Шифр

(от франц. chiffre «цифра», от араб. صفر [şifara] «ноль») – способ изменения букв или их расположения в тексте, системы письма или атрибутов письма с целью сокрытия передаваемого сообщения от нежелательных пользователей. Слово «цифра» ввел в обиход итальянский математик Л. Фибоначчи в 13 в.

Уже в исторических документах древних цивилизаций – Индии, Египта, Месопотамии – имеются сведения о способах шифрования письма. Древнейший шифрованный текст − рецепт изготовления глазури для гончарных изделий из Междуречья. Клинопись содержала редко употребимые знаки, некоторые гласные и согласные пропускались, а вместо имен применялись цифры. В древнеиндийских рукописях приводится более 60 способов письма, в том числе и криптографические (например, система замены гласных согласными и наоборот). Индусы считали, что тайнопись − одно из 64 искусств, которым должны овладеть и женщины.

В Египте с сер. 2 тыс. до н.э. применялся особый, тайнописный вариант иероглифического письма − энигма. Он состоял из односложных консонантных знаков, но с значительной вариативностью для каждого фонетического значения: традиционные знаки использовались как идеограммы-детерминативы слов, но не по семантическим, а фонетическим ассоциациям (сходство начального согласного и т.п.). С 3 в. до н.э. энигма становится священным письмом.

В 5-4 вв. до н.э. в Греции применялся шифровальный прибор «Сцитала» – цилиндр определенного диаметра, на который наматывалась узкая полоска пергамента, куда и наносилось сообщение. От диаметра цилиндра зависела правильность и точность прочтения. На похожем принципе был разработан другой прибор «табличка Энея». Эней же предложил использовать т.н. «книжный шифр» , широко применяемый и сейчас.

Похоже, что именно грекам пришла в голову мысль заменять буквы числами, (и наоборот) «Квадрат Полибия» – система замены парой чисел букв алфавита, лежащих на пересечении вертикали и горизонтали.

В Римской империи в 1 в. до н.э. был известен т.н. «шифр Цезаря», где буквам алфавита соответствовали буквы того же алфавита, но смещенные на некоторое число шагов. Например, в русской азбуке А=Б при сдвиге на 1 шаг, А=Д при сдвиге на 4 шага. В зашифрованном тексте такого типа число сдвига было постоянным.

Первая книга, специально посвященная шифрам появилась на арабском языке в 855 («Книга о большом стремлении человека разгадать загадки древней письменности»). В 1412 выходит 14-томная энциклопедия знаний «Шауба аль-Аша». Ее автор Шехаб аль-Кашканди в одном из разделов «Относительно сокрытия в буквах сообщений» приводит семь видов шифрования. Здесь же давались перечень букв в порядке частоты их употребления в арабском языке на основе текста Корана, а также приводятся примеры дешифровки методом частотного анализа встречаемости букв.

В 15 в. появляется книга «Трактат о шифрах» Габриеля де Лавинды, секретаря папы Клементия XII.

На Руси была известна «простая литорея», где гласные не менялись, а согласные подвергались мене. Например, умный = урпый, рысь = мыль и т.д.

Существовала и более изощренная замена букв. В старославянской азбуке, как известно, у каждой буквы было свое цифровое значение. Например, С=200, Т=300, 0=70. Тогда слово «сто» могло быть записано как МММ•ЛЛЛЛЛЛЛЛЛЛ:0, поскольку числа раскладывались на сомножители: 200=40х5=Мх5 (40 – цифровое значение М), 300=30х10=Лх10 и т.д. Иногда числа заменялись геометрическими знаками: • =1, о=100, — или I =10. Тогда слово «сто» запишется как ооооо|||||||. Более сложные литореи допускают мену согласных гласными и гласных согласными. Например, стол = ыусо, брак = а − h − ä − t − аа.

б в г д ж з к л м н

п р с т ф х ц ч ш щ

Карлом Великим в 8 в. был изобретен шифр, в котором буквы были заменены фигурками людей. Этот редко встречающийся вид шифров (т.н. имитационный, скрывающий сообщение под видом наивных детских рисунков) был описан в повести А. К. Дойля «Пляшущие человечки». Дж.Р.Р. Толкиен в форме человекоподобных букв изобрел «алфавит орков».

В эпоху Возрождения появляется шифр «пропорциональной замены». Тогда уже было установлено, что разные буквы в тексте имеют разную частоту встречаемости. Буквы русского письма встречаются в тексте в следующей последовательности: о, е, (а, и), (н, т), с, р, в, л, к, м, д, п, у, я, (з, ы), (б, ъ, ъ), г, ч, й, х, ж, (ш, ю), ц, (щ, э), ф. Подобная закономерность описана в в рассказе Э. По «Золотой жук». Чтобы усложнить дешифровку, каждой букве алфавита присваивали несколько значений таким образом, что частота встречаемости любой буквы текста была почти одинаковой.

Наибольшего развития системы шифров достигли в Италии, Франции и Испании. В 1466 философ Леон Альберти положил начало т.н. «многоалфавитным шифрам» (шифрам с переменным шагом сдвига) – весьма сложным для краткого описания системам.

В странах Востока шифры развивались своеобразно. Наиболее высоких вершин достигла криптографическая мысль Индии, Тибета и арабских стран. В странах, где было распространено слоговое письмо, шифром могла считаться побуквенная запись слов (например, тайное письмо чамов акхар-иок). В бугийском секретном письме буква для согласной заменялась цифрой, знаки же для гласных (огласовки) не менялись. Известны случаи, когда национальная графика изначально формируется как шифр. Тому пример мальдивское письмо «тана» и огамическое письмо древних ирландцев.

Излюбленным приемом китайской криптографии было изменение иероглифа таким образом, чтобы вертикальные линии принимали змеевидные формы (до 9 зигзагов)

В арабских странах, равно как и на Руси, шифром могла служить вязь (вензельный шифр) несущая, кроме того, еще и декоративную нагрузку.

Европе была известна также иудео-масонская тайнопись «девяти камер», знаки которой имели строго геометрический характер. Число таких знаков могло быть увеличено за счет диакритики.

На масонский шифр похоже письмо, разработанное итальянским инженером В. Террачини. Буква алфавита заменяется комбинацией двух знаков типов, помещенных друг над другом. Такой тип шифра можно назвать четырехпозиционным двухуровневым: