Вот тогда и зарождается криптоанализ наука о методах взлома шифров и оценки их надёжности. Произошло это в 8 веке (уже нашей эры) в арабских странах. Кстати именно арабы придумали такие понятия, как алгоритм (спасибо Аль-Хорезми) и шифр (от араб. «sifr» ноль). Итак, Халиль аль-Фарахиди первым обратил внимание на возможность использования стандартных фраз открытого текста для дешифрования: он предположил, что первыми словами в письме на греческом языке византийскому императору будут «Во имя Аллаха», что позволило ему, уже зная значения этих букв, прочитать оставшуюся часть сообщения. Абу Бакр Ахмед ибн Али Ибн Вахшия ан-Набати (интересно что зашифровано в его имени? шутка) написал «Книгу о большом стремлении человека разгадать загадки древней письменности». Это
одна из первых книг о криптографии с описаниями нескольких шифров, в том числе с применением нескольких алфавитов.
История криптографии Википедия
А в книге Абу Юсуфа Аль-Кинди, встречается первое упоминание о частотном криптоанализе. В ней был описан эффективный метод расшифровки сообщений, зашифрованных простой заменой (о нём в следующих главах), тем самым подтолкнув развитие полиалфавитных шифров в арабских странах. Благодаря этому они опередили Европу в вопросах криптографии на 600 лет. Так или иначе, книга чётко обозначила проблему одноалфавитных шифров, и ровно с этого момента 9 век пошёл второй этап в криптографии.
Второй этап криптологии начался введением в широкое использование полиалфавитных шифров.
Ниже я подробно разберу все виды шифров, а в этой главе могу сказать, что, например, в 1401 году (в Европе только лишь тогда начался второй этап) Симеоне де Крема (Центром прогресса становится Италия, больше других контактировавшая с Востоком, пережившим свой Золотой век в 1013 веках, торговый и культурный центр эпохи Возрождения), так вот, он заменяет согласные одной конкретной другой буквой, а гласную (поскольку гласные являются самыми частыми буквами) может заменить любой из нескольких, и не только буквами, но даже цифрами и специальными символами:
Всё больше увеличивается объём шифрованной переписки, и в связи с этим появляется первая организация, посвятившая себя целиком криптографии (Италия, Венеция, 1452 г.) и занимавшаяся взломом и созданием шифров по заданиям правительства.
Леон Баттист Альберти, знаменитый архитектор и философ,
изучив методы вскрытия использовавшихся в Европе моноалфавитных шифров, попытался создать шифр, который был бы устойчив к частотному криптоанализу.
История криптографии Википедия
Альберти предложил папской канцелярии в 1466 году
вместо единственного секретного алфавита, как в моноалфавитных шифрах, использовать два или более, переключаясь между ними по какому-либо правилу.
История криптографии Википедия
Также Альберти предложил устройство из двух скреплённых в центре медных дисков, один шире другого, каждый из которых имел алфавит, написанный по краю, и мог поворачиваться относительного другого диска.
Пока диски не двигаются, они позволяют шифровать с использованием шифра Цезаря, однако через несколько слов диски поворачиваются, и меняется ключ сдвига.
Fred Cohen. A Short History of Cryptography // Introductory Information Protection. 1987. ISBN 1-878109-05-7
Диск Альберти
Позже это устройство переизобреталось и использовалось не один раз в разных странах вплоть до 19 века. (В России это был «Криптограф» Деревянкина главного механика, помощника начальника Петербургского почтово-телеграфного округа в 1879 году.)
А через 3 года после изобретения Альберти появляется первый шифр пропорциональной замены «Миланский ключ» чем чаще буква встречается в обычном тексте тем большим количеством символов она может быть заменена, таким образом частотный криптоанализ наконец-то оказался побеждён.
