2. Шифрование как наука
В арабском мире криптология не только не обветшала, но продолжала успешно развиваться и достигла значительных успехов. О тайнописи и ее значении говорилось даже в сказках «Тысячи и одной ночи». В 855 году арабский писатель, алхимик и египтолог Абу Бакр Ахмед ибн Вахш (Ахмад Бин Абубекр Бин Вахиши) описал известные ему классические шифралфавиты в своей «Книге о большом стремлении человека разгадать загадки древней письменности» (араб. Kitab Shawq al-Mustaham). Издание арабского текста с английским переводом появилось лишь в 1806 году.
Это была одна из первых книг о криптологии с описаниями нескольких шифров, в частности с применением нескольких алфавитов, где автор также обсуждает некоторые древние письменности и утверждает о дешифровке египетских иероглифов. Один из шифралфавитов, называемый «дауди» (по имени израильского царя Давида), использовался для зашифрования трактатов по «чёрной» магии. Он был составлен из видоизменённых букв древнееврейского алфавита.
Кроме того, самый ранний из всех известных методов использования частоты появления букв с целью «взлома» шифров принадлежал перу арабского ученого Абу Юсуф Якуб ибн Исхак ибн Сабах аль-Кинди (около 800–879) и был датирован приблизительно 850 годом. Известный как «философ арабского мира», аль-Кинди был автором 290 книг по медицине, астрономии, математике, лингвистике и музыке.
Его знаменитый трактат, обнаруженный заново лишь в 1987 году в оттоманском архиве Сулаймания в Стамбуле, назывался «Трактат о дешифровке криптографических сообщений аль-Кинди». Хотя в нем был изложен подробный анализ статистики, фонетики и синтаксиса арабского языка, революционная система криптоанализа аль-Кинди вмещается в два коротких абзаца:
«Один из способов прочесть зашифрованное сообщение, если мы знаем язык, на котором оно написано, — это взять другой незашифрованный текст на том же языке, размером на страницу или около того, и затем подсчитать появление в нем каждой из букв. Назовем наиболее часто встречающуюся букву «первой», букву, которая по частоте появления стоит на втором месте, назовем «вторая», букву, которая по частоте появления стоит на третьем месте, назовем «третья» и так далее, пока не будут сочтены все различные буквы в незашифрованном тексте.
Затем посмотрим на зашифрованный текст, который мы хотим прочитать, и таким же способом проведем сортировку его символов. Найдем наиболее часто встречающийся символ и заменим его «первой» буквой незашифрованного текста, второй по частоте появления символ заменим «второй» буквой, третий по частоте появления символ заменим «третьей» буквой и так далее, пока не будут заменены все символы зашифрованного сообщения, которое мы хотим дешифровать».
Но по-настоящему характеризует познание арабов в сфере криптологии энциклопедия из 14-ти томов «Шауба аль-Аша» (Светоч для незрячего в ремесле писаря), которая была написана ученым Шихабом ад-Дин Абу-л-Аббас Ахмад ибн Али ал-Калкашанди (1335–1418) в 1412 году. В разделе «Относительно сокрытия букв тайных сообщений», автор изложил все известные ему на то время существующие в арабском мире криптосистемы. Он содержал две части: одна касалась символических действий и намеков, а другая была посвящена симпатическим чернилам и криптологии.
В работе предлагалось семь систем шифрования, которые повторяли неопубликованные идеи его предшественника Ибн ад-Дурайхима (1312–1361), который был первым, который использовал частотный анализ букв:
— заменять одну букву другой;
— писать слово в обратном порядке;
— переставлять в обратном порядке буквы слов;
— заменять буквы на цифры согласно принятой замене арабских букв числами;
— заменять каждую букву открытого текста на две арабских буквы, которые используются и как числа, и сумма которых равна цифровой величине шифруемой буквы открытого текста;
— заменять каждую букву именем какого-либо человека;
— использовать словарь замены, описывающий положение Луны, названия стран (в определенном порядке), названия фруктов, деревьев и тому подобное.
Первый раз за всю историю шифров в энциклопедии приводился список как систем перестановки, так и систем замены. Более того, в пятом пункте списка впервые вспоминался шифр, для которого была характерна более, чем одна замена букв открытого текста. Однако каким бы замечательным и важным этот факт не был, он затмевается первым в истории описанием криптоаналитического исследования шифротекста.
Его источники, по-видимому, стоит искать в интенсивном и скрупулезном изучении Корана многочисленными школами арабских грамматиков. Вместе с другими исследованиями они занимались подсчетом частоты появления слов, пытаясь составить хронологию глав Корана, изучали фонетику слов, чтобы установить, были ли они действительно арабскими или были заимствованы из других языков. Большую роль в выявлении лингвистических закономерностей, которые привели к возникновению криптоанализа у арабов, сыграло также развитие лексикографии. Ведь при составлении словарей авторам фактически приходилось учитывать частоту появления букв, а также то, какие буквы могут стоять рядом, а которые никогда не встречаются по соседству.