Секреты криптографии

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа сельского поселения «Село Лончаково»

Бикинского муниципального района

Хабаровского края

Проектно-исследовательская работа

Тема: Секреты криптографии

Выполнил: Кирилюк Ян,

ученик 5 класса

Руководитель: Скокова

Оксана Владимировна,

учитель информатики

с. Лончаково, 2017

Введение 3

Глава 1. Немного истории криптографии 5

Глава 2. Виды криптографии 7

1.1. Автомобильный номер 7

1.2. Нет повести печальнее на свете 8

1.3. Любовь в шифре 11

1.4. Трацом 14

1.5. Шерлок Холмс 15

1.6. Christie for Christmas 23

1.7. Усовершенствование шифров 26

Заключение 28

Список источников и использованной литературы 29

До наших дней дошла знаменитая фраза: «Кто владеет информацией, тот владеет миром». 

Шифрование – один из способов сохранения конфиденциальности информации. Шифры используются везде: от начала тайной переписки до изобретения новых программ. Ведь шифр – это не только способ «маскировки» текста, но и способ написания программ. Популяризировать научные знания в области защиты информации и выявлять у школьников творческие способности и интерес к научной деятельности, их профессиональную ориентацию на разработку и использование современных информационно-коммуникационных технологий и решений в сфере информационной грамотности и безопасности, в том числе и компьютерной – вот один из современных образовательных вопросов.

Актуальность данной темы в том, что во все времена люди пытались скрыть ту или иную информацию от других. По мере развития цивилизации информации становилось всё больше, а необходимость её скрывать всё важнее и труднее. Всегда существовала совершенно секретная информация, которая могла бы привести к необратимым последствиям, будь она обнародована.

Гипотеза - шифрование информации интересно и в современное время, при этом идет развитие и усовершенствование старинных простых шифров.

Цель работы: Исследование развития криптографии и способов применения шифров в деятельности человека.

Задачи:

• познакомиться с несколькими видами шифров, способами шифровки и дешифровки;

• научиться использовать их на практике;

• создать собственный шифр;

• популяризировать знания о криптографии среди школьников.

Предметом моего исследования является криптография, объектом – виды простых шифров.

Методы исследования: поисковый метод, анализ и синтез.

В теории криптографии существует несколько задач. В данной работе рассмотрим только одну и, на мой взгляд, самую главную - обеспечение конфиденциальности – это решение проблемы защиты информации от ознакомления с её содержанием со стороны лиц, не имеющих права доступа к ней.

Древнейшим зашифрованным сообщением, дошедшим до нас, признана надпись, вырезанная на гробнице знатного человека по имени Хнумхотем, князя Хебену, носившего также титул «начальник Востока», примерно в 1900 году до нашей эры в древнеегипетском городе Менат-Хуфу на берегу Нила. Применённая писцом система «тайнописи основывалась на изменении начертания отдельных (не всех) иероглифов. Поэтому вырезанная в камне надпись не была тайнописью в полном понимании этого слова и не является полноценным шифром писец всего лишь попытался придать ей больше важности. По египетским верованиям, тот кто читал надпись на гробнице, способствовал вечной загробной жизни усопшего. Фактически это была головоломка, требующая большего времени, нежели чтение простого текста, заставляющая задуматься, и вызывающая у прохожего желания разгадать скрытый смысл.

Но постепенно многие записи начинают преследовать и другую, важную для криптографии цель – секретность.

Во все времена люди пытались скрыть ту или иную информацию от других. По мере развития цивилизации информации становилось всё больше, а необходимость её скрывать всё важнее и труднее.

Так и появилась криптография – наука о методах преобразования (шифрования) информации с целью её защиты от незаконных пользователей. Термин «криптография» происходит от двух греческих слов: «криптос» - тайна и «графейн» - писать, и означает тайнопись. Для тайнописи используется шифр – способ, метод преобразования информации с целью её защиты от незаконных пользователей.

Шифры имеют большую историю. Долгое время занятие криптографией было уделом чудаков-одиночек. Они придумывали разные шифры. До наших дней дошли знаменитые шифры замены, шифры перестановки или их сочетания, например, шифр «Сциталь», шифр Цезаря, «тарабарская грамота» и решетка Кардано и другие.

Самые важные составляющие любого шифра – это

• общее правило, по которому преобразуется исходный текст (алгоритм шифра);

• конкретная особенность именно этой серии шифрованных сообщений (так называемый ключ)

Итак, понятно, что самый главный секрет шифра - это его ключ. Даже если тип шифра известен, но ключа к нему нет, то для того, чтобы прочитать текст, надо изрядно потрудиться. Это верно и для таких простых шифров, как «Сциталь», тем более это верно для современных, гораздо более сложных шифров.

Новые алгоритмы шифрования удаётся придумать не очень часто, поэтому опытным взломщикам шифров (так иногда называют криптоаналитиков) нередко удаётся по различным признакам угадать тип шифра, с которым они борются, но без знания ключа прочесть хороший шифр исключительно трудно.

