Кодирование информации в литературных произведениях

Очень интересен следующий случай, касающийся известного математика Франсуа Виета. XVI век. Война Испании и Франции. Франсуа Виет, будучи молодым офицером разведки, нашел ключ к шифру испанского короля, содержащего 500 символов. Испанцы, не поверив, что шифр можно было разгадать, обратились с жалобой к Папе Римскому, обвиняя французов в колдовстве.

В XIX веке французский филолог Ж.-Ф. Шампольон расшифровал иероглифы древних египтян.

В XX веке О. В Кнозоров, лингвист, историк и этнограф, расшифровал письменность древнего народа майя.

Криптография оказала влияние  и на литературу. Упоминания о криптографии встречаются ещё во времена Гомера и Геродота, хотя они описывали искусство шифрования в контексте различных исторических событий.

Впервые как центральный элемент  художественного произведения криптография используется в рассказе «Золотой жук» Эдгара Аллана По 1843 года. В нём писатель не только показывает способ раскрытия шифра, но и результат, к которому может привести подобная деятельность — нахождение спрятанного сокровища.

Однако, по мнению Дэвида Кана, лучшим описанием применения криптографии является рассказ 1903 года Артура Конан Дойля «Пляшущие человечки». В рассказе великий сыщик Шерлок Холмс сталкивается с разновидностью шифра, который не только прячет смысл написанного, но, используя символы, похожие на детские картинки, скрывает сам факт передачи секретного сообщения. В рассказе герой успешно применяет частотный анализ, а также предположения о структуре и содержании открытых сообщений для разгадывания шифра

В настоящее время для защиты конфиденциальной информации используются электронные шифровальные устройства. Важной характеристикой таких устройств является не только надежность реализуемого шифра, но и высокая скорость осуществления процессов шифрования и расшифрования.

Современная молодежь при кодировании использует обычный телефон. Ha рисунке вы видите панель телефона. С помощью цифр зашифровано слово. Чтобы расшифровать его, нужно вместо каждой цифры написать одну из букв соответствующей клавиши.

 

3. Шифры замены

   Наиболее известными и  часто используемыми шифрами  являются шифры замены. Они характеризуются  тем, что отдельные части сообщения  (буквы, слово …) заменяются на какие-либо другие буквы, числа, символы и т.д. При этом замена осуществляется так, чтобы потом по шифрованному сообщению можно было однозначно восстановить передаваемое сообщение. Пусть, например, зашифровывается сообщение на русском языке и при этом замене подлежит каждая буква сообщения. Формально в этом случае шифр замены можно описать следующим образом. Для каждой буквы α исходного алфавита строится некоторое множество символов М_α так, что множество М_α  и М_β   попарно не пересекаются при α ≠ β, то есть любые два различных множества не содержат одинаковых элементов. Множество М_α называется множеством шифр – обозначений для буквы α исходного алфавита.

Таблица	а	б	в	…	я	(1)
	Ма	Мб	Мв	…	Мя

 

 

 
 

является ключом шифра замены. Зная её, можно осуществить как зашифрование, так и расшифрование. При зашифровании каждая буква α открытого сообщения начиная с первой заменяется любым символом из множества М_α. Если  в сообщении содержится несколько одинаковых букв, то каждая из них заменяется на любой символ из М_α.  За счет этого с помощью одного ключа (1) можно получить различные варианты зашифрованного сообщения для одного и того же открытого сообщения. Например, если ключом является таблица.

а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к	л	м	н	о	п	р
21	37	14	22	01	24	62	73	46	23	12	08	27	53	35	04
40	26	63	47	31	83	88	30	02	91	72	32	77	68	60	44
10	03	71	82	15	70	11	55	90	69	38	61	54	09	84	45

 

с	т	у	ф	х	ц	ч	ш	щ	ъ	ы	ь	э	ю	я
20	13	59	25	75	43	19	29	06	65	74	48	36	28	16
52	39	07	49	33	85	58	80	50	34	17	56	78	64	41
89	67	93	76	18	51	87	66	81	92	42	79	86	05	57

 

