с целью защиты от незаконных пользователей.

Информация - основное понятие научных направлений, изучающих процессы передачи переработки и хранения различных данных.

Шифрование - процесс применения шифра к защищаемой информации, то есть преобразование защищаемой информации в шифрованное сообщение с помощью определенных правил, содержащихся в шифре.

Дешифрование - процесс обратный шифрованию, то есть преобразование шифрованного сообщения в защищаемую информацию с помощью определенных правил, содержащихся в шифре.

Ключ - сменный элемент шифра, который применен для шифрования конкретного шифрования.

Мы указали на особенности языка криптографии для понимания содержательной части контекста. А теперь хотелось бы обратиться к ее истории.

 


Виды шифров.

В криптографии существует множество видов шифров.

Практически любой, даже самый сложный шифр представляет собой комбинацию простейших. Всего существует два вида простейших шифров, это:

1. шифры замены

2. шифр перестановки.

Шифр замены.

Такой шифр характеризуется тем, что отдельные части сообщения (буквы, слова, ...) заменяются на какие-либо другие буквы, числа, символы и т.д. При этом замена осуществляется так, чтобы потом по шифрованному сообщению можно было однозначно восстановить передаваемое сообщение.

В классической криптографии различают 4 разновидности шифров замены:

Простая замена, или одноалфавитный шифр. Каждая буква открытого текста заменяется на один и тот же символ шифртекста.

Омофонная замена. Аналогична простой замене с единственным отличием: каждой букве открытого текста ставятся в соответствие несколько символов шифртекста. Например, буква "А" заменяется на цифру 5, 13, 25 или 57,а буква "Б" — на 7, 19, 31 или 43 и так далее.

Блочная замена. Шифрование открытого текста производится блоками. Например, блоку "АБА" может соответствовать "РТК", а блоку "АББ" — "СЛЛ".

Многоалфавитная замена. Состоит из нескольких шифров простои замены. Например, могут использоваться пять шифров простой замены, а какой из них конкретно применяется для шифрования данной буквы открытого текста, — зависит от ее положения в тексте.

Шифр перестановки.

В шифре перестановки буквы открытого текста не замещаются на другие, а меняется сам порядок их следования, то есть символы сообщения переставляют по определенному алгоритму. Например, в шифре простой колонной перестановки исходный открытый текст записывается построчно (число букв в строке фиксировано), а шифртекст получается считыванием букв по колонкам. Расшифрование производится аналогично: шифртекст записывается поколонно, а открытый текст можно затем прочесть по горизонтали.

 


Шифры и криптограммы в литературе

Тайна. Зашифрованный документ. Разгадка шифра, открывающая дорогу к богатству или спасающая человеческую жизнь. Это ли не благодатный сюжет приключенческой повести или романа! Классические образцы этого жанра – рассказы «Золотой жук» Эдгара По и «Пляшущие человечки» Артура Конан Дойла.

Таинственные документы, содержание которых выясняется лишь в конце произведения, - излюбленный прием и Жюля Верна. Достаточно вспомнить его романы «Дети капитана Гранта», «Путешествие к центру земли». Пожалуй, менее известен роман Жюля Верна «Жангада (Восемьсот лье по Амозонке)».

«Золотой Жук» Эдгара По.

«Золотой жук» Эдгара По – это первое классическое произведение детективного жанра. Главные герои: Уильям Легран; слуга – Юпитер; автор. В повести пираты шифровали свои послания. Обратимся к тексту:

«Я снова стал нагревать пергамент, постепенно усиливая огонь, но это не дало мне ничего нового. Тогда я решил, сто, быть может, мешает грязь, наросшая на пергамент. Я обмыл его теплой водой. Затем положил его на железную сковороду, повернул вниз той стороной, где был нарисован череп, и поставил сковороду на уголья. Через несколько минут, когда сковорода накалилась, а я вынул пергамент и с невыразимым восторгом увидел, что кое-где на нем появились знаки, напоминавшие цифры и расположенные в строку. Я снова положил пергамент на сковороду и подержал еще над огнем. Тут надпись выступила вся целиком – сейчас я вам покажу. Легрант разогрел пергамент и дал его мне. Между черепом и козленком, грубо начертанные чем-то красным, стояли такие знаки:

 

 

- Что ж! — сказал я, возвращая Леграну пергамент, - меня это не подвинуло бы ни на шаг...