Таким образом, секретность ключа, его недоступность для посторонних, главное условие сохранения в тайне шифрованных сообщений. В то же время, ключ должен быть у всех участников тайной переписки, значит, прежде чем начать переписываться, они должны обменяться ключами. В это состоит едва ли не самая главная угроза, ведь охотники за чужими секретами прежде всего пытаются раздобыть ключ, а это проще всего сделать в момент его передачи.

1. Автомобильный номер

В наше время люди начали зашифровывать свои имена на автомобильных номерах. Особенно широкое распространении мода на «личные» номера получила в Европе и США. Хоть какое-то развлечение в пробках! Стоишь и от нечего делать разгадываешь номер-ребус впереди идущей машины: как зовут владельца, кто он по профессии. Но почему же не написать свое имя просто, без всяких загадок?

Так как уникальный номер, например, с именем «Игорь», может быть только один, то всем остальным Игорям приходится действовать подобно упомянутому выше древнеегипетскому писцу: изменять начертания отдельных (или всех) букв.

Попробуем разгадать некоторые такие номера. Они не выдуманы и принадлежат реальным людям.

ALE55IA. Здесь все ясно: 5 очень похожа по начертанию на букву S, то есть зашифровано было имя Alessia (Алеся).

A8RAM. На какую букву похожа 8? Очевидно, что на две буквы О! Если серьезнее, то на латинскую B. Ответ – Abram (Абрам).

Внимательнее посмотрим на следующий европейский номер ART 157E. Что 5 – это S, мы уже знаем, а 1 (единица), может быть, латинское L? Получили ART LS7E. Что-то не так. Тогда I? Ответ становится очевиден: ARTIS7E – это artistе. Владелец машины решил указать, что он человек творческой профессии.

А вот еще один профессиональный номер – D34 LER. Здесь чуть сложнее: 3 – это зеркальное отражение чуть измененной графически буквы Е. А на что похожа в английском языке цифра 4? Посмотрим еще раз на номер: DE4 LER – и ответ ясно виден. Дилер.

А вот любитель напитка богов, нектара – NEC74R.

И последний, самый сложный номер – PI4 NER. Многие наверняка предположили, что это пионер. Но, увы, по-английски это слово пишется через О и с двумя буквами Е – pioneer. А может, владелец намекает, что его автомобиль PI4 NER (planer) летит как самолет или планер? Но самолет по-английски airplane, планер – glider (ох уж эти ложные друзья переводчика!). Или автомобилист подчеркивал, что он чертежник (англ. planner), решив, однако, не писать дважды букву N? В англо-русском словаре находим, что planer – строгальщик, рубанщик; уст. рубанок, фуганок. То есть владелец данного автомобиля, как и артист или дилер, указал свою рабочую профессию рубанщика.

1. Нет повести печальнее на свете

В XIX веке, почти два столетия спустя после смерти Уильяма Шекспира (1564–1616), англичане начали сомневаться в авторстве созданных им произведений (и продолжают сомневаться до сих пор). Антистратфордианцы выискивали любое малейшее обстоятельство, свидетельствующее против авторства Шекспира. Так, в лагерь своих сторонников они зачислили и писателя Чарльза Диккенса, который считается величайшим творцом характера в английской художественной литературе после Шекспира: «Это большое утешение, как мне думается, что так мало известно о поэте. Жизнь Шекспира – это какая-то прекрасная тайна, и я каждый день трепещу, что она окажется открытой). В особенности же противники драматурга любили цитировать последнее предложение из вышеуказанной цитаты. При этом игнорировались другие его слова по поводу авторства Шекспира, например: «Начавшаяся с тех пор спекуляция его великим именем потерпела крах, и я теперь искренне желал бы, чтобы это славное имя оставили в покое». Диккенс даже иронизирует, что братство противников «сомнительной личности, именуемой Шекспиром», надо «снабдить таким шифром, что ни одна душа на свете не сможет в нем разобраться» и их пасквили, таким образом, никто не сможет прочесть.

Обратим особое внимание на слова о шифре, в котором «ни одна душа на свете не сможет разобраться». Это прямой намек на Фрэнсиса Бэкона, которому нередко приписывали авторство пьес Шекспира. Не будем сейчас касаться всех причин, по которым англичане отказывают в авторстве Шекспиру, но одна из них – сомнение в том, что простой «малограмотный» актер из провинции мог так тонко знать высший свет, обладать таким обширным словарным запасом, немыслимым для человека его круга. Поэтому-то выбор и пал на одного из образованнейших людей того времени – философа, политика, аристократа Бэкона, который к тому же изобрел шифр, использующий малозначительные отличия двух шрифтов.

Один из самых сильных доводов бэконианцев в пользу авторства лорда-канцлера – место из шекспировской «Бури» (The Tempest; акт I, сцена 2), в котором героиня пьесы Миранда произносит слова:

You have often

Begun to tell me what I am, but stopp’d

And left me to a bootless inquisition,

Concluding ‘Stay: not yet.

