1. Криптология до ХХ века

За океаном, в Северной Америке, в XVIII веке не было ни «чёрных кабинетов», ни каких-либо криптослужб. Вместе с тем, известно, что американские делегаты во Франции и государственный секретарь во время скандального дела «Икс-Игрэк-Зэт» (англ. X-Y-Z) в 1737 году, связанного с вымогательством французскими должностными лицами денежных «подарков» от американцев, шифровали свою переписку с помощью номенклатора.

В конце XVIII века началась война за независимость США (1775–1783) между королевством Великобритании и роялистами (сторонниками британской короны) с одной стороны и революционерами 13 английских колоний (патриотами) с другой, которые провозгласили свою независимость от Великобритании, как самостоятельное союзное государство. 29 ноября 1775 года патриоты образовали такой государственный орган как Комитет для секретной корреспонденции с друзьями колоний в Великобритании, Ирландии и других частях мира. В конце 1977 года он был реорганизован в Комитет иностранных дел (с 1789 года – Госдепартамент) США.

Повстанцы как могли боролись с английскими шпионами, однако перехватывать криптограммы англичан им удавалось очень мало. И только когда война приближалась к своему завершению, и было захвачено достаточное количество шифрованных сообщений, были организованы «разовые группы» по дешифровке. В одну из таких групп входил будущий вице-президент США Элбридж Джерри (Elbridge Gerry). Главным направлением работы этих групп было выявление английских шпионов и дешифровка переписки английских войск. Большинство криптограмм было дешифровано Джеймсом Ловеллем (James Lovell) (1737–1814), которого можно по праву назвать «отцом» американского криптоанализа.

В 1777 году Ловель был избран депутатом Конгресса, членом Комитета иностранных дел и вскоре стал известен благодаря своему усердию и трудолюбию. Одной из первых обязанностей Ловелля была расшифровка писем Чарльза Дюма (Charles Dumas), американского дипломата, который жил в Нидерландах и позже представлял интересы США в Европе. Именно Дюма изобрел первый дипломатический шифр Континентального Конгресса, который использовался американским дипломатом во Франции Бенджамином Франклином для переписки с агентами в Европе.

Осенью 1781 года американский командующий на юге Натаниэль Грин (Nathanael Greene) направил Конгрессу несколько перехваченных английских криптограмм, которые в его штабе никто не мог прочитать, добавив их к своему общему сообщению. Эта шифрованная английская корреспонденция оказалась перепиской между заместителем главнокомандующего английских войск в Америке Чарльзом Корнуолисом (Charles Cornwallis) и его подчинёнными.

Сообщение Грина было зачитано в Конгрессе 17 сентября. Четырьмя днями позже Ловель расшифровал приложения к сообщению. К сожалению, из-за быстрого развития событий добытая им информация не принесла много пользы. Но найденные Ловелем ключи могли пригодиться когда-нибудь в будущем. В своих письмах Джорджу Вашингтону (George Washington) он написал: «Не исключено, что противник намеревается и дальше зашифровывать свою переписку… Если это так, то Ваше превосходительство, возможно, пожелает извлечь для себя пользу, дав вашему секретарю указание снять копию ключей и замечаний, которые я через Вас направляю…»

Более проницательным Ловель быть не мог. Раскрытый им шифр действительно служил также и для связи между Чарльзом Корнуолисом и генералом Генри Клинтоном (Henry Clinton), который находился в Нью-Йорке. В то время Корнуолис отступил к Йорк-тауну, чтобы дождаться подкреплений от Клинтона. Кстати, Клинтон зашифровывал свои сообщения, используя номенклатор, алфавитную таблицу, ряд замен и решётку.

Но Вашингтон с 16-тысячным войском окружил город, а французский адмирал граф де Грасс (François Joseph Paul de Grasse) с 24 кораблями заблокировал помощь англичанам с моря. 6 октября Вашингтон написал Ловеллю: «Мой секретарь снял копии с шифров и с помощью одного из алфавитов сумел расшифровать параграф недавно перехваченного письма лорда Корнуолиса сэру Клинтону». Эта информация помогла Вашингтону оценить реальное состояние дел в английском лагере.

