W starożytnej Grecji używano wielu różnych technik szyfrowania poufnej komunikacji. Do najbardziej znanych należał szyfr przestawieniowy skytale (nazywany czasem scytale). Własny jego wariant opracowali również Spartanie. O sposobach mieszkańców antycznej Hellady na kodowanie wiadomości pisze Przemysław Słowiński w książce pt. Geniusze szyfrów.
Szyfry przestawieniowe, zwane też transpozycyjnymi, to typ utajniania informacji za pomocą przetasowania liter wiadomości zgodnie z określoną zasadą. By zaszyfrować wiadomość, możemy podzielić jej tekst na kolumny, po czym przemieszać je w określonym porządku.
Reklama
Jak działał szyfr starożytnych Greków?
Odczytanie takiego przekazu wymaga odgadnięcia liczby wierszy oraz kolumn wiadomości, co można zrobić przez wyznaczenie dzielników liczby liter depeszy.
Szyfr skytale (z gr. pałeczki) polegał na owijaniu długiego paska papirusu lub pergaminu wokół cylindrycznego lub stożkowatego pręta o określonej średnicy, na przykład wokół laski. Następnie tekst był zapisywany wokół pręta wzdłuż jego długości.
Po zdjęciu zapisanej wiadomości z pręta i rozłożeniu jej na płaskiej powierzchni, wiadomość stawała się czytelna tylko dla osoby, która znała właściwy rozmiar owego pręta. Nadawca i odbiorca wiadomości musieli więc mieć odpowiednie narzędzie do jej szyfrowania i deszyfrowania – odpowiedni pręt.
Musiał on mieć określoną średnicę lub obwód, co było kluczowe dla procesu szyfrowania kodowania i rozkodowywania utajnionego przekazu. Odbiorca, aby odczytać wiadomość, musiał mieć identyczne narzędzie lub narzędzie o takiej samej średnicy – pręt – jak nadawca. Po owinięciu otrzymanego paska wokół owego pręta o właściwej średnicy, litery układały się w odpowiedniej kolejności, umożliwiając odczytanie wiadomości.
Reklama
Prosty ale skuteczny
Szyfr skytale był stosunkowo prosty, ale skuteczny jako narzędzie do komunikacji wojskowej i dyplomatycznej. Jego główna zaleta była taka, że był trudny do złamania przez niepowołane osoby, które nie znały średnicy narzędzia. Jednak jego efektywność opierała się na dochowaniu tajemnicy wymiarów pręta i zachowaniu jednolitej średnicy tego narzędzia u nadawcy i odbiorcy.
Alternatywnym sposobem na złamanie tak utajnionego tekstu było wyznaczenie przesunięcia liter, które musiało być jednym z dzielników liczby znaków komunikatu. W okresie pokoju laskę służącą do szyfrowania i odczytywania wiadomości przechowywano w tajnym depozycie, u urzędników zwanych eforami.
Do utajniania przekazów metodą skytale używano także skórzanego paska owijanego wokół bioder posłańca, literami do wewnątrz, dzięki czemu jako przepaska nie wzbudzał żadnych podejrzeń (co można uznać za rodzaj techniki steganograficznej).
Tak szyfrowano wiadomości w Sparcie
Szyfr Spartan był specyficznym rodzajem szyfru skytale, z którym często jest mylony, chociaż różni się od niego w pewnych aspektach. Zaczęto go używać za czasów rządów króla Agisa z dynastii Eurypontydów w V wieku p.n.e.
Używano go w następujący sposób:
Reklama
1. Przygotowanie narzędzia: podobnie jak w przypadku szyfru skytale, aby skorzystać z tego sposobu kodowania informacji, nadawca i odbiorca musieli mieć specjalne narzędzie. Narzędziem używanym przez Spartan była drewniana lub metalowa tabliczka z wyrytymi lub wygrawerowanymi na niej rowkami lub żłobkami.
2. Zapisywanie wiadomości: nadawca zapisywał wiadomość wzdłuż rowków na tabliczce. Kluczowe było wpasowanie jej treści w odpowiednie rowki.
3. Przesyłanie wiadomości: po zapisaniu treści przekazu nadawca mógł przekazać tabliczkę odbiorcy. Aby odczytać wiadomość, jej adresat musiał posiadać identyczne narzędzie z takimi samymi rowkami.
4. Odbieranie wiadomości: odbiorca, kładąc swoje narzędzie z rowkami na tabliczce w odpowiedniej kolejności, odczytywał ukrytą wiadomość.
Warto zauważyć, że idea szyfrowania komunikatów w oparciu o skytale była wykorzystywana także w czasach nowożytnych. Przykładem może być tutaj tzw. dysk Jeffersona – urządzenie składające się z dysków, wokół których w losowy sposób rozłożone są litery alfabetu. (…)
Reklama
Szyfr Polibiusza
W II wieku p.n.e. grecki historyk i kronikarz Imperium Rzymskiego w okresie republiki Polibiusz z Megalopolis opracował system szyfrowania oparty na tablicy przyporządkowującej każdej literze parę cyfr. Od jego imienia nazwano ją później szachownicą Polibiusza.
Kluczem do tego szyfru jest tabela z umieszczonymi w niej znakami alfabetu (bez polskich liter). Zaszyfrowana informacja jest przedstawiona za pomocą ciągu cyfr oznaczających położenie danej litery w tabeli: pierwsza cyfra jest numerem wiersza, druga – numerem kolumny. Zakodowane słowo „filozof” ma tu postać 21-24-31-34-55-34-21.
W późniejszych okresach ta tablica stała się fundamentem wielu systemów szyfrowania. Przekształcanie liter na liczby umożliwiało dalsze manipulacje za pomocą prostych obliczeń lub funkcji matematycznych.
Metodę Polibiusza, wzbogaconą o kilka dodatkowych utrudnień kryptoanalitycznych, zastosowała między innymi niemiecka armia do opracowania używanego podczas I wojny światowej systemu szyfrowania ADFGX oraz jego ulepszonej wersji ADFGVX.
Źródło
Tekst stanowi fragment książki Przemysława Słowińskiego pt. Geniusze szyfrów. Historia tajnych kodów od egipskich hieroglifów do komputerów kwantowych. Książka ukazała się w 2024 roku nakładem wydawnictwa Zona Zero.
Tajemnice kryptologi, które zmieniły bieg historii
Ilustracja tytułowa: Fragment malowidła ze starożytnej greckiej amfory (ArchaiOptix/CC BY-SA 4.0).