Выделенные буквы BACon, по мнению сторонников Бэкона, – это тайная подпись настоящего автора пьесы, который использовал псевдоним, чтобы защитить себя от позорного клейма литератора – занятия, недостойного вельможи. Кроме того, Бэкон якобы старался избежать преследований со стороны властей за пропаганду республиканской формы правления.

Барон Веруламский и виконт Сент-Олбанский Фрэнсис Бэкон завещал похоронить себя в церкви Святого Михаила в Сент-Олбансе. Шекспир был захоронен в церкви Святой Троицы родного города Стратфорда. На надгробиях обоих есть эпитафии.

У Бэкона эпитафия, написанная на латыни, в переводе гласит:

Некогда так сидел Фрэнсис Бэкон, барон

Веруламский, виконт Сент-Олбанский,

Известный более славными титулами –

«Светоч Науки» и «Закон Красноречия».

После того как постиг Мудрость Природы

И секреты Гражданской Жизни,

Он исполнил предначертание Природы

В год Господа нашего 1626 в возрасте 66 лет.

Да возвратится все к первоначальным элементам!

Его секретарь и друг Фома Меотис поставил Бэкону памятник из белого мрамора: сидящий в кресле философ погружен в размышления. Внизу эпитафии можно прочесть подпись: «В память такого великого человека воздвиг этот монумент Фома Меотис, исполняя долг того, кто пережил, проникнутый восторгом к пережитому».

На более скромном надгробии Шекспира (рис.1) стихотворная эпитафия написана на английском языке.

На современном английском она звучит так:

Good friend, for Jesus’ sake forbear,

To dig the dust enclosed here.

Blessed be the man that spares these stones,

And cursed be he that moves my bones.

Присмотримся к оригиналу внимательнее. Обратите внимание на орфографию, принятую во времена Шекспира.

Рисунок 1 – надгробие Шекспира

Лигатура   обозначала тогда the, а  – thy, которое позднее трансформировалось в that. Также, присмотревшись, можно заметить менее очевидные лигатуры в словах the, heare, thes во второй и третьей строках.

В 1887 году некий Хью Блэк (Hugh Black) счел, что в этой надписи есть два вида шрифта, как в шифре Бэкона. Приняв буквы одного за 0, а другого – за 1, и посчитав некоторые лигатуры за одну букву, он применил к полученной последовательности цифр шифр Бэкона и получил следующий текст:

saehrbayeeprftaxarawar.

После чего Блэк графически разделил его следующим образом:

saehr

baye || ep

rfta || xa

rawar.

Далее он немного перегруппировал буквы и получил текст, разделенный уже на две части:

saehrepxa || bayerftarawar.

Как видим, результатом стали две анаграммы, решение которых – Shaxpeare и Fra Ва wrt ear ay. Первая часть, очевидно, означает «Шекспир», а вторая была истолкована верным бэконианцем как Francis Bacon wrote Shakespeare’s plays («Фрэнсис Бэкон написал шекспировские пьесы»).

1. Любовь в шифре

Девчонка гадает у быстрой реки,

Ромашки лучистые губит.

И, словно снежинки, летят лепестки:

Любит? Не любит? Любит!

Ты правду всю знаешь, цветок полевой,

Иль это придумали люди?

За все отвечаешь своей головой:

Любит? Не любит? Любит!

(В. Рождественский)

Язык цветов (флюрографика) пришел к нам с утонченного Востока, где он использовался для выражения чувств в тех случаях, когда о них нельзя было сказать открыто. Так, красный мак означал удовольствие; бледно-желтый нарцисс – кротость и смирение, а также безответную любовь; белая лилия была символом невинности и чистоты.

Сами по себе цветы не скрывали текст послания. Любой посвященный в этот тайный язык мог его прочесть (рис. 2). Но букеты цветов также могли использоваться при скрытой передаче иного рода информации путем сохранения в тайне самого факта передачи. В годы Второй мировой войны цензура США, стремясь перекрыть максимальное число стеганографических каналов связи, категорически запретила отправление по почте целого ряда сообщений. Так, невинная телеграмма, направленная в обычный магазин цветов: «Вручите в субботу моей жене три белые орхидеи» – была настолько удобной для передачи и сокрытия секретной информации, что цензура была вынуждена запретить указывать в подобных телеграммах названия цветов и день вручения.

Рисунок 2 – язык цветов

Знала о возможности использования цветов в стеганографии и королева детектива Агата Кристи. В рассказе «Цветы смерти» мы можем прочесть: «Миссис Бентри протянула руку и взяла проспект. Открыв его, она не без удовольствия прочла вслух: “Ульрих Шпат. Чистая линия. Удивительно красивый цветок на длинном прочном стебле. Замечательно украшает сад и хорошо срезается. Брайан Джексон. Похожий на хризантему цветок краснокирпичного цвета. Енох Перри. Блестящий красный, очень декоративный. Йорк – знаменитый долго цветущий оранжево-красный тюльпан”. “Из начальных букв названий этих цветов складывается слово “убей”», – пояснила мисс Марпл».

