Кроме того, многоалфавитная замена позволяла скрыть повторяющиеся буквы и другие внутрисловные сочетания, характерные для данного открытого текста. При этом в окончательном шифротексте использовались только 24 обычных буквы алфавита, а какие-либо специальные символы или цифры были не нужны.
Астрологические увлечения Виженера привели его к шифру, в котором шифрознаками были положения небесных тел в момент шифрования. Тем самым он попробовал перевести свои послания на «язык неба».
В ХІХ веке британский адмирал сэр Френсис Бофорт (Francis Beaufort) (1774–1857) предложил свою разновидность шифра Виженера — квадрат Бофорта (Бьюфорта). Его строками были строки квадрата Виженера, но записанные в обратном (зеркальном) порядке (см. таблицу).
Эта таблица имела одно преимущество — правила зашифрования и расшифрования были одинаковы: и в том, и в другом случае буквы выбирались из верхней алфавитной строки.
Ради исторической справедливости необходимо отметить, что таблица Бофорта была предложена ещё в ХVІІІ веке итальянцем Дж. Сестри. Однако его имя в истории оказалось забытым.
Человеком, который сумел сделать криптологию отдельной научной дисциплиной, стал английский философ и государственный деятель Френсис Бэкон (1561–1626), который был одним из умнейших людей в свое время и автором больше, чем два десятка работ, опубликованных и признанных современниками ещё при его жизни. Будучи лордом-канцлером при короле Якове I, он хорошо знал потребности государства в надёжных шифрах, поэтому его первая талантливая работа, относившаяся к 1580 году, в дальнейшем получила блестящее практическое развитие.
Посвятив криптологии специальные работы «Успех познания» и «О достоинстве и приумножении наук», он был не только теоретиком, но и талантливо применял на практике свои знания, благодаря чему занял почётное место среди выдающихся европейских криптологов. В частности, именно он в первый раз предложил свою систему тайнописи, назвав её «двухбуквенным» шифром. Практически это была «двоичная кодировка» букв латинского алфавита — то же, что используется в настоящий момент в компьютерах.
По сути, это была бинарная система стеганографии, поскольку с помощью шрифтов двух видов (например, «А» и «В») в буквы произвольного (нетайного) текста тайком вносилась дополнительная (тайная) информация. Каждой букве тайного послания соответствовало пять букв обычного открытого текста.
В начале XVII века Матео Ардженти (Mateo Argenti), криптолог папской канцелярии, составил пособие по криптологии на 135 листах, которое было издано в плетении из телячьей кожи. В этой книге он повторил идею Чикко Симонетти по использованию слова как ключа для получения смешанного алфавита. Например, ключевое слово «UKRAINE» даёт такой смешанный латинский алфавит: UKRAINEBCDFGHJLMOPSTVWXYZ.
Такие смешанные алфавиты часто использовались в качестве алфавита шифротекста в шифрах простой замены. С целью усложнения шифра простой замены Ардженти рекомендовал не разделять слова, использовать «омофонные» замены, вставлять в шифротекст большое количество «пустышек» (0), устранять пунктуацию, не вставлять в шифротекст открытые слова («клер») и т. д. Для букв, которые часто встречались в словах, он ввёл несколько обозначений, а для соединений букв, которые часто встречались в текстах, — отдельные обозначения. Позже подобные идеи получили широкое распространение.
Слово «UZHGOROD» может быть зашифровано многими способами, например: 754078856070692859205577 или 0488600659289720.
Наибольшим достижением Ардженти считается разработанный им буквенный код (номенклатор), в котором 1200 букв, слогов, слов и целых фраз замещались группами букв.
В XVII веке наиболее ценным историческим трудом в сфере криптологии были произведения Густава Селена (псевдоним Августа II герцога Брауншвейг-Люнебурга, князя Брауншвейг-Вольфенбюттеля) (1579–1666) «Криптописьмо и криптография» (лат. Cryptomenytices et cryptographie): «Девять книг Густава Селена, в которых изъясняется учение о скрытии смысла и тайнописи, некогда написанное Иоганном Тритемием, настоятелем в Спенхейме и Хербиполене, мужа чудесного ума и скрытых магических способностей. Здесь же изложены важные способы и других авторов в 1624 г.». Эти книги, кстати, были учебными пособиями российского криптолога XVIIІ века Эпинуса.
Криптология уже была известна многим и применялась во многих слоях общества. Так, англичанин Самюэль Пепис (1633–1703) стал всемирно известен своим зашифрованным дневником, согласно которому историки пишут труды о переходе от Пуританства к Реставрации. Искусствоведы включили это произведение в мировую сокровищницу литературы.
Пепис закончил Кембридж благодаря кузену отца — адмиралу Монтегю и имел много друзей: ученого Исаака Ньютона, архитектора Кристофера Рена, поэта и драматурга Джона Драйдена. Пепис был лично свидетелем таких незабываемых для Англии событий, как возвращение короля Чарльза II в Англию, большая чума 1664 года, пожар Лондона 1666 года, революция 1688 года.
