Вадим Гребенников - Європейська криптологія

Повною мірою чудові здібності Порти проявилися при рішенні найбільш важкої проблеми криптоаналізу епохи Відродження – розкритті багатоалфавітних шифрів. Незважаючи на високу оцінку цих шифрів криптоаналітиками того часу, Порта відмовився визнати їхню невразливість і розробив для них методи розкриття. Хоча ці методи не були універсальними, їхня основна цінність складалася в застосованому Портою сміливому підході, що й привів його до успіху.

Для початку Порта спробував прочитати шифротекст, який його сучасниками був зашифрований за допомогою спеціального приладу. Цей прилад складався з двох дисків: внутрішнього нерухомого диска, на який за годинною стрілкою був нанесений алфавіт відкритого тексту, і зовнішнього рухливого диска з низкою вигадливих шифрознаків. Зовнішній диск після зашифрування чергової букви повертався за годинною стрілкою на один крок. Порта помітив, що якщо в якому-небудь слові відкритого тексту три букви підряд стояли в алфавітній послідовності, той самий шифрознак 3-разово повторювався у шифротексті. Це допомогло йому прочитати криптограму.

Потім Порта модифікував розроблений ним метод, щоб дешифрувати іншу багатоалфавітну криптограму, яка була складена згідно з принципом Джовані Белазо. На думку Порти, у криптограмі 3-кратне повторення букви шифротекста сигналізувало про те, що ключем із трьох букв, розташованих в звичайному алфавітному порядку, був зашифрований відкритий текст, у якому було три букви в порядку, протилежному алфавітному. Міркуючи з цього приводу, Порта впритул підійшов до універсального методу розкриття багатоалфавітних шифрів, знайти який він так прагнув:

«Оскільки… між першими трьома „М“ і цими ж трьома буквами, повтореними в 13-му слові, знаходиться 51 буква, я дійду висновку, що ключ повторений три рази, і правильно вважаю, що він містить 17 букв».

Однак Порта так і не скористувався своїм спостереженням. У результаті багатоалфавітний шифр продовжував вважатися надійним протягом трьох наступних століть.

У своїй книзі Порта ввів свою таблицю багатоалфавітного шифрування (див. таблицю).

Шифрування повідомлення здійснювалося за допомогою секретного гасла-пароля, що періодично виписувався над відкритим текстом. Буква гасла визначала алфавіт (заголовні букви першого стовпця), розташована під ключем буква відкритого тексту шукалася у верхньому або нижньому напівалфавіті та замінялася відповідною їй буквою другого напівалфавіту.

Наприклад, якщо як гасло використати слово « UKRAINE », то шифрування слова « UZHGOROD » буде виглядати таким чином:

гасло ...................UKRAINE

відкритий текст …UZHGOROD

шифротекст ………LHQTKLMN

За цей шифр Порту пізніше назвали батьком сучасної криптографії, але у той час цей шифр не знайшов широкого застосування. Причиною цього була необхідність постійно мати при собі вказану таблицю та складність процесу шифрування. Разом з тим, був даний імпульс для появи інших шифрувальних систем (наприклад, Віженера).

Також Порта запропонував шифр простої біграмної заміни з використанням квадратної таблиці зі змішаним алфавітом і паролем. У ньому пари букв (біграми) позначалися одним спеціальними графічними символами. Наприклад, біграма « ЕА » замінялася грецьким символом « Δ », біграма « LF » – символом « Ψ » тощо.

Вони заповнювали квадратну таблицю розміром 20х20, рядки й стовпці якої були занумеровані буквами латинського алфавіту. По суті справи це був той же шифр простої заміни, але на рівні двобуквених сполучень. Криптостійкість при такій заміні порівняно до шифрування по буквах значно підвищувалась.

Французький посол у Римі Блез де Віженер (1523—1596), ознайомившись з криптологічними працями та ідеями Цезаря, Альберті, Тритемія, Белазо й Порта, захопився криптологією. У 1585 році він написав книгу «Трактат про шифри» (фр. Traite des chiffres), де виклав основи криптології. В ній він висловив думку про те, що «усі речі у світі являють собою шифр. Уся природа є просто шифром і таємним листом». Пізніше цю думку повторили і Блез Паскаль, і батько кібернетики Норберт Вінер.

У своєму трактаті Віженер знову повторив ідею Кардано щодо використання «самоключа». Заздалегідь обмовлялася одна ключова буква алфавіта, та перша буква повідомлення шифрувалася за рядком таблиці Тритемія, що відповідав цій букві. Друга буква повідомлення шифрувалась за рядком, що відповідав першій букві шифротексту і так далі.