Лепестки цветков издревле служили также и для гадания. На Руси с давних пор гадали на ромашке – любит, не любит… В Древней Греции на любовь гадали с помощью цветка, который так и называли – «любовный шпион». Девушки обрывали его лепестки, положив их на образованный согнутыми большим и указательным пальцами левой руки круг, ударяли по нему ладонью и по силе хлопка определяли, как сильно влюблен в них молодой человек.

Ниже приведена таблица (табл.1), в которой указано современное название цветка и старинное, которое использовалось различными народами в далеком прошлом. Но слова во втором столбце перемешаны! Можно проверить свою интуицию, разгадать «код» цветка, расставив все по своим местам. Разоблачить любовного шпиона!

Таблица 1 - Название цветов

На Руси «любовную гадалку» ромашку ранее именовали романовой травой, а в старинном рукописном травнике кувшинка (водяная лилия) называется одолень-травой, с помощью которой можно было одолеть любую нечисть.

Название прекрасному пиону дал древнегреческий бог целителей Пеан, его название означает «врачующий, целебный».

Ну а «любовным шпионом» в Древней Греции был красный мак.

1. Трацом

Кто такой или что такое Трацом?»

Приведу стихотворное начало письма Трацома своей матери:

Матушка родная!

Я масло обожаю.

Господь нас так блюдет,

Что хворь нас не берет.

Объехали весь свет,

А денег нет как нет.

Но мы не унываем,

Соплей не подтираем.

И так далее, а в конце письма такая же шутливая и ду­рашливая подпись «Адье, Мамма, Ваш верный ребенок ше­лудивый с пеленок Трацом». Как уже становится ясно, Трацом — это простенькая анаграмма. Если прочитать ее наоборот, то сразу станет ясно, что процитированное письмо написал Вольфганг Амадей Моцарт.

Моцарт вообще был большим шутником. Вот пример его излюбленных «грамматических» шуток из письма, адре­сованного его кузине Марии Анне Текле Моцарт:

«Только не забудьте сочинить Мюнхен для сонаты, ибо если что-то сделал, то нужно это и пообещать, надо всегда быть словом своего господина».

Здесь Моцарт, играя словами, «переворачивает» их.

Моцарты в частной переписке нередко использовали семейный шифр, чтобы защититься от цензуры, а так­же от «наушников», если посланные письма попадут «не в те руки».

Вот что Вольфганг Амадей написал своей любимой се­стре Наннерль:

«Надеюсь, вы были у госпожи кстсрхю хы хжл знмлтл. Прошу вас лоеф ххфдфтл ел передать ей ст алия пскесн. На­деюсь и совершенно не сомневаюсь, что вы чувствуете себя хорошо».

После расшифровки получаем (здесь и ниже в угловых скобках стоят зашифрованные слова): «Надеюсь, вы были у госпожи . Прошу вас передать ей . Надеюсь и совер­шенно не сомневаюсь, что вы чувствуете себя хорошо».

Как видим, это шифр простой замены, который сво­дится к тому, что одна буква алфавита заменяется другой. К тому же в целях лучшего запоминания шифр замены облегчен тем, что буквы взаимно однозначно переходят друг в друга. Например, «а» переходит в «м», «е» — в «л», «и» — в «ф», «о» — в «с» и наоборот. Единственное ис­ключение — это буква «х», которая переходит в две бук­вы — «в» и «у» (и наоборот). Шифр, правда, осложнялся тем, что не все буквы в слове были зашифрованы. Подчас сам получатель письма не мог полностью его дешифровать. Так, отец Моцарта однажды не сумел расшифровать фами­лию некоего «наушника», указанного в одном из предыду­щих писем. Вольфганг был вынужден открытым текстом пояснить отцу: «Хочу ответить на ваши вопросы. Г-н фон Азее — это г-н фон Молль».

1. Шерлок Холмс

Помните, в советском цикле телефильмов «Приключения Шерлока Холмса и доктора Ватсона» была оригинальная заставка? На множество букв, бессмысленно разбросанных по экрану, накладывалась трафаретка, и появлялся осмыс­ленный текст титров (рис. 3).

Рисунок 3 –заставка фильма «Приключения Шерлока Холмса и доктора Ватсона»

Что ж, воспользуемся и мы этим стилем в качестве «за­ставки» нашего этюда. Как видим, буквы у нас не хаотично расположены и вполне складываются в осмысленный текст. Но, как и в фильме, нам понадобится трафаретка, чтобы дешифровать название одного из рассказов о гениальном сыщике, который положен в основу данного этюда. Такая трафаретка в криптографии называется решеткой Карда­но (табл. 2) — по имени придумавшего ее итальянского ученого Джероламо Кардано (1501-1576).

