Бабаш А.В., Шанкин Г.П. Криптография (распознано не всё)

71

человека; и по совершении ономъ, когда пойдешь назадь, то по Дону лежащие городки такожъ обнадежь, а по Донцу и протчим речкам лежащие городки по сей росписи разори и над людми чини по указу».

Сравнивая шифртекст с открытым текстом, можно частично восстано­ вить простую замену: П=7, О = +, Д=Х и т.д.

Приведем и другую разновидность шифра простой замены, использо­ ванную Петром I. Применительно к современному русскому алфавиту этот шифр имеет вид:

А Б В Г Д Е Ж 3 И К Л ме ли ко ин зе жу ню о пы ра су М Н О п Р С Т У Ф X Ы ти У хи от ца чу ше ам з ъ от ц ч Ш Щ Ъ Ы Ь Ъ Ю Я

ьъ ю я ф а бе ва гу ди

Например, слово ТЕБЕ приобретает вид ШЕЖУЛИЖУ Отметим одну важную особенность этой замены. При ее применении

шифрованный текст писался слитно, и никаких затруднений при расшифро­ вании это не вызывало. Шифробозначения составлены так, что даже при их слитном написании в шифрованном тексте в процессе расшифрования про­ блем с однозначным определением открытой буквы не возникает. Например, пусть имеется шифртекст:

рахисухиууме

Расшифрование связано с разбиением текста на однобуквенные и двухбуквенные сочетания. Однобуквенного сочетания «р» нет в ключевой таблице, следовательно, следует расшифровывать сочетание «Ра», что соот­ ветствует букве открытого текста К. Аналогично замечаем, что буква «х» не является самостоятельным обозначением в таблице; следовательно, нужно расшифровывать сочетание «хи», что дает нам открытую букву О. Поступая так и далее, получаем открытое слово КОЛОННА. Использованный прием построения таблицы-ключа лежит в основе некоторых современных методов экономичного кодирования информации. Одновременно отметим, что такой метод шифрования чувствителен к ошибкам шифровальщика (как типа заме­ ны буквы на букву, так и типа пропуска-вставки букв в шифрованном тек­ сте). Разнозначность шифробозначений букв открытого текста используется и внаши дни. Она существенно затрудняет работу дешифровальщика.

Петр I уделял особое внимание надежной рассылке шифров и ключей кним. Он писал одному из своих посланников: «При этом посылаем к Вам ключ, и ежели посланный здорово с ним поедет, и о том к нам отпиши, дабы мы впредь нужные письма могли тем ключом писать и посылать». По указу Петра I курьер должен был «как можно меньше знать, что он перевозит, и

72

быть очень довольным оплатой своего труда». Самому же курьеру приказы­ валось «... отнюдь ничьей грамотки не распечатывать и не смотреть».

Петр I лично проверял и надежность используемых шифров. По одно­ му из слабых шифров он дал такое заключение: «Сия цифирь зело к разобранию легка».

Пересылка шифров и ключей к ним носила порой экзотический харак­ тер. Посланцы, передающие столь секретную информацию, иногда несли ее спрятанной в одежде, каблуках и т.д. Одному из своих посланцев Петр I прика­ зал «заделать послание в пуговицы его сюртука».

Сам Петр I, получая от своих посланников предложения о необходимо­ сти введения новых шифров, писал: «Твое послание безопасно получено. Твой шифр смотрел по печати гораздо исмотрительно».

Царь безусловно доверял неповрежденной государственной печати Рос­ сии, и, к сожалению, нередко ошибался. Подделка печатей к этому времени достигла определенного совершенства.

.Большое внимание при Петре I уделялось и «режимным вопросам» ра­ боты шифровальных органов. Сотрудники этих органов изолировались от об­ щения с «несанкционированными» лицами и получали достаточное матери­ альное вознаграждение, охраняющее их от «соблазна».

В истории не сохранилось сведения о каких либо успехах русских де­ шифровальщиков в петровский период. По-видимому, криптографы того вре­ мени занимались в основном защитой собственной секретной информации.

«Черный кабинет» в России появился лишь при Елизавете.