Между тем для связи с Корнуолисом Клинтон снарядил два небольших судна, которые он отправил из Нью-Йорка 26 сентября и 3 октября. Однако они были захвачены повстанцами. При этом одно из них прибило к берегу, где англичанин, который вез пачку шифрованных депеш, спрятал их под большим камнем, прежде чем его захватили в плен. Потом, как сказал один из очевидцев, «в результате непродолжительной беседы, пообещав прощение», повстанцы уговорили англичанина отдать спрятанные депеши.

Ловель получил эти депеши 14 октября и сразу приступил к делу. Успех не заставил себя долго ждать, потому что он выяснил, что депеши были зашифрованы тем же шифром, что и другая переписка Корнуолиса. Через пять дней после того, как Ловель закончил дешифровку, Корнуолис капитулировал.

Но победа повстанцев была не совсем полной. Вашингтон понял это, когда на следующий день наконец получил от Ловелля копии дешифрованных депеш. Не теряя ни минуты, Вашингтон переправил их де Грассу, корабли которого должны были помешать попытке предоставления помощи Корнуолису Грейвсом и Клинтоном. Будучи предупреждённым, французский адмирал обстоятельно подготовился к нападению англичан. 30 октября он заставил английский флот отступить и тем самым приблизил окончательную победу американцев в войне за независимость.

Позже Ловель изобрёл собственный многоалфавитный шифр. Этот шифр активно использовался Ловелем в его переписке. Однако, как выяснилось позже, шифр стал известен тем, что постоянно запутывал корреспондентов Ловелля. В его шифре корреспонденты формировали таблицу замен из согласованного ключевого слова.

Сначала в столбец записывались числа от 1 до 27, потом рядом с ним записывался столбец из 27 букв алфавита (A-Z и &), начиная с первой буквы ключевого слова. Потом записывался аналогичный столбец, начинавшийся со второй буквы ключевого слова, и т. д. При шифровании столбцы использовались по очереди, и каждая буква шифровалась числом. Однако если при шифровании допускалась ошибка, то есть, например, один столбец использовался дважды подряд, процесс дешифровки сразу же запутывался.

В целом, эффективность дешифровки повстанцев оказывалась достаточно высокой благодаря тому, что английские шифры и ключи не менялись длительное время. Кроме того, сеть шифрованной связи Англии в США имела существенный недостаток: все командиры воинских подразделений использовали для связи между собой и Лондоном те же шифры и ключи. В этих условиях дешифровка сообщений одного из абонентов приводила к компрометации переписки всех абонентов сети. В результате американцам удавалось получать информацию, достаточно важную для проведения своих военных операций.

Посланец США во Франции, член Комитета иностранных дел, учёный, дипломат и философ Бенджамин Франклин (Benjamin Franklin) (1706-90) для связи с Конгрессом разработал свой собственный шифр многозначной замены. Интересен был сам способ составления шифра. Он взял отрезок французского текста (682 буквы), пронумеровал в нём знаки и каждой букве латинского алфавита прибавил множество обозначений (чисел) в пронумерованном тексте. При шифровании каждая буква заменялась на произвольно выбранное число из множества обозначений.

В современном понимании он использовал шифр пропорциональной замены, в котором количество возможных шифробозначений пропорционально частоте повторяемости букв в открытом тексте. При использовании такого шифра знаки зашифрованного текста появлялись приблизительно с одинаковой частотой. Разработав собственный шифр пропорциональной замены, Франклин воспроизвёл идею шифра, предложенного Габриэлем де Лавинда ещё в XV веке.