Таблица 2 – решетка Кардано

Попробуем вычленить (побуквенно) из клеточек письма скрытое послание (название нашего рассказа), спрятанное в нем.

Как известно, Шерлок Холмс — начиная уже со свое­го первого дела (рассказ «Глория Скотт»)! — неоднократно проявлял недюжинный талант криптоаналитика. Впрочем, ничего удивительного в этом нет, ведь сам детектив говорил о себе: «Я превосходно знаком со всеми видами тайнописи и сам являюсь автором научного труда, в котором проана­лизировано 160 различных шифров».

Именно такие слова Холмс произносит в одном из луч­ших (по мнению самого Дойла) рассказов о нем. Это будет первой небольшой литературной подсказкой: название имен­но этого рассказа и спрятано в вышеприведенном письме некой Оли.

Вид подобной тайнописи, несомненно, был знаком частному детективу с Бейкер-стрит, 221-6. Замечу, что здесь приведен уже облегченный вариант письма. Ведь из­начально письмо не разлиновано на квадраты: оно пишет­ся на обычном листке бумаги совершенно произвольным образом и маскируется под обычное письмо, что затруд­няет его дешифровку. А тот, кому предназначено послание, зная размеры исходной таблицы, всегда сможет, если это необходимо, переписать письмо в трафаретку. Впрочем, в этом также кроется и очевидная слабость шифра: нужно первоначальный, скрытый текст обрамить другим, откры­тым для всех. Но так как это необходимо сделать в жестких рамках прямоугольной таблицы, задача не так уж и проста. Довольно трудно вписать в таблицу еще один осмыслен­ный текст, если некоторые клеточки уже заняты буквами тайного послания.

Если вдруг нам, как и Шерлоку Холмсу, попадется такое подо­зрительное письмо с не совсем удобочитаемым текстом, то мы вправе заподозрить здесь что-то неладное.

Пришел черед еще одной небольшой подсказки: в письме спрятано и полное имя писателя, создавшего главно­го героя.

А вот и третья, последняя подсказка — необычная записка (рис.4), в которой также зашифровано название нашего рассказа:

Рисунок 4 – записка «Пляшущие человечки»

Уже можно догадаться, что речь пойдет о пляшущих че­ловечках и шифре, связанном с ними. Сам Шерлок Холмс признавался, что «этот шифр для меня совершенная но­вость».

Если вернуться к трафаретке (рис. 5), остается только дать для нее ключ, исходную решетку Кардано, в которую и был вписан скрытый текст:

Рисунок 5 - трафаретка

Накладывая решетку на первоначальное письмо (рис. 6), получаем спрятанный текст послания: «Артур Конан Дойл, “Пляшущие человечки”».

Рисунок 6 – текст послания

Справедливости ради можно отметить, что обычно вначале картонную трафаретку с вырезанными отверстиями накла­дывали на чистый лист бумаги, после чего вписывали в кле­точки тайное сообщение, а уже затем старались подогнать под написанное и весь остальной текст, который выглядел бы невинно для непосвященного.

Способ дешифровки таких посланий довольно ориги­нален. Необязательно даже знать первоначальный вид трафаретки. Достаточно завладеть не­сколькими такими письмами, аккуратно сложить их в стоп­ку и просветить ее лампой. Текст сообщений по листу бумаги будет разбросан из-за особенностей почерка, но некоторые буквы будут явно группироваться в нескольких квадратах, которые и определят исходную трафаретку. «Элементарно, мой дорогой Ватсон!» — сказал бы, наверное, поэтому пово­ду знаменитый сыщик своему другу.

Впрочем, хватит потешек, пора всерьез взяться за рас­следование дела о пляшущих человечках и применить «ме­тод дедукции», столь любимый Холмсом.

Кратко о содержание рассказа. К частному сыщику за помощью обращается некий мистер Хилтон Кьюбит. За год до этого он женился на американ­ке мисс Илей Патрик, а месяц назад его супруга получила письмо с родины, которое смертельно напугало ее. Узнать, что было в письме, мистер Кьюбит не мог: он дал жене обе­щание не спрашивать ее о прошлом, а само письмо было со­жжено миссис Кьюбит сразу после прочтения.

Вскоре возле дома мистера Кьюбита стали появляться рисунки пляшущих человечков. Когда его жена впервые увидела их, то потеряла сознание, а в ее глазах с тех пор по­селился ужас.

Дело человечков кончилось трагично: Хилтон Кьюбит был убит выстрелом прямо в сердце, а его жена после этого попы­талась покончить жизнь самоубийством с помощью револьве­ра: «рана ее была ужасна — кровь залила половину лица».

В итоге пляшущие человечки оказались шифром про­стой замены. Шерлок Холмс, после того как накопилось не­сколько записок, блестяще дешифровал их, потратив на это более двух часов напряженной работы. Затем Холмсом была сфабрикована от имени Илей ответная записка и послана преступнику (адрес которого стал известен благодаря де­шифровке его посланий).