- И все же, - сказал Легран, - она не столь трудна, как может сперва показаться. Эти знаки, конечно, - шифр; иными словами, они скрывают словесную запись. Кидд, насколько мы можем о нем судить, не сумел бы составить истинно сложную криптограмму. И я сразу решил, что передо мной примитивный шифр, но притом такой, который незатейли­вой фантазии моряка должен был показаться совершенно не­ постижимым.

 

- И что же, Вы сумели найти решение?

- С легкостью! В моей практике встречались шифры в тысячу раз сложнее. Я стал заниматься подобными голово­ломками благодаря обстоятельствам моей жизни и особым природным склонностям и пришел к заключению, что едва ли разуму человека дано загадать такую загадку, которую ра­зум другого его собрата, направленный должным образом, не смог бы раскрыть. Прямо скажу, если текст зашифрован без грубых ошибок и документ в приличной сохранности, я больше ни в чем не нуждаюсь; последующие трудности для меня просто не существуют.

Прежде всего, как всегда в этих случаях, возникает воп­рос о языке криптограммы.Принцип решения (в особен­ности это относится к шифрам простейшего типа) в значи­тельной мере зависит от языка. Выяснить этот вопрос можно только одним путем, испытывая один язык за другим и по­степенно их исключая, пока не найдешь решение. С нашим пергаментом такой трудности не было; подпись давала раз­гадку. Игра словами kid и Kidd возможна лишь по-английс­ки. Если б не это, я начал бы поиски с других языков. Пират испанских морей скорее всего избрал бы для тайной записи французский или испанский язык. Но я уже знал, что криптог­рамма написана по-английски.

Как видите, текст криптограммы идет в сплошную стро­ку. Задача намного была бы проще, если б отдельные слова были выделены просветами. Я начал тогда бы с анализа и сличения более коротких слов, и как только нашел бы слово из одной буквы (например, местоимение я или союз и), я почел бы задачу решенной. Но просветов в строке не было, и я принялся подсчитывать однотипные знаки, чтобы узнать, какие из них чаще, какие реже встречаются в криптограмме. Закончив подсчет, я составил такую таблицу:

 

 

В английской письменной речи самая частая буква — е. Далее идут в нисходящем порядке

а, о, i, d, h, n, r, s, t, u, y, c, f, g, 1, m, w, b, k, p, q, x, z.

Буква е, однако, настолько часто встречается, что трудно построить фразу, в которой она не занимала бы господствую­щего положения.

Итак, у нас в руках уже сразу путеводная нить. Состав­ленная таблица, вообще говоря, может быть очень полезна, но в данном случае она нам понадобится лишь в начале рабо­ты. Поскольку знак 8 встречается в криптог­рамме чаще других, мы примем его за букву е английского алфавита. Для проверки нашей гипотезы посмотрим, встречается ли этот знак дважды подряд, потому что в английском, как вам известно, буква е очень часто удваивается, например, в словах meet или fleet, speed или seed, seen, been, agree и так далее. Хотя криптограмма невелика, знак 8 стоит в нем дважды подряд не менее пяти раз...»

В своей повести Эдгард По блестяще описал метод основанный на сопоставлении частоты использования различных знаков шифра и букв в обычном тексте.


Каждой букве алфавита и знаку пробела соответствует определенная частота, с которой они (в среднем) встречаются в длинных текстах на примере русского языка:

 

 

Из таблицы видно, что чаще всех букв в тексте встречается буква «О», реже – буква «Ф».

Если подсчитать для каждого знака частоту, с которой он встречается, то можно судить, что этот знак означает. Например, знак, попадающийся чаще всего, имеет много шансов оказаться пробелом или буквой «О». Можно изучать и комбинации соседних знаков - чаще всего рядом с гласной буквой стоит согласная. Даже не в слишком длинном тексте можно без труда отделить знаки для согласных букв от знаков для гласных. Такие соображения облегчают разгадку кодов, основанных не простой замене букв знаками.

В повести Эдгара По зашифрованные буквы английского алфавита:

 

 

Зашифрованный текст:

«Хорошее стекло в доме епископа на чертовом сту­ле - 21°13' северо-северо-восток - главный сук седьмая ветвь восточная сторона - стреляли из левого глаза мертвой головы - прямая от дерева через выстрел на 50 футов.»