При Екатерине I руководителем криптографической службы становится канцлер А.И. Остерман. В эти годы разрабатываются новые шифры.

Появляются алфавитные, а затем и неалфавитные коды. Кодированию подлежали фразы, слова, слоги и буквы. Суплемент в этих кодах включал в себя замену имен, географических названий и т. д.

Начали активно применяться буквенно-цифровые шифры замены с введением пустышек. Так, например, если 29 - шифробозначение буквы А, а пустышками являются цифры 3 и 7, то при зашифровании буква А могла пре­ вратиться в любое число из: 29, 239, 729, 279, 293 и т. д. При расшифровании пустышки вычеркивались, и полученное число 29 расшифровывалось в А. В инструкции к такому шифру отмечалось «Сим образом на всяку литеру, по малой мере, шесть номеров, которы знаемы будут токмо тому, кто ведает, что 3 и 7 ничего тут не значать. Следственно, яко оне бы не были, но едино 29 будет видеть».

Появились шифры омофонной (многозначной) замены. В первых та­ ких шифрах гласным буквам, как наиболее частым в тексте, придавалось по 6

шифробозначений, а согласным — по 2. Например,

73

А Б В Г д Е Ж 3 И К Л М Н

	12	13 14 15	16	17	18 19	20	21	22	23
41	42	43 44 45	46	47	48 49	50	51	52	53
71				72			73
60				61			62
83				84			85
95				96			97

Очевидные закономерности в образовании замены существенно ос­ лабляли этот шифр.

Затем появилась идея придавать всем буквам одно и то же количество шифробозначений, однако и здесь присутствовали закономерности, облег­ чающие пользование шифром и одновременно ослабляющие его.

Например, для латинского алфавита предлагалось использовать такую омофонную замену:

А	11	12	13	14	15
В	16	17	18	19	20
С	21	22	23	24	25

2 131 132 133 134 135

Агентурные шифры простой замены в интересах простоты запомина­ ния предлагались в вариантах, не требующих специальных документов. Пусть, например используется латинский алфавит А, В, С, ..., 2. Агенту нужно запомнить лишь следующие правила:

-буквы I и 3, а также V и \У не отличаются друг от друга и записываются как I и V, соответственно;

-оставшиеся 24 буквы разбиваются на блоки длиной 7 - 6 —6 —5;

-алфавит выписывается поблочно в обратном порядке, внутри каждого блока естественный порядок букв.

Получаем:

ЗТОУХУ2 - МШР(2К - РОШКЬ - АВСОЕ

Замена определена здесь следующим способом:

А В С Б Е Р ОН I К И М И О Р д к 8 Т П У Х У 2 3 Т И У Х У г М И О Р О К Р ОН I К Ь А В С С Е

Слово СОИРЮЕРГГ зашифровывается в слово 11РК.УНУХК.Ь.

74

Аналогичный шифр можно построить, запомнив числа 13 и 11 , 13+11=24.

Таким образом, агентурные шифры тех времен являлись ослаблен­ ным вариантом шифров простой замены. Ослабление было вызвано необхо­ димостью легкого запоминания шифра. Такие шифры можно истолковывать как некоторое усиление шифра Цезаря. Зато при захвате агента никаких ма­ териальных улик, свидетельствующих об использовании им шифрованной связи, не обнаруживалось. Простота запоминания, безуликовость стали есте­ ственным требованием к агентурным шифрам, которые достигались за счет снижения их криптографической стойкости.

В переписке 1735 года можно найти символические обозначения имен, должностей и др., которые не зашифровывались при шифровании и имели вид религиозно-мистических знаков. Например, зарубежные агенты России обозначались знаками:

Криптографические службы России в этот период работали в тесном контакте с агентурно-разведывательными органами. Нередко агенты получа­ ли задание добывать шифры иностранных государств, а также перехватывать их шифрованную переписку. Приведем один пример.