Габриэль де Лавинда вносит свою лепту, вводя номенклаторы специальные значки или буквенно-цифровых коды для отдельных слов и фраз, таких как географические названия, титулы и должности. Это устраняет уязвимость, найденную ранее Халиль аль-Фарахиди и теперь предугать с чего начинается письмо, например, Папе Римскому становится проблематично. До этого же оно всегда начиналось «Ваше Святейшество».
В 1518 году германский аббат Иоганн Тритемий в своей книге предложил каждую следующую букву шифровать с уникальным ключом для сдвига Цезаря, используя определённый заранее цикл, который и является итоговым ключом для «шифра Виженера», как он известен сейчас.
Кроме этого, Тритемий первым заметил, что шифровать можно и по две буквы за раз биграммами.
Жельников В. Становление науки криптологии // Криптография от папируса до компьютера. М.: ABF, 1996. 335 с. ISBN 5-87484-054-0.
В 1549 году в России учреждена первая государственная шифровальная служба «посольский приказ» с «циферным отделением».
В 1550 году итальянский математик Джероламо Кардано, состоящий на службе у самого Папы Римского
Жельников В. Становление науки криптологии // Криптография от папируса до компьютера. М.: ABF, 1996. 335 с. ISBN 5-87484-054-0.
изобрёл новый шифр решётку Кардано.
Этот метод похож на спартанскую скиталу сами буквы текста не изменяются, однако добавляются много лишних. В отличие от скиталы вместо алгоритма определения шифрованного текста, который можно просто подобрать здесь используется специальный шаблон решётка из листа картона, пергамента, или тонкого металла. Также если шифровка скиталой была перехвачена, сразу было понятно, что тут что-то зашифровано, а шифровку решёткой Кардано можно замаскировать под обычное письмо, вставив в пустые места не случайные символы, а подходящие под синтаксис естественного языка, хотя мысли об этом высказывались ещё век назад Леоном Альберти.
Пример письма, скрытого решёткой Кардано
В 1585 году Блез де Вижинер наконец-то рассказал о шифре Тритемия широкому читателю в своей книге.
В этом труде он также замечает:
«Все вещи в мире представляют собой шифр. Вся природа является просто шифром и секретным письмом».
«Трактат о шифрах» Посол Франции в Риме Блез де Виженер
В 1605 году выходит книга «О преумножении наук» Фрэнсиса Бэкона, в которой он представил свой шифр: каждая буква алфавита кодируется в двоичной системе (для этого достаточно 5 бит на букву) например буква А это 00000, Б = 00001, Е = 00101 и т.п., далее берётся любой открытый достаточно длинный текст и в соответствии с полученной кодировкой шифруемого сообщения, буквы открытого текста соответствующие единице немного изменяются (например, пишутся курсивом или другим шрифтом). Таким образом, с виду не сразу может быть понятно, что тут вообще что-то зашифровано. Например, попробуйте разгадать, что я тут зашифровал: Тётя Марта заболела и желает видеть тебя. Будь добр, ну приезжай к нам хотя бы на неделю!
(подсказка: пробел и знаки препинания не учитываются, Й не включён в алфавит, а стандартную таблицу кодировки для шифра Бэкона Вы можете найти в конце книги).
А теперь представьте, что у Вас и Вашего друга есть своя такая таблица кодировок, взломать шифр становится уже труднее, однако, зная основной принцип, такой шифр сводится к шифру простой замены.
В 1630-е во Франции первый профессиональный криптоаналитик Антуан Россиньоль при поддержке Людовика XIII разработал «Великий Шифр». Он
получил такое название из-за своей стойкости и репутации невзламываемого
Великий Шифр Википедия
(более двух столетий никто не мог взломать его). Шифр представлял собой набор из огромного количества чисел (уникальными же были лишь 587), большая часть которых обозначает слоги. Однако, некоторые числа обозначали буквы или же целые слова, для часто употребляемых букв и слогов существовало несколько чисел, а одно число служило ловушкой для криптоаналитиков оно ничего не обозначало, а отменяло предыдущее число.