К сожалению для американцев, один из помощников Франклина – генеральный секретарь американской миссии во Франции Эдуард Банкрофт (Edward Bancroft) – был английским шпионом. В результате Франклин часто отправлял в Америку дезинформацию, предоставленную ему Банкрофтом. Другой помощник Франклина, Артур Ли (Arthur Lee), пользовался своеобразным книжным шифром. Открытый текст шифровался не по буквам, а по словам. Ключом шифра был заранее выбранный словарь, а все слова заменялись на соответствующие номера страниц и слов на странице. Однако этот шифр оказался достаточно неудобным в применении.

В 1779 году конгрессмен и офицер континентальной армии Бенджамин Толмадж (Benjamin Tallmadge) (1754–1835) разработал для связи с Вашингтоном номенклатор, который состоял из одного раздела и 760 элементов. Для этого он использовал наиболее употребляемые слова из «Нового орфографического словаря» Джона Энтика (John Entick). Выписав в столбец выбранные слова, Толмадж присвоил каждому из них определённое число, а географические названия и имена людей поместил в отдельный раздел. Слова в номенклаторе были расположены в буквенно-цифровой последовательности, а кроме того, номенклатор содержал также перемешанный алфавит для кодирования слов и чисел, не вошедших в список.

В 1781 году Секретарь иностранных дел США Роберт Ливингстон (Robert Livingston) (1746–1813) разработал номенклатор, который содержал упорядоченную по алфавиту группу слов и слогов на одной стороне и числа от 1 до 1700 на другой. Воспользовавшись системой Ливингстона, будущие госсекретарь и президент США Томас Джефферсон (Thomas Jefferson) (1743–1826) и Джеймс Мэдисон (James Madison) (1751–1836) разработали свою собственную систему защиты переписки. Она оказалась удобнее, поскольку позволяла вставлять буквы или числа в открытый текст при любых выбранных отправителем и адресатом кодовых комбинациях.

Кроме того, Мэдисон как член вирджинской делегации на Континентальном конгрессе пользовался номенклатором, состоявшим приблизительно из 846 элементов, чтобы отправлять частные письма губернатору штата Вирджиния Бенджамину Гарисону (Benjamin Harrison). Его система состояла из перечня чисел, букв, слогов и географических названий, таких как Вена и т. п.

С 1801 года Мэдисон, состоя в должности госсекретаря США, для переписки с Ливингстоном, который в то время был послом во Франции, пользовался номенклатором, состоявшим из 1700 элементов. С 1803 года Мэдисон переписывался со своими представителями Ливингстоном и Джеймсом Монро (James Monroe) уже новым кодом, получившим название «шифр Монро». Хотя эта система была названа шифром, она имела все свойства номенклатора, 1600 элементов которого были расположены в алфавитном порядке.

В 1790-х годах американская криптология обогатилась замечательным изобретением. Его автором был государственный деятель, первый госсекретарь, а затем и президент США Томас Джефферсон (Thomas Jefferson). Свою систему шифрования он назвал «дисковым шифром». Этот шифр реализовывался с помощью специального устройства, впоследствии названным «шифратором Джефферсона». Конструкция шифратора может быть кратко описана таким образом.

Деревянный цилиндр разрезался на 36 дисков (в принципе, общее количество дисков может быть и другим). Эти диски насаживались на одну общую ось так, чтобы они могли независимо вращаться на ней. На окружности каждого из дисков выписывались все буквы английского алфавита в произвольном порядке. Порядок следования букв на разных дисках был различным. На поверхности цилиндра выделялась линия, параллельная его оси.

При шифровании открытый текст разбивался на группы по 36 знаков, затем первая буква группы фиксировалась положением первого диска по выделенной линии, вторая – положением второго диска и т. д. Шифрованный текст получался путём считывания последовательности букв по любой параллельно выделенной линии.

Обратный процесс осуществлялся на аналогичном шифраторе: полученный шифротекст выписывался путём поворота дисков по выделенной линии, а открытый текст отыскивался среди параллельных ей линий путём прочтения возможного осмысленного варианта. Хотя теоретически этот метод позволял допустить появление разных вариантов открытого сообщения, но как показал накопленный к тому времени опыт, это было маловероятно: осмысленный текст читался только по одной из возможных линий.