Командующий русскими войсками в Крыму и Бесарабии генералфельдмаршал Г.Ф. Миних отправляет одному из своих агентов (поручику Ле­ вицкому) следующее послание: «Понеже из Швеции послан в турецкую сто­ рону с некоторой важной комиссией и с письмами майор Синклер, который едет не под своим, а под именем одного, называемого Гогберг, которого ради высочайших Ея Императорского Величества интересов всемерно потребно зело тайным образом в Польше перенять и со всеми имеющимися при нем письмами». Далее послание-приказ содержал инструкцию: добыть информа­ цию любым путем, вплоть до убийства гонца. Особое место в нем занимали указания о сокрытии следов преступления. Это поручение агент выполнил весьма профессионально. Однако исполнитель весьма деликатного дела был сразу арестован по надуманному предлогу и сослан на 5 лет в Сибирь (для

75

более полного сохранения тайны). По окончании ссылки агент вернулся на государственную службу и получил следующий воинский чин.

Окончательно «черный кабинет» был создан в России в конце XVIII века при Екатерине II. Однако тайная государственная служба перехвата, перлюстрации и дешифрования писем начала создаваться гораздо раньше, еще в начале века.

В середине XVIII века, при царице Елизавете Петровне, была учреж­ дена секретная служба перлюстрации. Ее возглавил канцлер А.П. БестужевРюмин. Он был сторонником сближения России с Англией и Австрией, чем вызвал, по отношению к себе, оппозицию со стороны сторонников связи Рос­ сии с Францией и Пруссией.

Дешифрованная корреспонденция докладывалась непосредственно императрице, которая с большим вниманием относилась к этой стороне госу­ дарственной деятельности. Основной перехват почты осуществлялся через почтамт Петербурга, руководителем которого был Ф. Аш. Этот почтдиректор подчинялся непосредственно Бестужеву-Рюмину.

Технические проблемы безуликовости вскрытия писем (депеш) были весьма значительны. Так, Ф. Аш жаловался Бестужеву: «... Куверты не токмо по углам, но и везде клеем заклеены, и тем клеем обвязанная под кувертом крестом на письмах нитка таким образом утверждена была, что оный клей от пара кипятка, над чем письма я несколько часов держал, никак распуститься и отстать не мог. Да и тот клей который под печатями находился (кои я ис­ кусно снял) однако ж не распустился. Следовательно же, я к превеликому мо­ ему соболезнованию никакой возможности не нашел оных писем распечаты­ вать без совершенного разодрания конвертов. И тако я оные паки запечатал и стафету в ея дорогу отправить принужден был...»

Возникали проблемы и с подделкой поврежденных печатей. В штате ведомства'Аша имелся мастер «печатнорезчик», специалист своего дела. Но и он не всегда умел справиться с возложенными на него обязанностями. Заме­ тим, что печати того времени были весьма «замысловатыми»; они отпечаты­ вались на красном сургуче. При появлении явных ошибок в подделывании печатей Бестужев-Рюмин указывал, что «... оные печати вырезать с лучшим прилежанием, ибо нынешняя нейгаузова не весьма хорошего мастерства». Неудачным резчиком печатей оказался француз Купи, и Елизавета рекомен­ довала подобрать резчика «из российских такого мастера или резчика приис­ кать».

Значительные достижения российской дешифровальной службы свя­ зываются с именем известного математика Христиана Гольдбаха (1690— 1764). Этот немецкий ученый бьш приглашен Петром I в Россию в начале XVIII века. Он прибыл в Россию в период организации Академии наук России и затем стал ее секретарем. Он работал вместе с видными учеными Рос­

76

сии: братьями Николаем и Даниилом Бернулли, Леонардом Эйлером и др. Математическая специализация Гольдбаха - теория чисел и математический анализ. В России Гольдбах сдружился с Эйлером, и именно в их переписке возникли известные математикам «проблемы Гольдбаха», одна из которых формулируется достаточно просто: Всякое число, большее илиравное трем, может быть представлено в виде суммы трех простых чисел.

По-видимому, именно Бестужев-Рюмин предложил привлечь Гольд­ баха в криптографическую службу России. Гольдбах стал первым профес­ сиональным дешифровальщиком в истории криптографической службы Рос­ сии.