Расшифровка:

Трактир епископа - со старинной фамилией Веззор, владельцы усадьбы в 4 милях к северу от острова;

высокий скалистый утес - название;

в скале ниша в виде кресла - чертов стул;

хорошее стекло - подзорная труба (так говорят моряки);

21°15' северо-северо-восток - указывает на поло­жение трубы;

она показывает на дерево, где череп;

пустить пулю в левую глазницу;

через выстрел прямо от ствола на 50 футов вперед

там клад.

 

«Жангада» Жюль Верна

Жюль Верн в своих романах использует прием таинственной зашифровки документов. В романе «Жангада» множество географических, исторических и этнографических фактов, прекрасны описания животного и растительного мира Амазонки. Однако наиболее увлекательны те главы, которые посвящены расшифровке документа, содержащего исповедь одного из участников преступления, совершенного на алмазных рудниках за двадцать три года до описываемых в романе событий.

Роковое стечение обстоятельств приводит на скамью подсудимых Жоама Дакосту. Большой срок прошел с момента совершения преступления, и Жаом не в силах отвести выдвинутое против него обвинение. Только расшифровка документа может спасти ему жизнь.

А вот текст, который должен быть расшифрован:

СГУЧПВЭАЛЗЙРТЕПН

ЛНФГИНБОРГЙУГЛЧАК

ОТХЖГУУМЗДХРЪСТСЮ

ДТПЪАРВ ЙГГИЩВ ЧЭЕЦ

СТУЖВСЕВХАХЯФБЬБЕ

ТФЗСЭФТХЖЗБЗЪГФБЩ

ЙХХРИПЖТЗВТЖЙТГО

ЙБНТФФЕОИХТТЕГИИО

КЗПТФЛЕУГСФИПТЬМ

ОФОКСХМГБТЖФЫГУ

ОЮНФНШЗГЭЛАШРУА

ЕНКОАГГНСБКС-СБУПБ

ФЦЕЕЕГГСЖНОЕЫИОН

РСЙТКЦЬЕАБУБТЕТАО

ТБФЦСБЮЙПМПЗТЖПТ

УФКАГ.

За разгадку рьяно берется судья Жаррикес. «Будем действовать по системе, - объявил он, - без системы нет логики, а без логики нет успеха». А в успехе судья не сомневался. Он решил воспользоваться методом, блестяще описанным Эдгаром По и основанном на сопоставлении частоты использования различных знаков шифра и букв в обычном тексте:

«… расставив по порядку буквы нашего языка от наиболее к наименее употребительным, я составил азбуку и поставил новые буквы в документы, по принципу нашего бессмертного аналитика Эдгара По, а затем попробовал его прочесть… И представьте, у меня ничего не вышло».

Анализ текста приводит судью к уверенности, что ключом к шифру является число. Он подробно объясняет сыну обвиняемого Маноэлю, как был зашифрован документ:

«Давайте возьмем фразу, все равно какую, ну хотя бы вот эту: «У судьи Жаррикеса проницательный ум». А теперь я возьму наудачу какое-нибудь число, чтобы сделать из этой фразы криптограмму. Предположим, что число состоит из трех цифр, например 4, 2 и 3. Я подписываю число 423 под строчкой так, чтобы под каждой буквой стояла цифра, и повторяю число, пока не дойду до конца фразы. Вот что получится:

У судьи Жаррикеса проницательный ум

4 23423 423423423 42342342342342 34

Буде заменять каждую букву нашей фразы той буквой, которая стоит после нее в алфавитном порядке на месте, указанном цифрой. Например, если под буквой А стоит цифра 3, вы отсчитываете три буквы и заменяете ее буквой Г.

Если буква находится в конце алфавита и к ней нельзя прибавить нужного числа букв, тогда отсчитывают недостающие буквы с начала азбуки.

Доведем до конца начатую криптограмму, построенную на числе 423 – взятом произвольно, не забудьте! – и фраза которую вы знаете, замениться следующей:

ЧУЦИЮЛКВУФКНЙУЧУТСЕК ЩЦФИПЮРЯЛЦР».

