Литературный криптоанализ
Литературный криптоанализ
Первые шаги литературного криптоанализа связаны с появлением рассказа американского писателя Эдгара По «Золотой жук». Этот рассказ и по сей день остается непревзойденным художественным произведением на тему о дешифровании.
Про По можно сказать, что он неизбежно должен был заинтересоваться криптоанализом. Хотя По неоднократно пространно рассуждал о логике и писал рассказы с логично построенными сюжетами, он увлекался и такими иррациональными предметами, как френология и гипноз. А поскольку криптоанализ обладал качествами, которые импонировали По в науках, и вместе с тем от криптоанализа исходил неземной свет мистики, двойственный характер этой области человеческих знаний пришелся впору раздвоенной натуре По. Научность импонировала интеллекту писателя, а таинственность была созвучна его эмоциям.
Первое упоминание о криптоанализе у По появилось в статье «Загадочное и головоломное», опубликованной в номере филадельфийской газеты «Александерс уикли мессенджер» от 18 декабря 1839 г. После напечатания загадки, поставившей в тупик одного из читателей газеты. По написал:
«Мы сочувствуем нашему корреспонденту, оказавшемуся в затруднительном положении, и спешим помочь ему, особенно поскольку мы сами имеем склонность к загадкам. Несмотря на анафемы, провозглашаемые умниками, мы считаем хорошую загадку стоящей вещью. Решение загадок дает наилучшее средство упражнения аналитических способностей… Для обоснования этой идеи можно написать солидную статью в журнал. Было бы весьма полезно также показать, в какой большой степени строгий метод пронизывает процесс решения загадки. Это утверждение верно настолько, что можно дать свод правил, с помощью которых любая в мире загадка может быть решена очень быстро. Возможно, это звучит странно. Но это не более странно, чем общеизвестный факт, что действительно существуют правила, с помощью которых легко дешифровать любые виды иероглифического письма, то есть письма, где вместо букв алфавита используются произвольные знаки».
А в сноске к этому замечанию По читаем:
«Например, вместо „а“ поставьте „+“ или любой другой произвольный знак, вместо „b“ поставьте „а“ и т. д. Замените таким образом весь алфавит, а затем используйте получившийся алфавит для письма. Написанное будет прочтено путем использования надлежащего метода. Можете проверить это. Пусть кто-нибудь напишет нам такое письмо. Мы обещаем прочитать его незамедлительно, независимо от того, насколько необычными или произвольными будут в нем знаки».
В редакцию газеты посыпались письма. Корреспонденты зашифровывали тексты сумбурным набором звездочек, вопросительных знаков, цифр, знаков параграфа, а один прислал «самые безобразные и смешные иероглифы, какие только можно придумать (в типографии газеты не оказалось ни одного печатного знака, который хотя бы отдаленно напоминал какой-нибудь из них)». Поток писем был столь обилен, что По обратился к своим читателям:
«Неужели люди считают, что у нас нет других занятий, кроме чтения иероглифов? Или, может быть, думают, что мы бросим свои дела и превратимся в колдунов? Кто нам подскажет, как решить эту дилемму? Если мы не справимся со всеми присланными задачами, их составители подумают, что мы не можем решить их, а мы как раз можем. Если же решать их все, то нам вскоре придется выпускать газету, в десять раз превосходящую объем „Бразер Джонатан“25.
До этого дело не дошло, а большое количество присланных в редакцию писем предоставило По возможность объяснить, почему он предпочел бросить вызов именно шифрам:
«Мы говорили, что можем вскрыть и раскроем любой шифр определенных свойств, который нам пришлют, и мы сдержали наше обещание более чем десятикратно».
Всего в 15 номерах газеты «Александерс уикли мессенджер» По опубликовал открытые тексты 11 дешифрованных им криптограмм. Для 16 криптограмм он дал только ответы, про 3 другие он просто сообщил, что они дешифрованы, а 6 не дешифровал: одну потерял, с одной не успел ознакомиться, одна была написана карандашом и стерлась, две оказались «подделками»26, а в одной число различных шифрзнаков составляло 51, и поэтому она нарушала принцип однозначности, который По изложил в своей статье от 18 декабря 1839 г.