Гольдбах быстро добился успехов в дешифровании иностранной пе­ реписки. Так, с июля по декабрь 1743 года им было дешифровано более 60 писем лишь «министров прусского и французского дворов». Среди прочих дешифрованных им документов было письмо-послание посла Франции в Рос­ сии маркиза де ла Шетарди. Содержание письма было оскорбительным для Елизаветы. Она характеризовалась как женщина, «находящаяся в плену сво­ их прихотей» и за которую ее фавориты решают государственные дела; она является «довольно фривольной и распущенной женщиной» и т. д. Такие сло­ ва, естественно, не могли оставаться без последствий. В результате посол Шетарди был выдворен из России.

Анализ материалов тех лет показывает, что до Гольдбаха перехвачен­ ные письма копировались на почте только по «клеру», то есть по кускам от­ крытого текста, содержащихся в письмах. Шифрованная часть не копирова­ лась. С момента появления Гольдбаха в «черном кабинете» России БестужевРюмин дал распоряжение Ашу копировать письма целиком. Аш старался вы­ полнить распоряжение, но у него постоянно возникали проблемы с бузуликовостью вскрытия писем.

Гольдбах стремился разъяснить Бестужеву-Рюмину серьезные про­ блемы его работы по дешифрованию. Он, в частности, подчеркивал необхо­ димость абсолютно точного копирования перехваченных писем. Он просил «каждое число или каждую цифру весьма прилежно свидетельствовать», по­ скольку ошибки копировальщика значительно затрудняют работу дешифро­ вальщика. Ранее уже .отмечались примеры влияния ошибок шифровальщика на возможности расшифрования посланий. Еще большие сложности преодо­ левает дешифровальщик при наличии ошибок в шифртексте, допущенных при копировании шифрованных сообщений.

Императрица высоко оценила труды Гольдбаха. Помимо больших де- . нежных вознаграждений он получил очень высокое звание - тайный совет­ ник. Отметим, что знаменитый математик того времени Л. Эйлер, несмотря на все его научные достижения, такого звания не получил.

Дешифрованные Гольдбахом материалы оказывали заметное влияние на внутреннюю и внешнюю политику России.

Узнав об успехах русских дешифровальщиков, французы спешно ме­ няли шифры. Более того, иногда они предлагали перед зашифрованием изло­ жить сообщение на жаргонном коде. Так, посланец Людовика XV в Россию Дуглас, приехавший под видом торговца мехами, использовал соответст­ вующий мехам код. В нем выражение «рысь в цене» означало успешное влия­ ние австрийцев при русском дворе; «соболь падает в цене» - падение влияния австрийцев; «горностай в ходу» - усиление противников австрийской партии и т. д.

Тем не менее, в конце XVIII века дешифровальная служба России держала под контролем всю французскую дипломатическую переписку. Это объяснялось как успехами в области аналитической разработки шифров, так и активной агентурной работой по добыванию французских шифров, вербовкой • агентуры в Министерстве иностранных дел. Франции.

Еще одной яркой личностью в истории российской криптографии яв­ ляется известный ученый, математик и физик, немец по национальности • Франц Ульрих Теодор Эпинус (1724-1802). Его труды в области электриче­ ства и магнетизма известны современным специалистам. Он одним из первых начал применять точные математические методы При исследовании физиче­ ских явлений.

Всередине XVIII века Эпинус был приглашен в Россию с целью про­ ведения криптографически-дешифровальных работ. Это приглашение напра­ вил руководитель Коллегии иностранных дел граф Н.И. Панин. Эпинус при­ глашение принял. Такие приглашения иностранных ученых на службу в Рос­ сию очень часто оправдывали себя. Собственных специалистов соответст­ вующего уровню Европы в России, к сожалению, не было, что можнообъяснить предшествующей суровой историей нашего государства.

Эпинус был «пожалован статским советником и определен при Кол­ легии иностранных дел при особливой должности», то есть в должности де­ шифровальщика. За успешную работу он получил звание действительного статского советника. К сожалению, фактических сведений о дешифровальной деятельности Эпинуса, кроме упоминаний о том, что она была эффективной, до сих пор не обнаружено.

Всередине XVIII века появились первые отечественные криптогра­ фы. Среди них выделяются Ерофей Каржавин и его племянник Федор Каржавин.