- то сообщение  «я знаком с шифрами замены» может быть зашифровано, например, любым из следующих способов:

 

16    55     54    10    69    09    61    89    29     90    49    44    10     08    02    73    21     32    83    54    74

41    55    77     10    23    68    08    20    66     90    76    44    21     61    90    55    21      61    83    54    42

57    30    27     10    91    68    32    20    80     02    49    45    40     32    46    55    40      08    83    27    42

Так как множество М_а, М_б, М_в, …, М_я  попарно не пересекаются, то по каждому символу шифрованного сообщения можно однозначно определить, какому множеству он принадлежит и, следовательно, какую букву открытого сообщения он заменяет. Поэтому расшифрование возможно и открытое сообщение определяется единственным образом. Часто М_α состоит из одного элемента. Например, в романе Ж. Верна «Путешествие к центру Земли» в руки профессора Лиденброка попадает пергамент с рукописью из знаков рунического письма. Каждое множество М_α состоит из одного элемента. Элемент каждого множества из набора символов такого вида:

В рассказе А. Конан Дойля «Пляшущие  человечки» каждый символ изображает пляшущего человечка в самых  различных позах:

На первый взгляд кажется, что чем  хитрее символы, тем труднее вскрыть сообщение, не имея ключа. Это, конечно, не так. Если каждому символу однозначно сопоставить какую – либо букву или число, то легко перейти к зашифрованному сообщению из букв или чисел. В романе Ж. Верна «Путешествие к центру Земли» каждый рунический знак был заменен на соответствующую букву немецкого языка, что облегчило восстановлению открытого сообщения. С точки зрения криптографов, использование различных сложных символов не гарантирует нераскрываемости шифра, однако с буквами и числами работать удобнее. Рассмотрим некоторые примеры шифров замены. Пусть каждое множество М_α состоит из одной буквы. Например:

а

б

в

г

д

е

ж

з

и

к

л

м

н

о

п

р

г

л

ь

п

д

р

а

м

ц

в

э

ъ

х

о

б

н

 

с

т

у

ф

х

ц

ч

ш

щ

ъ

ы

ь

э

ю

я

с

ж

я

и

ю

к

щ

ф

е

у

ы

ч

ш

т

а

(4)

 

Такой шифр называется шифром простой  однобуквенной замены. По ключу (4) удобно проводить зашифрование и расшифрование: при зашифровании каждая буква открытого  текста заменяется на соответствующую  букву из другой строки – а на г  и т.д. При расшифровании, наоборот, г заменяется на а и т.д.  При шифровании и расшифровании надо помнить вторую строчку в (4), то есть ключ.  Запомнить произвольный порядок букв алфавита достаточно сложно. Поэтому всегда пытались придумать какое – либо правило, по которому можно просто восстановить вторую строчку в (4). Одним из первых шифров, известных из истории, был так называемый шифр Цезаря, для которого вторая строка в (4) является последовательностью, записанной в алфавитном порядке, но начинающийся не с буквы а:

а	б	в	…	ь	э	ю	я
г	д	е	…	я	а	б	в	(5)

Задач по использованию шифра Цезаря - запомнить ключ в этом случае просто – надо знать первую букву второй строки (4) (последовательность букв в алфавите предполагается известной). Однако такой шифр обладает большим недостатком. Число различных ключей равно числу букв в алфавите. Перебрав эти варианты, можно однозначно восстановить открытое сообщение, так как при правильном выборе ключа получается осмысленный текст. В других случаях обычно получается нечитаемый текст.

Другим примером шифра замены может  служить лозунговый шифр. Здесь запоминание  ключевой последовательности основано на лозунге – легко запоминаемом слове. Например, выберем слово - лозунг «учебник» и заполним вторую строчку таблицы по следующему правилу. Сначала выписываем слово – лозунг, а затем выписываем в алфавитном порядке буквы исходного алфавита, не вошедшие в слово – лозунг. Вторая строка в (4) примет вид:

у

ч

е

б

н

и

к

а

в

г

д

ж

з

л

м

о

п

р

с

т

ф

х

ц

ш

щ

ъ

ы

ь

э

ю

я