За все эти месяцы По ни разу не проговорился об используемых методах дешифрования криптограмм, хотя читатели неоднократно просили его поделиться своим секретом: «Откройте же нам вашу тайну, мы так любим чудеса». А По поддразнивал их: «А что мы получим взамен? Это удивительный секрет, и он вполне стоит того, чтобы за него заплатили. Пусть нам пришлют список сорока подписчиков с деньгами, и мы подробно объясним весь наш метод работы». По понимал, что именно тайна разжигала интерес у читателей, и в следующем номере газеты отказался от своего первоначального намерения: «Поразмыслив, мы решили пока не раскрывать нашего метода дешифрования».
Открытые тексты криптограмм, опубликованные в «Александерс уикли мессенджер», стали тем фундаментом, на котором покоится слава По-криптоаналитика. Однако надо признать, что легенда о почти сверхъестественной криптоаналитической одаренности По была создана людской молвой и его способностями по части саморекламы, с помощью которых он непомерно преувеличил значение своих довольно рядовых побед. Например, один из друзей По написал в газету о том, как По дешифровал криптограмму «за гораздо меньшее время», чем потребовалось для ее зашифрования, и По сразу же опубликовал это письмо. Через год после смерти По легенда о нем разрослась до невероятных размеров. Некий священнослужитель из Массачусетса рассказал, как По прочитал криптограмму «за пятую часть времени, потребовавшеюся на ее запись», и выразил мнение, что «самым глубоким знатоком и самым большим мастером дешифровального дела всех времен был, несомненно, Эдгар Аллан По».
Прошло время, и миф о «большом мастере дешифровального дела всех времен» растаял. Однако о его былой славе криптоаналитика нет-нет да и вспоминают. Один из современных исследователей жизни и творчества По, например, утверждает, что криптоаналитические способности По были «весьма незаурядными». Конечно, они были незаурядными по сравнению с обычными людьми. Ограничившись вскрытием простейших шифров, По не поднялся выше уровня простого любителя. Спорить о том, почему он избрал такой путь – из-за боязни потерпеть крах с более сложными шифрами или из-за нехватки времени, бесполезно.
В мае 1840 г. По ушел из «Александерс уикли мессенджер». Через год, когда он стал редактором выходившего в Филадельфии журнала «Грэхемс мэгэзин», По снова принялся разрабатывать «золотую жилу», которую открыл в «Александерс уикли мессенджер». В своих «Заметках о знаменитостях Франции», опубликованных в номере за апрель 1841 г., По почти в тех же выражениях, что и три года назад, вызвался дешифровать любую из криптограмм, которые читатели пожелают ему прислать.
В ожидании реакции на свой вызов По написал статью «Несколько слов о тайнописи» и поместил ее в июльском номере «Грэхемс мэгэзин». Статья представляет собой мешанину сведений по криптологии, преподнесенных живо и бойко, однако содержит очень мало нового. Примечательным является разве что афоризм, ставший классикой криптоанализа: «Человеческая изобретательность не в состоянии создать шифр, который человеческая же изобретательность не смогла бы вскрыть».
1 июля друг По писатель Ф. Томас, проживавший в Вашингтоне, прислал ему две криптограммы, полученные от своего приятеля, который принял вызов, брошенный По в апрельском номере «Грэхемс мэгэзин». Одну из них По дешифровал сразу же, а другую несколькими днями позже. 4 июля, окрыленный успехом, По отослал Томасу открытый текст криптограмм, потребовав взамен хвалебных отзывов. Славословия в адрес По не заставили себя долго ждать и были включены им в августовский номер «Грэхемс мэгэзин».
Из всего написанного По в бытность журналистом наибольшим успехом пользовалась тема вскрытия шифров. Поэтому он прекрасно понимал, что рассказ, в котором фигурирует шифрованная переписка, уже сам по себе покажется необычным. Если же в нем хоть чуть-чуть потолковать про методы криптоанализа, то есть раскрыть тайну, которой По два года терзал своих читателей, рассказу обеспечен верный успех.
«Золотой жук» впервые был опубликован в 1843 г. и явился вершиной литературной работы По с привлечением криптоанализа. С тех пор По больше ничего не писал на эту тему, хотя в течение еще двух лет он читал криптограммы, присылавшиеся ему читателями. Потом он перестал заниматься и этим, жалуясь в письме другу, что, «отдавшись вскрытию шифров, я потерял времени больше чем на тысячу долларов».