Убийцей и автором рисунков с человечками оказался мистер Аб Слени — бывший жених Илей Патрик, бандит из Чикагской шайки. Она сбежала от него в Англию, но ему удалось разыскать ее. В итоге Аб Слени благодаря Шерлоку Холмсу был пойман и осужден на каторжные работы. Илей Кьюбит выздоровела.

Вернемся теперь к самим запискам. Первая, вторая, третья и пятая записки принадлежат руке преступника Аба Слени, четвертая — миссис Илей Кьюбит; последняя, ше­стая записка специально для поимки преступника написана уже самим Шерлоком Холмсом.

Рисунок 7 – фигурки человечков

Стойкость этого шифра обеспечивалась тем, что окру­жающие воспринимали его не как текст, а как дело рук детей, рисующих фигурки человечков (рис. 7) баловства ради. Холмс заметил, что «цель изобретателя этой системы за­ключалась, очевидно, в том, чтобы скрыть, что эти значки являются письменами, и выдать их за детские рисунки».

Немного отвлечемся от рассказа Дойла. Интересно, что другой английский писатель, Гилберт Кит Честертон, созда­тель детективных рассказов о небезызвестном отце Брауне, сказал о детском шифре: «Однако записка была зашифро­вана, и шифр был очень трудный, ведь его выдумали дети. Странно, да? Самый трудный шифр: “хрю” — это “вечер”, а “шмяк” — “дядя Уильям”, эксперту придется долго кор­петь над их письменами».

Возвращаясь к великому детективу Шерлоку Холмсу, приведем полную дешифровку всех записок, упомянутых в «Пляшущих человечках»:

1. Я здесь. Аб Слени. (А. С.)

2. Илей, я живу у Элриджа. (А. С.)

3. Илей, приходи. (А. С.)

4. Никогда. (И. К.)

5. Илей, готовься к смерти. (А. С.)

6. Приходи немедленно. (Ш. X.)

Если внимательно посмотреть, то можно заметить, что некоторые человечки держат в руке флаг. Вот что по этому поводу говорил сам Шерлок Холмс: «Первая за­писка была так коротка, что дала мне возможность сделать всего одно правдоподобное предположение, оказавшееся впоследствии правильным. Я говорю о флагах. Флаги эти употребляются лишь для того, чтобы отмечать концы от­дельных слов. Больше ничего по первой записке я устано­вить не мог. Мне нужен был свежий материал». Действи­тельно, чтобы дешифровать даже такой простой шифр, имеющегося материала (всего-то пять записок!) явно ма­ловато, но гению Холмса это удалось.

Будучи приверженцем «дедуктивного метода», Дойл подошел к написанию своего рассказа со всей серьезно­стью и постарался, чтобы шифрованный текст, состоящий из пляшущих человечков, соответствовал частотности букв в английском языке. Так, самой распространенной буквой английского языка является буква Е. В первой записке (в ан­глийском оригинале рассказа), состоящей из пятнадцати че­ловечков, четыре человечка-буквы оказались одинаковыми, что дало Холмсу возможность предположить, что эта бук­ва Е (табл. 3). Знание этой буквы, с которой начинается имя главной героини (в русском переводе Илей), помогло ему дешифровать сообщение второй записки, в которой он ожи­дал найти это имя. Таким образом, именно имя Илей стало слабым звеном криптограммы и выступило своеобразной подсказкой для взлома шифра этих посланий.

Таблица 3. Относительная частота букв в английском языке, %

В русском переводе все несколько иначе. Принципы частотного анализа не удалось сохранить на столь малом материале. Так, например, самая распространенная буква русского языка — это буква О. Ее вообще нет в первой за­писке! Имя главной героини пришлось изменить на Илей, да и само количество записок было увеличено на одну. Пе­реводчики, как видим, были вынуждены изрядно попотеть, чтобы донести до нас главную изюминку рассказа — «пля­шущие» криптограммы — и показать на деле процесс их де­шифровки великим сыщиком.

В случае больших текстов, зашифрованных с помощью шифра про­стой замены, необязательно даже владеть самим языком, на котором написан исходный текст! Достаточно знать лишь две вещи: какой язык был использован и каково частотное распределение букв в нем. Конечно, в вышеприведенных криптограммах текста явно маловато. Поэтому приведем еще одну небольшую подсказку. В криптограммах и на род­ном английском языке, и в переводе на русский одинаковые человечки обозначают буквы, которые одинаково пишутся в обоих алфавитах.

Осталось подвести итоги проведенной работы:

1. Am here. Abe Slaney.

2. At Elrige's. Come Elsie.

3. Never.

4. Elsie prepare to meet thy God.

5. Come here at once.

Как видим, имя главной героини было Эльза; и четвертая записка в оригинале звучит несколько иначе, чем в переводе.

