Криптография в арабском мире
Арабский мир в начале средних веков активно использовал криптографию. Уровень развития математики и других наук в этот период значительно опережал знания других народов.
Наиболее древней считается работа арабского ученого Абу Бакр Ахмед бен-Али бен-Вахшия ан-Набати датируемая 855 годом. В ней упоминаются различные системы шифрования основанных на символах древних народов. Данные шифры применялись в плоть до начала XIXвека для шифрования секретной переписки, донесений шпионов, трактатов по черной магии.
Познания арабов в области криптографии были изложены Шехабехом Калкашанди, автором 14-и томной энциклопедии, написанной в 1412 году. Он включил целый раздел, посвященный использовании систем шифрования основанных как на перестановках, так и на замене (в том числе и множественной) символов. Кроме того большое внимание было уделено вскрытию зашифрованных посланий. Предложенные методы основывались на статистических и лингвистических свойствах языка. На основании текста Корана в энциклопедии был приведена статистика всех символов арабского языка и пример вскрытия чужого сообщения.
Последующие 200 лет привели к последовательному упадку всей арабской науки, в том числе и криптографии. Во всяком случае при описании дипломатической переписки арабских государств XVвека встречаются только простейшие системы шифрования и полное отсутствие малейших попыток вскрытия чужих шифров.
Криптография в средние века
В эпоху средневековья западная Европа утратила большинство античных знаний. Уровень грамотности среди населения был чрезвычайно низкий, что приводило к тому, что необходимость шифрования информации практически отсутствовала. Попытки использования тайнописи воспринимались церковными властями как ересь, допускались только церковные тексты.
Значительно лучше положение дел обстояло в Византийской империи, но и здесь в основном использовались простейшие шифры: сциталь, запись текста в обратном порядке, использовались малоизвестные языки.
В арабском мире криптография активно использовались. В 14 томную энциклопедию научных знаний Шебаха Калкашанди написанную в 1412 году вошли сведения об основных криптографических системах, в частности шифрах перестановки и замены. Кроме того, Шебах Калкашанди считается основателем криптографического анализа. В его работах приводится методики статистического анализа сообщений учитывающие сочетания двух и трех символов. Однако после XVвека арабский мир стал переживать упадок, и большинство научных знаний предшествующих поколений оказалось полностью утрачено.
В эпоху позднего средневековья криптография стала активно использоваться алхимиками и другими учеными для скрытия своих научных результатов. Например, Галилей опубликовал свои результаты в зашифрованном виде – очевидно с целью в случае если они будут признаны церковью подтвердить свой приоритет на научное открытие. Расшифровка ряда других средневековых текстов так же позволяет говорить о том, что этот прием широко использовался многими учеными. Для этой цели в основном использовались шифры перестановки.
Другим потребителем криптографических знаний была дипломатия. Появление посольств и дипломатических представительств потребовало создания надежных систем шифрования переписки дипломатов. Наиболее полно сохранились сведения об использовании шифрования в Ватикане. В частности шифр номенклатор созданный в XIIвеке дожил доXIXвека. Он основывался на шифре замены с добавлением записи отдельных слов специальными кодами.
В XVвеке вышла работа итальянского архитектора Леон Батиста Альберти «Трактат о шифрах», в которой были приведены сведения о всех известных на тот момент шифрах, обоснованна необходимость их применения. В частности Альберти считается изобретателем шифра позже названногошифром Виженера– английского дипломата XVI века, активно применявшего его на практике. Шифр Виженера основывался на циклическом сдвиге букв в исходном сообщении на установленное число разрядов, как в шифре Цезаря, однако величина сдвига была различна для разных символов. Для лучшего запоминания использовалась ключевая фраза и каждый символ сдвигался на порядковый номер буквы ключа. После того как были использованы все символы ключа, он повторялся снова.. Ключ, при необходимости повторяя, подписывают под сообщением, после чего выполняют сложение по модулют в каждом столбце, который содержит по одной букве сообщения и ключа.
Эта криптографическая система была крайне проста, удобна и практически неуязвима для ручного раскодирования.
В 1508 году германский аббат Иоганн Трисемус предложил улучшение шифра на основе Полибианского квадрата. При этом он использовал шифрование не отдельных символов а пар символов (биграммы). Данный шифр использовала британская армия в Iмировую войну. Работавший в Риме математик Джероламо Кардано создал трафаретную систему шифрования. Данная система использовала квадрат с отверстиями, расположенными так что их последовательные повороты зарывали всю площадь квадрата. При шифровании в отверстия вписывался текст. Расположение отверстий позволяло перемешивать символы исходного сообщения.
В XVIвеке криптография стала отдельным направление в науки, по которому печатались книги, велась подготовка как специалистов как по шифрованию, так и по вскрытию шифров. Криптографические службы были практически при всех дворах Европы.
Криптографией занимались многие известные математики, такие как Виет. Кардано. Лейбниц и. наконец. Френсис Бэкон. Последний предложил двоичное кодирование латинского алфавита