На первых страницах «Золотого жука» описывается жизнь главного героя рассказа Уильяма Леграна, ведущего уединенный образ жизни на острове. С ним живет старый слуга-негр по имени Юпитер. Легран увлекается естественными науками и обнаруживает новый вид насекомого – золотистого жука. На подобранном на берегу обрывке пергамента он рисует находку для своего друга, который в первом лице и рассказывает об этих событиях. Рассказчик случайно оказывается возле огня с обрывком пергамента. Рассматривая обрывок, он замечает красноватый рисунок человеческого черепа. Познакомившись с рисунком, Легран погружается в задумчивость. В течение следующего месяца он ведет себя все более и более странно. Однажды к рассказчику приходит Юпитер, и по просьбе Леграна, все они, вооружившись лопатами, отправляются в лес. Остановившись у большого дерева, Легран заставляет Юпитера влезть на него, отыскать череп на конце ветви и опустить золотого жука в глазницу. Определив с помощью жука и дерева направление, они роют землю и извлекают спрятанное Киддом27 сказочное сокровище. Таинственные обстоятельства отыскания Леграном сокровища проясняются, когда он объясняет, как с помощью огня проявил на пергаменте криптограмму, написанную невидимыми чернилами, а затем дешифровал ее.
Рассказ изобилует нелепостями и ошибками. Кусок пергамента был найден возле «остатков лодки, походившей на большую корабельную шлюпку», которая, «видимо, пролежала здесь очень долго, ибо сходство с деталями шлюпки едва улавливалось». Это была шлюпка, на которой Кидд доставил свое сокровище на берег. Мог ли пергамент долгие годы оставаться на одном и том же месте? А если и мог, то разве на нем, как на дереве шлюпки, не сказалось бы действие разрушительных сил?
По указал, что невидимые чернила – это «кобальтовый королек, растворенный в нашатырном спирте». Но к сожалению, такой раствор дает азотнокислый кобальт, который легко растворяется в воде. Разве после многих десятилетий, в течение которых пергамент валялся на берегу, могли на нем остаться какие-либо следы чернил? Даже если бы они и сохранились, то они стерлись бы, когда Легран мыл пергамент в теплой воде, чтобы очистить его от грязи.
Легран обнаружил череп с точки, находящейся на холме, рассмотрев его сквозь просвет в деревьях. Как только он отходил от этой точки, череп исчезал. По утверждает, что именно по этой причине пираты выбрали эту точку, это дерево и эту ветвь. Но как мог этот узкий просвет остаться неизменным на протяжении 150 лет?
Первые следы чернил случайно проявились, когда рука рассказчика, державшая пергамент, опустилась к огню. Но ведь жар, который нужен для проявления чернил, наверное, вызвал бы ожог на руке рассказчика. И наконец, можно усомниться, стал бы Кидд прибегать к такому нелепому способу обозначения места сокровища и был ли он настолько неосторожным, что потом потерял запись его расположения.
Все эти критические замечания в адрес «Золотого жука» По обоснованны. Они показывают, что автор заботился не столько о точности, сколько о видимости точности и что он претендовал на ученость, которой не обладал. Если пренебречь этими соображениями и встать на точку зрения читателя, то все замечания оказываются несущественными. Никто из читателей просто не замечает несуразностей, отдавшись во власть стремительного потока повествования, характерного для рассказа. Как зачарованный читатель следит за появлением звеньев цепи логических рассуждений. Одним из орудий этих рассуждений служит криптоанализ, который выглядит больше как разновидность прорицания. Загадочные знаки текста на пергаменте скрывают тайну огромного богатства, а прочитавший их человек заставляет землю разверзнуться и выдать спрятанное сокровище. Эти же действия характерны для прорицателей и заклинателей духов. Иными словами, По окружил криптоанализ ореолом волшебства.