Шерлоку Холмсу удалось дешифровать еще несколько криптограмм, но уже в других делах, описанных Джоном Ват­соном.

1. Christie for Christmas

Более полувека английская писательница Агата Кристи, удачно обыгрывая свою фамилию (Christie for Christmas, то есть Кристи к Рождеству), ежегодно делала рождественский подарок своим читателям — выпускала очередной детек­тивный роман.

В развязках своих романов Агата Кристи нередко ис­пользует всем известные факты: некоторые имена могут быть как женскими, так и мужскими; одинаковые умень­шительные имена могут образовываться от первоначально разных полных имен; зеркало не только отражает, но и пе­реворачивает изображение...

В записных книжках писательницы можно найти стра­ницы, на которых она экспериментирует с симметричными английскими буквами: Н, М, A, W, I, О, Т, U, V, Y . В ро­мане «Немой свидетель» (Dumb Witness) брошь с инициала­ми владелицы ТА служит ключом к установлению убийцы. Эркюль Пуаро разгадает этот ребус и поймет, что на самом деле инициалы были АТ, ведь свидетельница видела эту брошь отраженной в зеркале.

В рассказе «Случай с мячиком для собаки», который позже и был переработан в вышеупомянутый роман, Пуаро говорит: «Это напоминание о том, mon ami, что никакими мелочами не следует пренебрегать».

Можно отметить «мелочь» в вышеприведенной строке с симметричными буквами? Там нет буквы X! Писательни­ца не рассматривала ее всерьез, видимо, потому, что англий­ские имена редко начинаются с этой буквы.

Агата Кристи в своих записных книжках оставила нам следующую головоломку:

The quick brown fox jumps over gladly

(«Проворная бурая лиса радостно прыгает»).

Наверняка она рассматривала ее не просто так. Эта фра­за, несомненно, могла бы стать важным ключом к разгадке очередного преступления. Догадайтесь, что в этой фразе не так? Какой намек в ней содержится?

Данная словесная головоломка называется панграммой, или разнобуквицей. При ее составлении необходимо использовать все буквы алфавита; желательно при этом ис­пользовать как можно меньшее их количество. Панграммы находят и практическое применение; так, они используются при проверке передачи текста по линиям связи, а также при подборе шрифтов в дизайне.

В версии Агаты Кристи отсутствует буква z, самая редкая буква английского языка! Возможно, писательница думала использовать данную разнобуквицу как заголовок очередной книги. Ведь она не раз мастерски использовала всевозможные детские стихи и считалочки в названиях своих книг. А можно использовать эту легко запоминающуюся фразу и как бегущий автоключ в шифре Виженера или как тайный алфавит в шифре простой подстановки, когда каждой букве обычного алфавита мы ставим в соответствие букву из тайного алфавита.

В своих произведениях Кристи не раз упоминает раз­личные загадочные шифровки («Глупость мертвеца»; «Цве­ты смерти»). Выше уже упоминалось о шифре цветов - пример из рассказа «Цветы смерти», в котором использованы назва­ния сортов цветов для шифрования.

Давайте посмотрим еще на один забавный ребус (рис. 8) от Ага­ты Кристи, найденный в ее черновиках:

Рисунок 8 – ребус

Надо отгадать, название какого своего литературного про­изведения зашифровала писательница? Вспомним, что Агата Кристи часто использовала для названий своих произведений детские считалки и стихи. Может, это «Раз, два, три, туфлю застегни» (One, Two, Buckle My Shoe)? Как-никак, в начале ребу­са видна цифра три. А может, это буква г в устаревшем напи­сании? Нет, на этот раз Агата Кристи взяла название другого стишка из детского сборника «Сказки матушки Гусыни».

Три слепых мышонка

Бегали сторонкой.

Хозяйка острый нож взяла,

Взмахнула раз,

Взмахнула два.

Отрубила хвостики

Малышам она.

Видели такое?

Ах, какое горе!

Конечно, в ребусе зашифровано название самой попу­лярной пьесы писательницы «Три слепых мышонка» (ра­диопьеса, 1947 год; рассказ, 1948 год; позднее пьеса «Мыше­ловка», 1952 год).

1. Усовершенствование шифров

Все выбранные шифры в состоянии решить только одну из задач – конфиденциальность, так как они сильно устарели и имеют низкую крипто стойкость, необходимо их совершенствовать, но все же они вошли в историю криптографии и не утратили к себе современного интереса.

