Аль-Кинди, криптография, дешифрация и шифры

Значительная часть данной статьиосновывается на "Книге кодов" Саймона Сингха, посвятившего отдельнуюглаву данного исследования вкладу мусульманских ученых в эту областьзнаний. Особое внимание уделено известному философу и математикуАль-Кинди, автору первого метода дешифрации.

Напротяжении всей истории соблюдение секретности было необходимо.Правители и простые люди стремились все больше обезопасить доставкусообщений и важной информации так, чтобы доступ к ним и их пониманиебыли возможны только для получателя. Эта потребность в соблюдении тайныпривела к изобретению искусства тайнописи, шифрования и создания самихшифров. В свою очередь необходимость обнаружения тайной информацииобусловила развитие методов дешифрации. Подобные методики первоначальнобыли нацелены на нахождение тех специфических слабостей методашифрования или сокрытия информации, которые делали искомую информациюясной и понятной для противника. (1)

Свидетельстватайнописи можно обнаружить на протяжении всей истории. Во многихслучаях они оказали значительное влияние на ход истории, предрешивисход многих сражений, а также восхождение или падение монархов.

Простоесокрытие сообщения, или стеганография может быть эффективным методом,при котором доставка информации осуществляется так, что "противнику" неудается выявить или перехватить ее. Эффективность стеганографии, тем неменее, зависит от уровня сложности способа сокрытия информации и отоперативности и настойчивости разведки противника в поиске ивыслеживании курьера или посредника.

В V веке грекДемарат, живший в Персидской империи, стал свидетелем сосредоточениявойск персидского царя. Ксеркс намеревался напасть на греков испартанцев и потому собирал огромный флот и армию, готовясь квнезапному нападению, которое по его замыслу должно было застать грековврасплох и привести к легкой победе. Патриотические чувства побудилиДемарата предупредить спартанцев, однако эта задача была не из легких:он жил в Персидской империи и любое его донесение грекам могло бытьперехвачено, что повлекло бы немедленную его казнь. Он проявилнаходчивость и, соскоблив воск с одной из дощечек, написал посланиенепосредственно на дереве, а затем вновь покрыл табличку воском. Врезультате дощечки без проблем прошли досмотр персидских стражников,поскольку выглядели "неиспользованными". Когда они достигли Спарты,принцесса сумела разгадать загадку и распорядилась соскоблить воск сдощечки, обнаружив таким образом послание Демарата. Греки тотчасприняли меры и сумели мобилизовать свои войска и подготовиться кперсидскому вторжению. Последовавшее сражение персами было проиграно,поскольку элемент внезапности нападения ими был утрачен. Персидскийфлот был атакован греками из засады. (1)

Несмотряна то, что во многих случаях стеганография оказалась достаточноэффективным способом сокрытия информации, ее успех или неудача зависелиисключительно от того, будет послание обнаружено или нет. Сняли быперсидские стражники воск с пустой дощечки, и исход сражения Ксеркса сгреками мог быть совершенно иным. В связи с этим очевидным недостаткомстеганографии изобретение криптографии было неизбежным.

Криптография- это метод или прием изменения информации, заключенной в текстепослания, таким образом, что она становится бессмысленной для всехнепосвященных, за исключением получателя, которому она предназначается.Есть два основных способа преобразования текста, один из которыхзаключается в изменении местоположения букв или слов данного сообщения,а другой подразумевает замену букв или слов другими - перестановка иподстановка соответственно. (1)

Действенностьи безопасность метода перестановки требует перемещения скорее букв, чемслов, - в этом случае происходит эффективное смешение символовпослания, преобразовываемого таким образом в анаграмму. Перестановка, кпримеру, может быть совершена путем написания букв в слове в обратномпорядке: так, в этом случае "слово" пишется как "оволс". Еще болееэффективно изменение порядка букв целого предложения или целогопослания, нежели отдельных слов.

В том случае, еслиперестановка не ограничивается лишь словами или определенным порядком,количество различных возможностей реконфигурации тридцати пяти буквалфавита возрастает до 50,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000различных вариантов расстановки символов сообщения, что делает решениезадачи его правильного прочтения невозможным, даже если бы все люди наземле проверяли одну расстановку в минуту. (1)

Такимобразом, перестановка может обеспечить высокий уровень безопасностипередаваемого сообщения. Вместе с тем этот метод может настолькоусложнить анаграмму, что ее расшифровка окажется не под силу дажеполучателю, для которого она предназначается. Следовательно, в случаеприменения метода перестановки, как отправителю, так и получателюнеобходимо придерживаться заранее согласованной системы шифра.

Подстановка- другой метод сокрытия информации, содержащейся в сообщении. Есть двапути реализации этого метода: замена одних слов другими -закодированными, либо замена букв сообщения другими буквами илисимволами. Подстановка может быть упрощена путем выбора специального"ключа". Данный термин используется для определения специального методаподстановки в сочетании с "алгоритмом", который определяет буквы илисимволы, используемые при подстановке в конкретном порядке. Применениеключа и алгоритма к открытому тексту позволяют создать "шифр". Кпримеру, работая с английским алфавитом (при условии, что в алгоритмезаложена вероятность сочетания любого числа различных букв данногоалфавита) можно сгенерировать 400,000,000,000,000,000,000,000,000различных расстановок букв, такое же количество шифров. Таким образом,обеспечивается высокий уровень безопасности, - остается только помнить,что получателю нужно просто держать в секрете свой ключ. (1)