По был первопроходцем в деле популяризации криптоанализа. Небывалый успех его рассказа гораздо больше способствовал ознакомлению широкой публики с имевшимися знаниями о дешифровании, чем это можно было сделать с помощью учебника. «Золотой жук» стал первым общедоступным курсом криптоанализа. Это свое предназначение рассказ По сохраняет и поныне. Люди по-прежнему читают его, учатся по нему и черпают в нем вдохновение. Естественно, что вклад в криптоанализ людей, нашедших к нему дорогу благодаря «Золотому жуку», не поддается точной оценке, но каким бы он ни был, этим вкладом криптоанализ обязан По.
Следуя примеру По, и другие писатели ввели тайнопись в свои рассказы. Немалую их часть по справедливости можно было бы назвать «Возвращение золотого жука», поскольку это были повествования на ту же тему. В них почти всегда фигурировали простейшие шифры, так как для объяснения сложного метода вскрытия пришлось бы существенно замедлить темп повествования. В ряду героев рассказов, в которых можно найти упоминание о криптоанализе, особняком стоит Шерлок Холмс Конан Дойла, самый знаменитый из детективов, оживших на книжных страницах.
В своей литературной жизни Холмсу по крайней мере дважды приходилось иметь дело с шифрами. Когда в рассказе «Долина страха» великому сыщику передали послание, закодированное сообщником его заклятого врага, профессора Мориарти, детектив с помощью блестящих логических построений приходит к выводу о том, какая именно книга использовалась для кодирования. В «Долине страха» Холмс дешифрует криптограмму только благодаря своим удивительным способностям к дедуктивному мышлению и поэтому совершенно не нуждается в знании криптоаналитических методов.
Свое глубокое знание этого предмета, равно как и всех других, с которыми он сталкивается в избранном им занятии, Холмс проявил в рассказе «Пляшущие человечки». Пляшущие человечки – это маленькие, изображенные палочками фигурки, руки и ноги которых занимают различные положения. Они представляют собой знаки шифра. Американский гангстер Аб Слени, «самый опасный бандит в Чикаго», зашифровывает этим шифром записки с угрозами, адресуя их Илси, жене английского эсквайра28, в которую он был влюблен в пору молодости. Эсквайр переписывает эти послания, написанные мелом на подоконниках его дома и сарая, и передает их Холмсу. Тот вскрывает шифр и дешифрует криптограммы, но не успевает предотвратить трагедию: во время перестрелки Слени убивает сквайра и скрывается. Холмс, зная о местопребывании Слени из дешифрованных записок, посылает ему записку, написанную его шифром, с просьбой «прийти немедленно». Наивно считая, что этим шифром владеют только Илси и друзья-гангстеры, Слени приходит в дом эсквайра, и его тут же арестовывают.
Холмс говорит: «Я превосходно знаком со всеми видами тайнописи и сам являюсь автором научного труда, в котором проанализировано 160 различных шифров, однако я вынужден признаться, что этот шифр для меня совершенная новость». И действительно, перед Холмсом стояла значительно более сложная задача, чем перед каким-либо другим литературным криптоаналитиком, так как Холмсу пришлось иметь дело с очень коротким текстом, насыщенным именами. Весь перехваченный материал состоял из пяти сообщений, написанных на телеграфном английском языке:
1) «Am here Abe Slaney»29;
2) «At Elriges»30;
3) «Come Elsie»31;
4) «Never»32;
5) «Elsie prepare to meet thy God»33.
В самом начале у Холмса была лишь одна записка. С ней он сделал первые шаги, а весь шифр вскрыл по этой и по следующим трем запискам общим объемом в 38 букв, из которых 8 встречаются только по одному разу. В этих записках 4 слова из 9 приходятся на имена, а остальные 5 не входят в число 10 самых частых английских слов, которые обычно составляют четвертую часть текста на английском языке.
Трудность вскрытия шифра в таких условиях свидетельствует о силе и гибкости ума знаменитого детектива. Холмс начинает дешифрование криптограммы со своих обычных строгих логических построений, то есть с анализа частот встречаемости знаков. В первой записке было 15 пляшущих человечков. Из них четыре – с распростертыми руками и ногами, а у трех фигурок была согнута левая нога. Холмс сразу же выделяет четыре фигурки как букву «е». Но при коротких текстах нельзя полностью полагаться на законы статистики. Поэтому было вполне вероятно, что букву «е» скрывают три фигурки с согнутой левой ногой, или что эта буква кроется в любой из одиночных фигурок, или даже что в первой записке совсем нет буквы «е». Вряд ли Холмс этого не знал. Тем не менее «с некоторой уверенностью» он закрепляет именно эту фигурку за «е».