Криптография обеспечивает сокрытие смысла сообщения с помощью шифрования и открытие его дешифрованием, которые выполняются по специальным криптографическим алгоритмам с помощью ключей у отправителя и получателя. Современные системы шифрования сделали обмен информацией, защищенного от постороннего любопытства, гораздо более простым и дешевым, а значит, и более доступным. Особенно важно это сейчас в эпоху распространения Интернета, электронной почты и мобильной связи. Оставлять все эти огромные потоки информации без защиты просто опасно, а защитить ее традиционными средствами почти невозможно. Сейчас многие лаборатории, которые разрабатывают шифры, сами назначают премии за взлом своих шифров, ведь они продают свою продукцию и кровно заинтересованы в том, чтобы она была достаточно надёжной. Иначе убытки окажутся многократно больше размера премии. Например, фирма «Лаборатория RSA» опубликовала несколько ключей с возрастающими длинами и за взлом каждого следующего ключа назначает премию. За взлом последнего в этой серии шифра с ключом в 617 десятичных знаков назначена премия в 200 000 долларов. В мае 2005 года был вскрыт шифр с 200-значным ключом, причем для этого понадобилось несколько месяцев работы мощных современных компьютеров. Это значит, что пока такие шифры можно считать довольно надёжными, - информация должна быть очень важной и ценной, чтобы кто-то стал добиваться ее такой ценой.

Российские криптографы более 60 лет не уступают своих лидирующих позиций. В интервью "Российской газеты" №3766 от 11 мая 2005 г. один из самых известных в России специалистов в области криптографии Анатолий Клепов рассказал о современной российской шифровальной технике. Сегодня самой современной техникой вооружены не только защитники информации, но и те, кто на нее покушается. Неудивительно, что для возведения надежных защитных барьеров крупному коллективу из высокопрофессиональных специалистов требуется не один год. Можно сказать, что криптография вышла в массы. Ведь уже надо оберегать коммерческие тайны не только фирм и банков, но и отдельной личности.

Недавно появился первый российский криптосмарттелефон (рис. 9). Он обеспечивает криптографическую защиту данных, голосовых сообщений, электронной почты и SMS-сообщений. По такому телефону можно спокойно общаться, не опасаясь, что вас подслушают в течение... сотен лет - такой срок гарантии защиты. Технически это осуществляется следующим образом: во время разговора по криптотелефону, на разговор накладывается "шум" - последовательность цифр, составленных по определенному алгоритму. А на другом конце эта помеха автоматически отсеивается, и собеседник вас слышит. Однако соревнование продолжается, и может быть, мы совсем скоро увидим какие-то неожиданные повороты в этой борьбе. Возможно, кто-то из нас внесет вклад в развитие отечественной криптографии. Существуют вузы, которые готовят специалистов в этой области:

• институт криптографии, связи и информации (ИКСИ) Академии безопасности ФСБ Российской Федерации;

• механико-математический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (МГУ);

• факультет защиты информации Российского государственного гуманитарного университета (РГГУ).

Рисунок 9 – криптосмарттелефон

В ходе выполнения данной работы была изучена литература и другие источники информации. Были рассмотрели основные понятия и отслежены исторические этапы развития криптографии. Был проведен анализ современных шифров и шифров прошлого.

Проанализировав вышеизложенное можно наблюдать, что публичная информация не всегда представляла особую ценность. Но всегда существовала совершенно секретная информация, которая могла бы привести к необратимым последствиям, будь она обнародована. Особенно важно в эпоху распространения Интернета, электронной почты и т.д.

Следовательно, можно сказать, что шифрование интересно и в своевременное время, при этом идет развитие и усовершенствование старинных и простых шифров в более сложные. Гипотезу можно считать доказанной.

Данная работа имеет практическую значимость для людей, увлекающихся криптографией, а также может быть хорошим подспорьем для учителей и учащихся при подготовке к занятиям по информатике.

1. Абдрашитов Б.М. и др. Учитесь мыслить нестандартно: Кн. для учащихся - М.: Просвещение: АО «Учеб. лит.», 1996.

2. Введение в криптографию /Под ред. В.В. Ященко. СПб.: Питер, 2001.

3. Дориченко С., Ященко В. Популярно о криптографии //Математика. - М., 2006 - № 9 - с.38 - 46

4. Ефишев И. И./ Таинственные страницы. Занимательная криптография. // -М.: Манн, Иванов и Фербер 2016

5. Коваль С. От развлечения к знаниям. Математическая смесь. /Пер. с польского О. Унгурян - Wydawnictwa naukowo-techniczne. Warszawa. 1975.

6. Кордемский Б.А., Ахадов А.А. Удивительный мир чисел: (Матем. головоломки и задачи для любознательных): Кн. для учащихся. - М.: Просвещение, 1986.

7. Коровин В. Курская битва: реванш советской разведки. // Диалог. - М.: 1993 - № 5/6 - с. 46 -50

8. Курош А.Г. Курс высшей алгебры. Государственное издательство технико-теоретической литературы. Москва, 1955.

9. Математический клуб «Кенгуру» Выпуск № 14. Шифры и математика. Автор. Н.А. Жарковская. Санкт - Петербург, 2006 г.

10. "Российская газета" - Федеральный выпуск № 3766 от 11 мая 2005 г.

11. Я познаю мир: Детская энциклопедия: Математика/ сост. А.П. Савин, В.В. Станцо, А.Ю. Котова. – М.: ООО «Фирма «Издательство АСТ», 1999.