Шифры Европы эпохи становления мромышленности

Франсуа Виет (1540-1603) французский математик, «отец алгебры». Он известен тем, что ввел в алгебру буквенные обозначения, как для неизвестных величин, так и для коэффициентов. Известная «теорема Виета» связывает коэффициенты с корнями уравнения. В криптографии Виет известен успешной дешифровальной работой при дворе французских королей Генриха III и Генриха IV. Виета отличало умение раскрывать любые, даже самые сложные для того времени шифры. Из-за этого испанский король Филипп II жаловался Папе Римскому, что Виет использует черную магию и состоит в сношениях с дьяволом.

Кардинал Ришелье (1585-1642) фактический правитель Франции, известный многим по знаменитому роману А. Дюма «Три мушкетера», уделял большое внимание как защите информации с помощью шифров, так и вопросами дешифрования. Ришелье изобрел оригинальный шифр, который до сих пор носит его имя. Это оригинальный шифр перестановки с переменным ключом. Его использование становится понятным из следующего примера:

Шифр Ришелье

Ключ: 2741635; 15243; 671852493; 07;28615;943;...

Открытый текст:

LETTER SENT TO THE EMPEROR GIVING FULL DETAIL

Ключ:

(2741635) (15243) (671852493) (07) (28615)(943)(2741635)

Шифртекст:

TLRTSEE ETOTN EPOEMTHER NI LUGIG VFR TLIE SAD

Известно, что Ришелье пользовался также кодами.

При Ришелье на королевскую службу был принят дешифровальщик Антуан Россиньоль. Его работа давала важную для Франции политическую и военную информацию. Россиньоль был одним из выдающихся криптоаналитиков своего времени, до сих пор приспособление для открывания замков без ключа (отмычка) по французски называется «россиньоль». Король Франции Людовик XIII несколько раз посещал поместье близ Парижа, где жил Россиньоль для бесед с лучшим криптоаналитиком Франции, его сын Людовик XIV выделил Россиньолю в новом королевском дворце в Версале для работы персональный кабинет, рядом со своими покоями. Оба короля высоко ценили талант Россиньоля и оказывали ему всяческие милости и платили весьма высокое жалование.

Хотя в те времена криптография была уделом государственных служб, сохранились примеры использования шифров учеными-астрономами для утверждения приоритета своих открытий. Астрономы использовали так называемые анаграммы — слово или словосочетание, образованное перестановкой букв другого слова или словосочетания. Например, выдающийся итальянский ученый Галилео Галилей (1564-1642) свое открытие колец Сатурна в 1610 году зашифровал с помощью такой анаграммы:

SMAISMRMIELMEPOETALEUMIBUVNENUGTTAVIRAS.

Число вариантов различных перестановок крайне велико, оно определяется числом из 35 цифр, поэтому вероятность того, что подобное сообщение будет прочитано научной общественностью верно, ничтожна мала. При правильном расшифровании получался такой текст:

Altissimum planetam tergeminum observavi (Высочайшую планету тройную наблюдал). “Высочайшую” значит “самую далекую”.

Зрительная труба ученого была настолько несовершенна, что не давала достаточно четкого изображения. Это не позволило Галилею рассмотреть кольцо Сатурна. Но по бокам от диска планеты он увидел неясные объекты, неподдающиеся четкому описанию. Он посчитал их спутниками Сатурна, по аналогии с уже открытыми им спутниками Юпитера. Однако Галилей не был авантюристом. Расплывчатый вид наблюдавшихся им объектов не позволял ему утверждать об открытии наверняка. Чтобы закрепить за собой первенство и в то же время не попасть в неловкое положение ошибившегося, Галилей прибегнул к шифрованию информации об открытии, правильность и достоверность которого вызывали сомнения. Если открытие подтверждалось дальнейшими исследованиями, сообщение об открытии расшифровывалось, и весь мир видел, кто же был первый.

Но подобный способ оповещения мира об открытиях приводил к курьезам. Анаграмма Галилея, состоявшая из 37 латинских букв, очень заинтересовала немецкого астронома Иоганна Кеплера (1571-1630). Выбросив две буквы, он составил из оставшихся фразу:

Salve, umbistintum geminaum martia proles (Привет вам, близнецы, Марса порождение). Кеплер решил, что Галилей открыл спутники Марса, о возможности существования которых, Кеплер сам высказывал предположения. Спутники Марса действительно открыты два с половиной века спустя.

Что касается колец Сатурна, то их спустя почти полвека открыл голландский ученый Христиан Гюйгенс (Huygens) (1629-1695) и тоже зашифровал свою догадку анаграммой из латинских букв.

AAAAAAA, CCCCC, D, EEEEE, G, H, IIIIIII, LLLL, MM, NNNNNNNNN, OOOO, PP, Q, S, TTTTT, UUUUU.

Если переставить их в нужном порядке, то получится фраза:

Annulo cingitur, tenui, plano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato, что означало: “кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным”. Это произошло в 1658-м году. Чтобы расшифровать эту криптограмму, нужно было бы сделать примерно 1060 перестановок.

В год опубликования анаграммы Гюйгенс открывает также и первый самый большой спутник Сатурна – Титан, определив, что время его обращения вокруг планеты равно 15 суткам, и составил по этому поводу анаграмму, которую послал своим коллегам. Один из них был выдающийся английский математик и главный на тот момент дешифровальщик Британии Джон Валлис (1616-1703). Он расшифровал анаграмму Гюйгенса и ответил ему собственной анаграммой.

Напомним, что Гюйгенс был универсальным ученым. Он занимался астрономией, физикой, математикой. Установил законы колебаний физического маятника, заложил основы теории удара, создал волновую теорию света, усовершенствовал телескоп, сконструировал окуляр названный его именем. Гюйгенс является автором одного из первых трудов по теории вероятности. Вероятностные методы с давних времен активно используются в криптоанализе.

Исаак Ньютон (1643-1727). Знаменитый английский ученый в молодости интересовался криптографией и разработал ряд собственных шифров, в последующие годы занялся «дешифрованием» Библии. Многие века существует легенда о том, что в Библии зашифрованы некие тайные знания и многие, в том числе известные ученые, пытались их узнать.

Выдающийся вклад в развитие математики внесли, почетные члены Санкт-Петербургской академии наук (АН), Леонард Эйлер (1707-1783) и Карл Фридрих Гаусс (1777-1855). Эти ученые внесли существенный вклад во все разделы математического анализа, ряд разделов алгебры, математической физики и ряда других дисциплин. Оба этих ученых активно интересовались криптографией, а Эйлер даже принимал участие в разработке российских государственных шифров и занимался дешифровальной работой. Хотя каких-то особых успехов на криптографическом поприще эти ученые не достигли, их достижения в области теории чисел вместе с результатами знаменитого французского математика Пьера Ферма (1601-1665) во второй половине ХХ века были использованы при разработке принципов нового направления в криптографии – систем шифрования с открытым ключом.

Фурье Жан Батист Жозеф (1768-1837) французский математик и физик, почетный член Санкт-Петербургской АН. Опубликовал ряд трудов по алгебре, дифференциальным уравнениям и математической физике. Заложил основы теории тригонометрических рядов (ряды Фурье). Со второй половины ХХ века по настоящее время преобразование Фурье широко используется при создании аппаратуры засекречивания речевого сигнала, а так же для криптоанализа подобных систем.