Холмс, конечно, был прав. Определив, что фигурки с флажками означают концы слов, Холмс заметил, что две из выделенных им четырех фигурок держат флажки, и тотчас же связал это с известным фактом, что слова в английском языке чаще всего оканчиваются на букву «е». Его быстрый ум, видимо, уловил разнообразие соседних с «е» знаков. Но все это пронеслось в его мозгу на уровне подсознания, чем и объясняется характерная для Холмса быстрота логических рассуждений. Поэтому детали его рассуждений отсутствуют в объяснениях другому герою серии рассказов Конан Дойла о великом сыщике – доктору Ватсону. А может быть, Холмс просто не хотел обременять Ватсона скучными подробностями.
Холмс понимает, что трудно чего-либо добиться, имея лишь одну записку. После получения еще трех он убеждается, что анализ частот встречаемости букв не срабатывает при таком коротком тексте. Не преуспев со своим любимым методом дедукции, Холмс ловко переключается на индукцию. Действует он блестяще: догадавшись сначала, что пятизначное слово с буквой «е» на втором и четвертом местах, которое представляет собой самостоятельное сообщение, должно быть словом «never», сыщик затем приходит к мысли, что в записках встречается имя «Elsie», и находит его. Оказавшись на верном пути, Холмс прилагает дополнительные энергичные усилия и успешно завершает процесс дешифрования.
Некоторые посмеивались над тем фактом, что для дешифрования этих криптограмм Холмс в течение двух часов покрывал «цифрами и буквами страницу за страницей». Но при таком коротком и трудном тексте потраченное Холмсом время не только приемлемо, но и удивительно мало. Более того, пляшущие человечки выделывают совершенно непонятные антраша, если их разместить в алфавитном порядке. Даже если их упорядочить и заставить заниматься хореографией, то в соответствующих им буквах опять не видно никакой закономерности. Члены клуба почитателей Шерлока Холмса, в том числе и президент США Франклин Делано Рузвельт, провели многие вечера в поисках закономерностей построения фигурок. Их усилия были напрасными. То обстоятельство, что при составлении записки к Слени с текстом «Come here at once»34 Холмс ограничился уже прочитанными буквами открытого текста, наводит на мысль, что он не нашел никакой закономерности, которая дала бы ему больше свободы в выборе слов при ее составлении.
В заключение остается выяснить источник ошибок, допущенных при воспроизведении шифрованного текста посланий Слени и встречающихся во всех изданиях «Пляшущих человечков». В самой первой публикации рассказа Конан Дойла в этих криптограммах используется одна и та же человеческая фигурка для буквы «v» в слове «never» и для буквы «р» в слове «prepare», а также одинаковая фигурка для буквы «b» в слове «Abe» и для буквы «r» в слове «never». Высказывалось предположение о том, что ошибки «встречаются в записках злодея, и при желании их можно объяснить замешательством и отчаянием бедняги». Однако никто не увидел возможности того, что сквайр мог сделать ошибки, когда переписывал записки Слени, чтобы доставить их Холмсу.
В действительности же ни Слени, ни муж Илси не делали этих ошибок, поскольку никаких ошибок не было, когда Холмс дешифровывал криптограммы. Если бы одни и те же знаки употреблялись для обозначения букв «v» и «р» в оригиналах записок, то Холмс после угадывания слова «never» записал бы частичный открытый текст в пятой записке в виде «vrevare» вместо «?rе?аrе», как у него, где две буквы «р» неизвестны. Аналогично этому, если бы буквы «г» и «b» были спутаны в оригинале, Холмс записал бы частично дешифрованный текст в виде «?rе» (вместо правильного «Abe»), а он записал его как «??е», где буква «b» все еще неизвестна. Таким образом, рассуждения Холмса доказывают, что в оригиналах записок ошибок не было. И хорошо, что их не было, ибо они встречаются в критических для криптоанализа местах и могли бы привести к тому, что прочитать криптограммы было бы почти невозможно даже Холмсу. Поэтому эти ошибки были допущены, скорее всего, доктором Ватсоном, поведавшим миру историю пляшущих человечков.