Напротяжении столетий использование такого простого метода криптографии,как подстановка, позволило защитить важные сообщения и секретнуюинформацию от любопытных глаз противника. Все попытки сломать шифрзакодированных сообщений оказались тщетны, а единственным результатомусилий дешифровщиков были бессонные ночи. Кто-то даже начинал верить вто, что эти зашифрованные сообщения были Божественными посланиями, покав 9-м веке мусульманский ученый из Багдада не изменил обликкриптографии раз и навсегда. (1, 2, 5, 6)

Напротяжении правления Аббасидов процветающая экономика позволила многимлюдям посвящать свое время чтению, изучению различных дисциплин иисследованиям во многих областях науки. Стремление к получениюобразования всячески поощрялось. Книги переписывались вручную ипродавались в многочисленных книжных лавках и библиотеках. Былипереведены работы греческих, персидских и других ученых, - отныне онибыли доступны в каждом доме. Согласно учению ислама обязанность каждогомусульманина - стремиться к обретению знаний во всех областях науки вравной степени. (1, 2, 3)

Именнов таких условиях сформировались предпосылки, необходимые для рождениякриптоанализа (техники расшифровки зашифрованных сообщений). Пальмапервенства в создании метода дешифрации криптограмм (зашифрованногосообщения) принадлежит мусульманскому ученому Аль-Кинди. (1, 2)

АбуЮсуф Якуб ибн Исхак аль-Кинди, более известный на западе как Алькиндус,- арабский ученый родом из царского южно-аравийского племени Кинда. (5, 6)

Онродился в 800 г. в иракском городе Куфе, который на то время былцентром исламской науки и культуры. Благодаря этому обстоятельству онсмог получить наилучшее на то время образование. Отец Аль-Кинди так же,как еще раньше его дед, был правителем Куфы. Сам же Аль-Кинди сделалиной выбор, или скорее откликнулся на просьбу Халифа Аль-Мамунапереехать в Багдад, где он был назначен на должность каллиграфа вновьучрежденной Академии, известной как "Дом Мудрости". Там Аль-Киндивместе с Аль-Хорезми и братьями Бану Муса работал над переводомгреческих произведений на арабский язык. Считается, что Аль-Кинди непринимал активного участия собственно в процессе перевода: вероятнеевсего, он редактировал работы других ученых, внося свои правки иизменения. (3, 4, 5, 6)

Большоевлияние на Аль-Кинди оказали греческие философы, в особенности Сократ иАристотель, переводы произведений которых он использовал в своейработе. Подтверждение этому можно видеть в многочисленных авторскихработах Аль-Кинди по философии. Своему народу Аль-Кинди был известенпрежде всего философскими трудами, однако он занимался такжеисследованиями в области математики, медицины, оптики, астрономии имногих других наук, известных на то время. (3, 5)

Рождениекриптоанализа требовало в качестве условия существование общества,которое бы достигло высокого уровня развития в трех важнейших научныхдисциплинах, а именно в языкознании, статистике и математике. (1) Этостало возможным во времена Аль-Кинди, который владел глубокими знаниямикак в этих, так и в других областях науки. Работая над шифрами изашифрованными сообщениями греческого и римского происхождения, а такженад шифровальными методами, применявшимися в то время, Аль-Кинди такописал криптоанализ в двух предложениях своего крупнейшего трактата,озаглавленного "Манускрипт по дешифровке зашифрованных сообщений":

"Одиниз способов решить зашифрованное сообщение, если мы знаем язык, накотором оно написано, заключается в том, чтобы на основе другогооткрытого (незашифрованного) текста размером приблизительно в один листвысчитать частотность появления каждой буквы. Мы называем наиболеечасто встречающуюся букву "первой", следующую за ней по своейчастотности в тексте "второй", далее - "третьей", и так до тех пор,пока не будут учтены все буквы данного образца открытого текста.

Затеммы смотрим зашифрованный текст, который нужно расшифровать, и такжеклассифицируем его символы. Мы находим наиболее часто встречающийсясимвол и меняем его на "первую" букву из образца открытого текста.Следующий наиболее частотный символ меняется на "вторую" букву и такдалее, пока мы не найдем соответствия всем символам криптограммы(шифрованного сообщения), которую мы хотим дешифровать".

ТехникаАль-Кинди стала известной, как частотный анализ, в ходе которогопроисходит вычисление количества букв определенного языка в открытомтексте и процентного соотношения букв шифра, а затем осуществляетсязамена символов на буквы с равным показателем частотности их появленияв текстах. (1)

Тем не менее, дляданного метода расшифровки идеальным является значительное по своимразмерам сообщение, к тому же буквы, обычно часто встречающиеся написьме и в речи, могут употребляться в зашифрованном сообщении реже -произвольно или же намеренно, чтобы ввести в заблуждение дешифровщиков.Большой опыт, серьезные усилия и рассуждения с использованием догадокво многих случаях позволяют настойчивым дешифровщикам успешнодешифровать самые сложные шифры. Это сделало даже самые надежныекриптографические системы слабыми и уязвимыми и заставилошифровальщиков разрабатывать новые методы обеспечения секретности своихсообщений.

Криптография по-прежнему остается важнойнаукой современной цивилизации и находит свое применение, как в сфереразведки, так и в области обеспечения конфиденциальности частных лиц.Развитие криптоанализа вызвало дальнейшее совершенствование научнойкриптографии, что в свою очередь проложило путь к развитию, возможно,величайшего достижения человечества на данный момент - "Цифрового мира,компьютеров и интернета". (1, 2) Другие полезные материалы об Аль-Кинди можно найти в ссылках (7 - 10).