Свои мемуары Пепис зашифровал по системе криптолога Томаса Шелтона и дополнительно своим собственным шифром, поскольку содержали много скандальных фактов о великих современниках. Вместе с его личными книгами и бумагами дневник после смерти писателя попал в Кембридж, где сразу же привлек внимание исследователей. Первый успех в его расшифровании был получен лишь в 1822 году, а полностью он был расшифрован в 1899 году.
4. Развитие криптоанализа
В 1506 году «секретарём по шифрам» Венецианской республики был назначен Джованни Соро (Giovanni Soro). Он прославился тем, что с успехом раскрывал шифры многочисленных европейских княжеств. Слава Соро была настолько великой, что начиная с 1510 года папская курия посылала ему для раскрытия шифры, с которыми не могли справиться в Риме. В 1526 году папа Климент VII дважды направлял Соро перехваченные депеши для дешифровки, и в обоих случаях Соро добился успеха. А когда одно из посланий Климента попало в руки его противников, тот выкрикнул: «Соро может раскрыть любой шифр!», — и направил Соро копию этого послания, чтобы выяснить, надежно ли оно зашифровано. Климент успокоился только тогда, когда Соро сообщил, что не может его прочитать. Хотя кто знает, не пытался ли Соро преднамеренно ввести папу в заблуждение ошибочным заявлением о надёжности его шифра.
В 1542 году Соро получил двух помощников. С этого времени Венеция имела уже три квалифицированных криптоаналитика. Их помещение находилось во дворце венецианского правителя, где они работали за закрытыми дверями. Никому не позволялось их тревожить, а им самим не позволялось оставлять своё рабочее помещение, пока не будет раскрыта очередная перехваченная криптограмма.
Криптоаналитики Венеции также писали трактаты, в которых разъясняли методы своей работы. Труд Соро о дешифровании переписки на латинском, итальянском, испанском и французском языках, написанный им в начале XVI века, к сожалению, не сохранился. Но уцелели отрывочные записи его наследника, а также исследование в этой сфере других венецианских секретарей по шифрам.
Джованни Соро стал первым, кто начал готовить профессиональные кадры для криптологии, и хотя это была достаточно примитивная форма «ученичества», лишенная достаточной теоретической базы, она была преобладающей в течение длительного времени. Дело в том, что люди, которые работали с шифрами того времени, были хорошо образованы, но успешно освоить криптологическое дело, которое постоянно эволюционировало и усложнялось, можно было только с помощью длинной практики, чем и занимался Соро со своими учениками.
Специальных учебных заведений, где учили бы криптологической деятельности в то время не существовало. Криптологов рекрутировали из наиболее образованных людей того времени, которые знали математику и иностранные языки. Соро был первым, кто попробовал специально учить молодых криптологов этой науке, но опять же на практике. С другой стороны, сама проблема кадров не стояла в то время так остро, а должность секретаря по шифрам была достаточно желаемой для многих одарённых людей того времени, потому что приносила славу, уважение и достаточно большие доходы.
Многие выдающиеся математики, начиная с тех времен, вовлекались в криптологические службы. Папы Римские всегда пользовались услугами криптологов, поэтому выдающийся итальянский математик и философ Джироламо Кардано (Gerolamo Cardano) в середине XVI века состоял у них на службе, а также был и астрологом. Кроме того, он изобрёл шарнирный механизм и метод решения уравнений третьей степени.
Опубликованный в 1550 году его труд «О тонкости вещей» (лат. De subtilitate libri ХХІ) и вышедший четырьмя годами позже «О разнообразии вещей» (лат. De rerum varietate libri XVIII) представляли собой наиболее полное энциклопедическое изложение естественных и физических наук XVI века.
Римский Папа Павел III, заменивший Климента VII, быстро понял, что не в его интересах посылать шифры для раскрытия за границу. В 1555 году в папской курии была основана должность секретаря по шифрам. Первый успех пришел только через два года, когда папские криптоаналитики раскрыли шифр испанского короля Филиппа II, воевавшего тогда с Папой Римским. А в 1567 году выделился викарий собора Святого Петра в Риме, который меньше, чем за шесть часов сумел прочитать криптограмму, написанную турецким языком, на котором викарий не знал и четырех слов.
Во Флоренции Пиро Музефили, граф Сасетский, с 1546 по 1557 годы прочитал множество шифрованных сообщений, раскрыв среди других номенклаторы, которые использовались в переписке между французским королем Генрихом II и его послом в Дании. Криптоаналитическая экспертиза Музефили была настолько квалифицированной, что многие приезжали к нему, как и к Соро, с просьбой раскрыть для них шифры. Среди клиентов Музефили был и король Англии, который послал ему криптограмму, которая была найдена в подметках туфель, доставленных к его двору из Франции.