Шифрование с помощью книги: методы и применение

Введение

Шифрование и расшифровка

Книжный шифр – это шифр, в котором каждое слово или буква в открытом тексте сообщения заменяется кодом, указывающим его местоположение в другом тексте, который служит ключом. Простая версия такого шифра использует конкретную книгу в качестве ключа, заменяя каждое слово открытого текста числом, обозначающим позицию этого слова в книге. Например, если в качестве ключа выбран роман Г. Дж. Уэллса «Война миров», то открытый текст "all plans failed, coming back tomorrow" может быть закодирован как "335 219 881, 5600 853 9315", поскольку 335-е слово романа – "all", 219-е – "plans" и так далее. Этот метод требует, чтобы отправитель и получатель использовали абсолютно идентичное издание ключевой книги. Эта простая версия не работает, если сообщение содержит слово, отсутствующее в тексте ключа. Вариант, решающий эту проблему, работает с отдельными буквами, а не со словами. А именно, каждая буква открытого текста заменяется числом, указывающим её позицию в ключевой книге. Например, используя ту же книгу «Война миров» в качестве ключа, сообщение "no ammo" можно закодировать как "12 10 / 50 31 59 34", поскольку слова, стоящие на этих позициях в романе, – "nineteenth", "of", "almost", "mortal", "might" и "own". Этот метод был использован во втором шифре Била. Этот вариант точнее назвать шифром подстановки, в частности, гомофоническим. Оба описанных метода довольно трудоемки. Поэтому на практике в качестве ключа обычно использовался специально созданный шифровальный словарь – простой список всех слов, которые могут понадобиться для составления сообщения, с соответствующими кодовыми номерами. Эта версия называется кодом и широко применялась с XV века до Второй мировой войны.

Выбор ключа

Основная сила книжного шифра – ключ. Отправитель и получатель зашифрованных сообщений могут договориться использовать любую книгу или другую публикацию, доступную обоим, в качестве ключа к шифру. Перехватывающий сообщение и пытающийся его расшифровать, если он не опытный криптограф (см. раздел "Безопасность" ниже), должен каким-то образом определить ключ из огромного числа возможных вариантов. В контексте шпионажа книжный шифр предоставляет шпиону на вражеской территории значительное преимущество. Обычный шифровальный кодекс, если его обнаружат местные власти, немедленно выдаст его владельца как шпиона и даст властям возможность расшифровать код и отправлять ложные сообщения, выдавая себя за агента. С другой стороны, книга, если она тщательно подобрана в соответствии с легендой шпиона, будет казаться совершенно безобидной. Недостатком книжного шифра является то, что обе стороны должны иметь идентичную копию ключа. Книга не должна выглядеть неуместно в распоряжении тех, кто ею пользуется, и должна быть такого типа, чтобы с высокой вероятностью содержать любые необходимые слова. Таким образом, шпион, желающий передать информацию о передвижении войск и численности вооружений, вряд ли найдет кулинарную книгу или любовный роман полезными ключами.

Словарь

Другой подход заключается в использовании словаря в качестве шифровальной книги. Это гарантирует, что почти все слова будут найдены, а также значительно облегчает поиск слова при шифровании. Этот подход использовал Джордж Скоуэлл для армии герцога Веллингтона в некоторых кампаниях Пиренейской войны. В методе Скоуэлла кодовое слово состояло из номера (указывающего страницу словаря), буквы (указывающей столбец на странице) и, наконец, номера, обозначающего конкретную запись в столбце. Однако у этого подхода есть и недостаток: поскольку записи расположены в алфавитном порядке, в алфавитном порядке располагаются и кодовые номера. Это может дать криптоаналитику существенные подсказки, если сообщение не подвергнуто дополнительному шифрованию. Широкое распространение и доступность словарей также создают проблему: весьма вероятно, что любой, кто попытается взломать такой код, также будет иметь в распоряжении словарь, который можно использовать для прочтения сообщения.

Библия шифровая

Библия – широко доступная книга, которая почти всегда печатается с указанием глав и стихов, что облегчает поиск конкретного фрагмента текста внутри нее и делает ее особенно полезной для этой цели; широкое распространение конкорданций также может упростить процесс кодирования.

Безопасность

По сути, кодовая версия "книжного шифра" ничем не отличается от любого другого кода, но в ней устранена сложность подготовки и распространения шифровальной книги за счет использования уже существующего текста. Однако это означает, что, помимо атак, применяемых ко всем остальным кодам и шифрам, частичные решения могут помочь криптоаналитику угадать другие кодовые слова или даже полностью взломать шифр, определив исходный текст. Но это не единственный способ взломать книжный шифр. Он по-прежнему уязвим для других методов криптоанализа и, следовательно, относительно легко поддается взлому, даже без использования сложных средств, и даже если криптоаналитик не знает, к какой книге привязан шифр. При осторожном использовании кодовая версия, вероятно, будет значительно надежнее, поскольку она действует как гомофонический шифр с огромным количеством эквивалентов. Однако это достигается за счет значительного увеличения объема шифротекста.

