Знаменитые шифры

Утро 8 февраля 1587 года, замок Фотерингей. Мария Стюарт, королева Шотландии, девятнадцать лет пробывшая в английском плену, поднимается на эшафот. Приговор ей вынесли по письмам. Письма были зашифрованы, и Мария была уверена, что прочесть их не сможет никто. Их прочитал человек, о котором она, скорее всего, даже не слышала.

Это последний урок курса, и в нём не будет нового шифра. Будут истории — пять дел, на которых видно всё, что мы прошли: замена, частоты, коды, книжные ключи, перестановки. Одни из этих шифров решили за неделю, другие ждали десятилетиями, а один так и не прочитан.

Мария Стюарт и заговор Бабингтона

В 1586 году Мария жила под строгим надзором в поместье Чартли. Писем ей не разрешали. Тем больше она обрадовалась, когда нашёлся тайный канал: письма прятали в водонепроницаемом футляре в пробке пивной бочки, которую привозили в поместье. Мария не знала, что канал придумал Фрэнсис Уолсингем, глава тайной службы королевы Елизаветы. Каждое письмо по дороге вскрывали, копировали и запечатывали обратно.

Молодой дворянин Энтони Бабингтон с друзьями задумал освободить Марию, убить Елизавету и посадить Марию на английский трон. В июле 1586 года он изложил план в письме к Марии. Оставалось главное — её согласие. Без него обвинить королеву было не в чем.

Что такое номенклатор

Мария и Бабингтон переписывались номенклатором. Это смесь шифра и кода. Каждой букве соответствует значок — это обычная простая замена, как в уроке о частотном анализе. Но кроме букв в таблице есть значки для целых слов: «и», «королева», «письмо». Есть пустышки — значки, которые ничего не значат и вставлены, чтобы сбить подсчёт. Есть знак «повтори предыдущую букву». У Марии было 23 значка для букв, четыре пустышки, знак удвоения и 36 значков для частых слов.

Письма из бочки попадали к Томасу Фелиппесу, лучшему дешифровальщику Уолсингема. Он знал языки и знал частотный анализ — метод, который мы разбирали во втором уроке: самые частые значки — это самые частые буквы языка. Пустышки и слова-коды мешали, но писем было много. Фелиппес восстановил таблицу целиком.

17 июля 1586 года Мария ответила Бабингтону и одобрила план. Этого было достаточно для приговора. Но Уолсингем хотел имена всех заговорщиков. И Фелиппес сделал то, что возможно только тогда, когда шифр взломан полностью: дописал к письму Марии постскриптум её же шифром — с просьбой назвать имена шести джентльменов, которые возьмутся за дело. Подделку никто не заметил. Заговорщиков арестовали, а Марию судили и казнили.

Телеграмма Циммермана

Январь 1917 года, Первая мировая война идёт третий год. Германия готовится начать неограниченную подводную войну — топить любые суда, включая нейтральные. Это почти наверняка втянет в войну США. Министр иностранных дел Германии Артур Циммерман придумывает ход: предложить Мексике союз. Если Америка вступит в войну, Мексика нападёт на неё и вернёт себе Техас, Нью-Мексико и Аризону.

16 января 1917 года телеграмма с этим предложением ушла немецкому послу в Вашингтоне для передачи в Мехико. Она была зашифрована дипломатическим кодом 0075. Код отличается от шифра: в нём не буквы заменяются буквами, а целые слова и слоги — числами из толстой кодовой книги. «Мексика» — одно число, «союз» — другое.

У Германии не было своего трансатлантического кабеля: британцы перерезали его в первые дни войны. Телеграммы шли по чужим линиям, и британская разведка их перехватывала. В отделе, который называли Комнатой 40, телеграмму взяли в работу дешифровальщики Найджел де Грей и Уильям Монтгомери. Кодовую книгу 0075 к тому времени частично восстановили по другим перехватам, и смысл удалось прочесть.

И тут возникла настоящая проблема. Если отдать текст американцам, немцы поймут, что их коды читают, и сменят их. Британцы нашли выход: добыли копию телеграммы, которую посол передал дальше в Мехико уже более старым кодом. Теперь можно было делать вид, что текст получен в Мексике, а не взломан в Лондоне. В конце февраля телеграмму передали американцам, 1 марта её опубликовали газеты. Многие сочли её подделкой — пока 3 марта Циммерман сам не признал, что телеграмма подлинная. 6 апреля 1917 года США объявили войну Германии.

Шифры Била: клад, которого не было

В 1885 году в Линчбурге, штат Виргиния, вышла брошюра. Она рассказывала, что около 1820 года некий Томас Бил закопал в округе Бедфорд клад: золото, серебро и драгоценности. Бил оставил трактирщику запертый ящик с тремя листами чисел и пропал. Первый лист, по брошюре, описывал место клада, второй — содержимое, третий — имена наследников.