Ерофей Никитович Каржавин (1719-1772) родился в семье, занимав­ шейся мелкой торговлей в Москве. Он получил образование в Париже (в Сорбонне), стал ученым - лингвистом. После возвращения в Россию он был

78

назначен на должность переводчика и составителя шифров в Коллегию ино­ странных дел.

Ерофей Каржавин впервые перевел на русский язык «Путешествия Гулливера» Дж. Свифта, написал труд «Заметки о русском языке и алфавите».

Федор Каржавин (1745-1812) обладал хорошими способностями в изу­ чении иностранных языков, а также в физике. По возвращении из Парижа, где проходил обучение, он, как и его дядя, Ерофей Каржавин, был назначен в Кол­ легию иностранных дел. Находясь в должности переводчика, он привлекался к составлению шифров, а также участвовал и в дешифровальной работе.

Ф. Каржавин - современник и единомышленник Радищева, предшест­ венник декабристов, участник американской революции. Значительную по­ ложительную роль в его судьбе сыграл русский архитектор Баженов. Во вре­ мя обучения Ф. Каржавина во Франции посол России в Париже князь Голи­ цын так характеризовал российского студента: «Из сего молодого человека может быть со временем искусный профессор». По возвращении в Россию Каржавин работал учителем в семинарии при Троице-Сергиевой лавре. Нера­ дивым семинаристам он говорил: «Ты, малый, с ленцой, не пылаешь жаждой знаний, ну и незачем тлеть».

Содержательный вклад Каржавиных в российскую криптографию до сих пор не изучен: Ясно одно, Каржавины стали первыми отечественными профессиональными криптографами и внесли свой весомый вклад в развитие криптографической службы России.

С середины XVIII века в России стали использоваться новые шифры. Их основные отличия от предшествующих шифров заключались в следую­ щем.

Во-первых, на русском языке начали активно применяться коды, ко­ торые тоже называли цифровыми азбуками (шифрами), на большое количе­ ство букв, слогов, слов, фраз и т. д.; их число уже достигало 1200. Как прави­ ло, это были алфавитные коды с цифровыми шифробозначениями. Наиболее частым буквам, слогам, и т. д. придавалось несколько шифробозначений. Та­ ким образом, использовался шифр омофонной замены, но на уровне не толь­ ко букв, но и буквосочетаний. Коды менялись регулярно, поскольку ключом такого шифра являлся сам код - таблица замены.

Во-вторых, увеличилось число «пустышек», вставляемых в шифро­ ванный текст. По этому поводу в одной из инструкций по пользованию шиф­ рами указывалось: «Пустые числа писать где сколько хочется, только чтобы на каждой строке было сих чисел не меньше трех или четырех». Так обозна­ чался лишь нижний уровень количества вставок «пустышек», а верхняя гра­ ница не устанавливалась. И еще: «Не начинать пиесы (шифрованного посла­ ния) значащими числами, но пустыми ...» Тем самым начало истинного

1

79

шифрованного текста в послании скрывалось пустышками. Конечно, исполь­ зование пустышек усиливало шифр.

Определенной новостью в таких шифрах являлось вставление в их кодовый сдоварь «особых чисел», шифробозначения которых определяло те части шйфртекста, которые при расшифровании следует считать пустышкой. Так, например, если при расшифровании появлялся знак + (ему, конечно, со­ ответствовало несколько шифробозначений), то это означало, что следующее шифробозначение в шифрованном тексте йе следует принимать во внимание, оно ничего не значит. Два ++ означали, что следует пропустить при расшиф­ ровании следующие две шифрвеличины. Три +++ — три шифрвеличины; получение знака = при расшифровании означало, что следует не расшифро­ вывать все оставшиеся в строке шифробозначения. Некоторые знаки говори­ ли о том, что следует уничтожить некоторые ранее расшифрованные знаки и т.д.

Для затруднения опознавания типа шифра предлагались меры, маски­ рующие его. Например, для шифра, использующего трехзначные числа, предлагалось произвольно переводить эти числа в четырехзначные, добавляя произвольно первую цифру, означающую тысячи: 326 можно записать как 1326, или 5326 и т.д. Можно было вставлять и 0 в любое место трехзначного числа и т. д.