После того как судья приходит к выводу, что криптограмма основана на числе, его уверенность в возможности расшифровки документа сменяется полным пессимизмом. Подсчет, проведенный Жаррикесом, показывает, что поиск ключа перебором всевозможных комбинаций, состоящих не более чем из 10 цифр, потребует более трех веков! Одна попытка сменяется другой, и , наконец, судья из аналитика превращается в игрока, пытающегося наудачу отгадать заветное число.

Наступает день казни. Жоама Дакосту ведут на виселицу …

Все оканчивается благополучно. Выручает счастливый случай. Другу Жоама удается узнать, что автора криптограммы звали Ортега. Поставив буквы О, Р, Т, Е, Г, А под последними шестью буквами документа и подсчитав, на сколько эти буквы по алфавиту сдвинуты относительно букв криптограммы, судья, наконец, находит ключ к документу:

 

О Р Т Е Г А

4 3 2 5 1 3

Т У Ф К Д Т

Но Жаррикес мог расшифровать криптограмму и не дожидаясь счастливой случайности. Самое удивительное то, что судья прошел практически весь путь до отгадки. Как говориться, ключ лежал у него в кармане.

Вернемся к тексту романа. Вот рассуждения Жоррикеса, ведущие к решению задачи: «Я уверен, что в документе упоминается Жоан Дакоста. Если бы строчки были разделены на слова, то мы могли выделить слова, состоящие из семи букв, как и фамилия Дакоста, и, пробуя их одно за другим, может быть и отыскали бы число, являющееся ключом криптограммы».

Маноэль возражает судье: «Ну, что ж! Если имя Дакосты упоминается, тогда, принимая одну за другой каждую букву этих строк за первую из тех семи, что состовляют его имя, мы в конце концов найдем его».

Это один из путей к решению задачи! Перебор не так уж велик. Текст состоит из 252 вариантов. В один прекрасный момент, записав над фрагментом ЙБНТФФЕ слово ДАКОСТА, мы определили бы последовательность цифр 5134325. Естественно предположить, что последняя цифра 5 – начало следующего периода:

ДАКОСТА

…5134325134325134…

… ТГОЙБНТФФЕОИХ…

В место ключа 432513 мы нашли его циклическую перестановку 513432, что ни в коей мере не мешает расшифровке текста. Ключ шифра – шестизначное число. Весть текст криптограммы разбиваем на шесть наборов букв. В первый набор входят: 1-я, 7-я, 13-я, … 6k +1, и т.д. буква . Во второй набор входят 2-я, 8-я, 14-я, … 6k +2, и т.д. буква. … В шестой набор входит 6-я, 12-я, 18-я, … 6k +6, и т.д. буква, k = 0, 1, 2, … 41. В каждом наборе по 42 буквы, подсчитываем сколько раз буквы алфавита входят в каждый из наборов. Наиболее часто употребляемые буквы А, Е, И, О можно посчитать общее число их вхождений в первоначальный текст при различны величинах сдвигах от 0 до 9.

Расшифровка:

«Настоящий виновник кражи алмазов и убийства солдат охраны в ночь на двадцать второе января тысяча восемьсот двадцать шестого года не Жоам Дакоста несправедливо приговоренный к смерти, а я несчастный служащий управления алмазного округа. Да я один, в чем подписываюсь своим настоящим именем. Ортега»

«Пляшущие человечки» Конан Дойля

Классическим образцом приключенческого жанра в котором шифровались послания является рассказ Артура Конан Дойля «Пляшущие человечки».

Рассмотрим необычную криптограмму Коонан Дойля. Он применил шифр в котором каждая буква заменяется определенным знаком – изображением человечка.

Примеры шифровок:

1.

 

2.

 

 

3.

 

 

Расшифровка остальных криптограмм:

4. «Илей, я живу у Элриджа».

5. «Илей, готовься к смерти».

6. «Приходи немедленно», - написал Холмс.

«Ключ» к разгадке шифра - в законах языка:

- повторяемость гласных чаще чем согласных букв;

- чаще повторяются О, А, Е (в русском языке);

- логическая связь слов.

Развязка: мистер Кьюбит убит, жена ранена; убийца приходит сам; мистер Кьюбит стрелял первым.)

Библия.