Примеры

Известное применение книжного шифра — в шифрах Била, где документ № 2 использует (один из вариантов издания) Декларации независимости США в качестве ключевого текста. Во время американской революции Бенедикт Арнольд использовал книжный шифр, иногда называемый шифром Арнольда, в котором в качестве ключевого текста использовались «Комментарии к законам Англии» сэра Уильяма Блэкстоуна. Книжные шифры последовательно использовались на протяжении всей загадки Цикада 3301.

В художественной литературе

В сериале "Колония" движение сопротивления использует книжный шифр для связи между членами ячеек. В романе "Мсье Леко", опубликованном в 1868 году, мсье Леко обнаруживает, что заключенный общается со своим сообщником, используя двойной книжный шифр. Поскольку у заключенного есть только одна книга – "Песни Беранже", решение легко обнаружить. В "Долине страха" Шерлок Холмс расшифровывает сообщение, зашифрованное книжным шифром, определив, какая книга использовалась в качестве ключевого текста. Название триллера Кена Фоллета о Второй мировой войне "Ключ от Ребекки" отсылает к немецкому шпиону в Каире, использующему роман Дафны дю Морье "Ребекка" в качестве основы для кодирования. В "Предположении о смерти" лорд Питер Уимзи, выполняющий задание для британской разведки в оккупированной нацистами Европе во время Второй мировой войны, использует код, основанный на произведениях Джона Донна. Немцы взламывают код, почти поймав Уимзи и Бантера. Уимзи затем импровизирует новый код, основанный на неопубликованном тексте, известном только ему и его жене. Главные герои Грэма Грина часто используют книжные коды. В "Человеческом факторе" используется несколько книг, а в "Нашем человеке в Гаване" – издание "Сказки Шекспира" Чарльза Лэмба. Книжный шифр играет важную роль в телевизионной версии "Меча Шарпа". Ключевым текстом является "Кандид" Вольтера. В фильме 2004 года "Сокровище нации" на обратной стороне Декларации независимости США обнаружен книжный шифр (называемый "шифром Оттендорфа"), использующий письма "Silence Dogood" в качестве ключевого текста. Главные герои романа Мэтью Райли "Шесть священных камней" использовали книжный шифр для отправки конфиденциальных сообщений друг другу. Ключевым текстом были книги о Гарри Поттере, но сообщения отправлялись через форум "Властелин колец", чтобы усложнить идентификацию ключевого текста. В Lost: Mystery of the Island, серии из четырех головоломок, выпущенных в 2007 году, на коробке каждой головоломки использовался книжный шифр, чтобы скрыть спойлеры и раскрыть информацию о шоу для фанатов. "Король-рыбак", двухсерийный эпизод "Мысли преступные", демонстрирует книжный шифр, переданный в Отдел поведенческого анализа от НСУБ через жену агента Хотчнера. Шифр был частью более сложной головоломки, чтобы найти девушку, пропавшую два года назад. Ключевым текстом был "Коллекционер" Джона Фаулза. Burn Notice (эпизоды "Where There's Smoke" и "Center of the Storm", 2010): Майкл Уэстен крадет Библию из сейфа, которая является шифровкой Саймона. Это становится частью сюжетной линии сезона, чтобы отследить организацию, развязывающую войны ради прибыли, когда Майкл пытается организовать интервью с Саймоном. В эпизоде "Слепой банкир" сериала BBC "Шерлок" Шерлок Холмс ищет книгу, которая является ключом к шифру, используемому китайскими контрабандистами "Тонг" для связи со своими агентами и друг с другом через граффити. В конце концов он находит ее: Лондонский АЗ. В фильме "Неизвестный" (2011) пароли профессора Бресслера зашифрованы книжным шифром. В эпизоде "Потерянный рай" сериала "Подразделение" Джонас Блейн (он же Змеиный Доктор) использует книжный код из поэмы "Потерянный рай", чтобы сообщить своей жене Молли, что он благополучно прибыл в Панаму. В "Хорошем солдате Швейке" Ярослава Гашека офицеры батальона Швейка пытаются использовать книжный шифр. Однако их попытки терпят неудачу, когда выясняется, что рассматриваемый роман состоит из двух томов, и Швейк доставил офицерам первый том, полагая, что они собираются прочитать роман, а не второй, который используется для шифрования. Кроме того, ключ к шифру идентичен примеру, приведенному в военном учебнике. В "Примере пальца", историческом детективе Иэна Пирса, книжный шифр скрывает историю семьи одного из персонажей и ее связь с Английской гражданской войной. В книге Джона Ле Карре "Идеальный шпион" главный герой Магнус Пим использует шифр, основанный на немецком тексте Simplicissimus. В фильме "Охотник за разумом" Ганнибал Лектер, находясь в тюрьме, общается через личное объявление в газете, используя книжный код, который, как известно полиции, не является тем, что он говорит (он упоминает стихи из Библии, но некоторые номера глав недействительны). Полиция позже обнаруживает, какую книгу на самом деле использовал Лектер, и он дает человеку домашний адрес профилировщика ФБР Уилла Грэма и предупреждает его убить Грэма. В "Коде Дарвина" Джея Ди Уэлча Джесс использует шекспировскую речь для создания книжного шифра, чтобы связаться с врагом, который может быть союзником. В "Bitterblue" Кристин Кэшор Биттерблю использует книжный код (?), чтобы раскрыть секреты правления своего отца как короля. В сериале "Deutschland 83" восточногерманские кураторы главного героя Мартина Рауха используют книжный шифр для связи с ним, пока он находится под прикрытием в Западной Германии. В финале второго сезона сериала BBC "Лютер" два брата используют книжный шифр. Лютер определяет, что они должны использовать книгу, которая легко доступна в случае потери книги и/или чтобы пользователи всегда могли иметь ее под рукой. Это приводит его к открытию, что книжный шифр использует Библию Гидеона.