Практиковался при написании секретного послания переход с русско­ го языка на другие (французский, немецкий). Для каждого языка использова­ лись свои собственные шифробозначения. В связи с чем статистический под­ счет частот появления знаков при дешифровании существенно затруднялся, поскольку смешивались статистические характеристики различных языков.

В ряде случаев в шифрах использовалась замена не только букв, но и биграмм, слов. В таких шифрах повторение в открытом тексте одного и того же слова приводило к различным шифробозначениям в шифрованном тексте.

Большое внимание уделялось сохранению тайны шифра. В одной из инструкций говорилось: «... Нетъ въ свете ни труда, ни прилежания, коими бъ не должно жертвовать сохранению цыфръ, когда сему превращению вве­ ряются часто великие государственные тайности». Коллегия иностранных дел постановила, что всем сотрудникам шифровальной службы «ни с кем из посторонних людей об этих делах не говорить, не ходить на дворы к чуже­ странным министрам и никакого с ними обхождения и компании не иметь».

Коллегия иностранных дел внимательно следила за сохранностью шифров. Когда стало известно, что один из канцелярских служащих при по­ сланнике России в Гданьске потерял шифр, руководители коллегии граф Н. Панин и граф И. Остерман сделали посланнику России Волчкову строгое предупреждение: «.. .Признано здесь за нужно подтвердить Вам в то же время единожды навсегда, чтоб Вы сами впредь хранили у себя цифирные ключи

80

и заочно не выпускали их из рук, в чем и обязываетесь Вы Вашею присягою верности Ея Императорскому Величеству».

Екатерина II лично уделяла большое внимание шифрованию сообще­ ний. Так, направляя Алексея Орлова в Европу с разведывательным заданием, она снабдила его «нарочно сочиненным цифровым ключом», добавив, что «этот ключ используется для корреспонденции вашей с Нами, которая по важности предмета своего требует непроницаемой тайны». Орлову были да­ ны также отдельные шифры «на российском, немецком и французском язы­ ках для переписки при необходимости с русскими послами при государст­ венных дворах». Для обеспечения шифрованной переписки к Орлову были прикреплены надежные и способные «служители канцелярские».

В эти же годы в России получили распространение «циркулярные шифры», то есть общие шифры у послов и Коллегии иностранных дел, что позволило оперативно передавать послам единые указания, установки и т. д. Начало такой практики прослеживается с петровских времен.

Таким образом, создание сети общей шифрованной связи в России можно отнести к середине XVIII века. Общий шифр получил название «гене­ ральная цифирьй. Вместе с ним сохранились и «индивидуальные» шифры для связи центра с корреспондентами сети. У каждого корреспондента, как пра­ вило, имелось несколько индивидуальных шифров.

При возникновении подозрений о попадании шифра к противнику он тут же заменялся. Применение шифров рекомендовалось чередовать, указы­ вая использованный шифр специальным скрытым образом («маркантом») в начале шифрованного послания. Маркант обычно запрятывался среди пус­ тышек.

Н.И. Панин рекомендовал в особых случаях использовать симпатиче­ ские чернила для записи шифрованного текста между строк видимого маски­ ровочного текста и отправлять эти письма специальным курьером, а не по почте. Таким образом, здесь объединялись все три метода защиты информа­ ции: физическая защита носителя, стеганография и криптография. В одном из писем в Берлин Панин писал: «Не имея под рукой симпатических чернил, к помощи которых я обычно прибегаю, сегодня при написании прилагаемого письма я использовал лимонный сок. Следовательно, при обработке не следу­ ет опускать его в азотную кислоту, а надо подогреть».

Русская разведка с середины XVIII века использовала интересный прием для получения интересующей ее информации по линиям шифрованной связи. Этот прием используется и в наши дни. В данном случае речь идет не о «пассивном» дешифровании, а о побуждении противника к отправлению по линии связи, находящейся под контролем разведки, интересующей информа­ ции. Эту идею можно проиллюстрировать следующим образом.