Не избежала соприкосновения с шифрами (или, если говорить точнее, с предшественниками шифров, так как в ней отсутствует элемент секретности) и Библия. Как и в случае с иероглифами на гробнице Хнумхотепа, преобразования письма выполнены в Библии без какого-либо явного желания скрыть содержание текста. Главной причиной, очевидно, являлось стремление переписчика обессмертить себя путем изменения текста, который позднее будет снова тщательно переписан и позволит пронести частицу его личности через века.

Самая знаменитая «криптограмма» в Библии связана с историей о том, как в разгар пира у вавилонского царя Валтасара человеческая рука стала писать на стене зловещие слова: «мене, текел, фарес». Однако тайна заключается не в том, что означают эти слова. Непонятно, почему мудрецы царя не смогли разгадать их смысл.

Сами слова«мене», «текел» и «фарес» взяты из арамейского языка, родственного древнееврейскому, и означают «исчислил», «взвешен» и «разделено». Когда Валтасар вызвал к себе пророка Даниила, последний без труда прочитал надпись и дал толкование этих трех слов: «мене — исчислил Бог царство твое и положил конец ему; текел — ты взвешен и найден очень легким; фарес — разделено царство твое и отдано мидянам и персам».

Надпись «мене, текел, фарес» может также означать названия денежных единиц — мина, текел (1/60мины) и фарес (1/2 мины). Их перечисление именно в такой последовательности символизирует крушение Вавилонской империи.

Учитывая возможность всех этих интерпретаций, кажется странным, что вавилонские мудрецы не сумели прочитать зловещую надпись на стене. Возможно, они боялись сообщить Валтасару плохую новость или, может быть, Господь открыл глаза только Даниилу.Как бы там ни было, одному Даниилу удалось разгадать эту загадку, и в результате он стал первым известным криптоаналитиком. А поскольку это библейское сказание, то и награда за успешный криптоанализ, согласно Библии, намного превзошла какие-либо более поздние вознаграждения за аналогичные успехи в дешифровании: «Тогда... облекли Даниила в багряницу, и возложили золотую цепь на шею его, и провозгласили его третьим властелином . В книге пророка Иеремии (25,26) читаем: "...а царь Сессаха выпьет после них." Такого царя или царства не было - неужели ошибка писца? Нет, просто порой священные иудейские тексты шифровались простой заменой. Вместо первой буквы алфавита писалась последняя, вместо второй - предпоследняя и так далее. Этот древний метод шифрования назывался атбаш. Читая по нему слово СЕССАХ, на языке оригинала получаем слово ВАВИЛОН, и смысл библейского текста может быть принят даже не верящим слепо в истинность писания.

Криптографические преобразования А.С. Пушкина и А.С. Грибоедова.

Криптография оказала влияние и на русскую литературу. Нередко в виде игры авторы скрывали свое имя. Криптографией увлекался в молодости наш великий поэт А. С. Пушкин. В юные годы он использовал для подписи следующие “криптографические” преобразования. Одна из подписей: НКШП, что означало инвертированную фамилию с пропуском гласных букв: НиКШуП. Другая подпись: 1…14…16. Здесь буквы имени заменены на номера букв в русском алфавите: 1 = А, 14 = Н, 16 = П. Подпись

АНП – Александр НикшуП.

Гораздо более интересно использование шифров в письмах Грибоедова к своей жене из Персии. Уже в советское время некоторых его биографов смутил тот факт, что в отдельных письмах из Персии жене нарушается характерный стиль, и замечательный писатель не похож сам на себя. При исследовании, сделанном криптоаналитиками, оказалось, что эти письма содержали дипломатические послания Александра Сергеевича. Они были сделаны через накладываемый на лист бумаги трафарет, в котором были вырезаны отдельные окошки под буквы. Написав донесение через трафарет, Грибоедов дописывал разбросанные по листу буквы в связный текст так, чтобы он содержал письмо жене и отправлял его с обычной почтой. Российские секретные службы перехватывали это письмо, или, как принято говорить, перлюстрировали, расшифровали, а затем доставляли адресату. По-видимому, жена его не догадывалась о двойном назначении этих посланий. Отметим большое остроумие примененного шифра и хорошую надежность; имея отдельное письмо, вскрыть шифр практически невозможно, а переписывание текста от руки разрушало шифровку, поскольку буквы неизбежно сдвигались по месту расположения.

 

Задание: Найти литературное произведение, где встречается элементы криптографии и описать его.