Второй лист издатель брошюры будто бы прочёл. Это книжный шифр: ключом служит текст, который есть у обоих корреспондентов. Слова текста нумеруются, и число означает первую букву слова под этим номером. Для второго листа ключом оказалась Декларация независимости США. Числа превратились в рассказ о том, сколько золота и серебра закопано в округе Бедфорд.

Хороший книжный шифр очень стоек: пока противник не знает книги, числа для него ничего не значат. А у одной буквы десятки разных номеров, поэтому частоты не помогают. Слабость в другом: если книгу угадать, всё читается мгновенно.

Первый и третий листы Била не прочитаны до сих пор — ни Декларацией, ни другими известными текстами. И многое говорит о том, что прочитывать там нечего. Никаких документов о Томасе Биле не нашли. Язык «писем Била» в брошюре подозрительно похож на язык самого издателя. А в 1980 году криптограф Джим Гиллогли заметил странность: если расшифровать первый лист с помощью той же Декларации, получается бессмыслица, но в ней есть длинные куски алфавита по порядку — ABFDEFGHIIJKLMMNOHPP. Случайно так не выходит. Похоже, автор, сочиняя числа, водил пальцем по тексту Декларации подряд. Большинство исследователей считает шифры Била мистификацией, хотя кладоискатели копают в Бедфорде до сих пор.

Зодиак: 408 и 340

В конце 1960-х в районе Сан-Франциско действовал серийный убийца, называвший себя Зодиаком. Он писал в газеты и дразнил полицию шифровками. В конце июля 1969 года три газеты получили по трети шифровки из 408 символов. Через неделю её прочитали — не полиция, а супруги-учителя Дональд и Бетти Харден из Салинаса, увидевшие её в газете.

Шифр оказался омофонной заменой: у частых букв было по несколько разных символов, чтобы сгладить частоты. Это та же идея, что в книжном шифре Била. Хардены пошли от догадки — шпаргалки, как в Блетчли-парке: они предположили, что убийца хвастливо начнёт со слова «I» и часто использует слово «kill». Догадка подтвердилась.

Вторая шифровка, из 340 символов, пришла в ноябре 1969 года — и сопротивлялась 51 год. Её прочитали только в декабре 2020 года: американец Дэвид Оранчак, австралиец Сэм Блейк и бельгиец Ярл Ван Эйке. Оказалось, что к омофонной замене добавлена перестановка: символы нужно читать не по строкам, а по диагонали — сдвигаясь на строку вниз и на два столбца вправо. Пока порядок неверный, частотный анализ видит кашу. Решение нашли, перебрав компьютером сотни тысяч вариантов порядка чтения и оценив каждый по частотам. ФБР подтвердило решение. Сам Зодиак официально так и не установлен.

Криптос: загадка во дворе ЦРУ

В ноябре 1990 года у штаб-квартиры ЦРУ в Лэнгли установили скульптуру Джима Санборна «Криптос» — изогнутый медный лист с прорезанными буквами, около 870 знаков. Санборн консультировался с бывшим руководителем криптографической службы ЦРУ. Текст состоит из четырёх частей: K1, K2, K3, K4.

Первые три части прочитаны в 1990-х. Публично решение опубликовал программист Джим Гиллогли в 1999 году; позже выяснилось, что аналитики ЦРУ и АНБ прочли их ещё раньше. K1 и K2 — шифр Виженера с перемешанным алфавитом, ключи PALIMPSEST и ABSCISSA. K3 — перестановка; в ней пересказан дневник археолога Говарда Картера о вскрытии гробницы Тутанхамона. В тексте Санборн оставил намеренные опечатки, которые сами стали подсказками.

Четвёртая часть, K4, — 97 знаков — остаётся самой знаменитой нерешённой шифровкой в мире: метод её расшифровки публично не показан. Санборн давал подсказки: в 2010 году он сообщил, что знаки 64–69 означают BERLIN, в 2014-м — что следующие пять означают CLOCK. Тысячи любителей пробуют до сих пор. Если хотите присоединиться — определитель шифров и Виженер вам в помощь, но готовьтесь к долгой работе.

Что взять с собой

• Номенклатор — замена плюс код плюс пустышки. Он дольше сопротивляется, но длинная переписка выдаёт его частотам.
• Код заменяет целые слова числами из книги. Взломав код, противнику выгоднее молчать: иначе код сменят.
• Книжный шифр стоек, пока книга неизвестна, а одна буква пишется разными числами. Но у шифров Била, похоже, решать было нечего.
• Короткий текст и неизвестный метод — главные союзники шифровальщика. Поэтому K4 «Криптоса» до сих пор не прочитан.
• Почти все исторические шифры пали не от грубой силы, а от догадок: о языке, о шпаргалке, о человеке на другом конце.

Курс пройден. Вы знаете, как работают сдвиг и замена, Виженер и перестановки, Морзе и Base64, стеганография и Энигма, XOR, хеши и открытый ключ. Пора проверить всё вместе. За восемью дверями — восемь шифров, и каждая следующая открывается ответом предыдущей. Победители попадают в зал славы. Войти в квест «Восемь дверей» →