In Colony, a television series, the resistance movement uses a book cipher to communicate between members of the cells. In the novel Monsieur Lecoq, published in 1868, Monsieur Lecoq finds that a prisoner is communicating with his confederate using a double book cipher. Since the prisoner has only one book, The songs of Béranger, the solution is easily discovered. In The Valley of Fear, Sherlock Holmes decrypts a message enciphered with a book cipher by deducing which book had been used as a key text. The name of Ken Follett's World War II thriller The Key to Rebecca refers to a German spy in Cairo using Daphne du Maurier's novel Rebecca as the basis of a code. In A Presumption of Death, Lord Peter Wimsey, on assignment for British Intelligence in World War II Nazi occupied Europe, uses a code based on the works of John Donne. The Germans break the code, coming near to catching Wimsey and Bunter. Wimsey then improvises a new code, based on an unpublished text known only to himself and his wife. Graham Greene's protagonists often use book codes. In The Human Factor, several books are used, and an edition of Charles Lamb's Tales from Shakespeare is used in Our Man in Havana. A book cipher plays an important role in the TV version of Sharpe's Sword. The key text is Voltaire's Candide. In the 2004 film National Treasure, a book cipher (called an "Ottendorf cipher") is discovered on the back of the U. S. Declaration of Independence, using the "Silence Dogood" letters as the key text. The protagonists of the Matthew Reilly novel The Six Sacred Stones used a book cipher to send confidential messages to each other. The key text was the Harry Potter books, but the messages were sent via a The Lord of the Rings forum to make the key text harder to identify. In Lost: Mystery of the Island, a series of four jigsaw puzzles released in 2007, a book cipher was used on each puzzle's box to hide spoilers and reveal information about the show to the fans. "The Fisher King", a two part episode of Criminal Minds, features a book cipher brought to the Behavioral Analysis Unit by the UNSUB via Agent Hotchner's wife. The cypher was part of a larger puzzle to find a girl who had been missing for two years. The key text was The Collector by John Fowles. Burn Notice (episodes "Where There's Smoke" and "Center of the Storm", 2010): Michael Westen steals a Bible from a safe deposit box that is the code book of Simon. This becomes part of the season plot to track an organization starting wars for profit as Michael tries to arrange an interview with Simon. In the episode "The Blind Banker" of the BBC series Sherlock, Sherlock Holmes searches for a book that is the key to a cipher being used by Chinese Tong smugglers to communicate with their agents and with each other through graffiti messages. He eventually finds it: the London A Z. In the film Unknown (2011), Prof. Bressler's passwords are obscured by a book cipher. In The Unit episode "Paradise Lost", Jonas Blane (a. k. a. Snake Doctor) uses a book code from the poem Paradise Lost to communicate to his wife, Molly, that he has arrived safely in Panama. In The Good Soldier Švejk by Jaroslav Hašek, the officers in Švejk's battalion attempt to use a book cipher. Their attempts are undone, however, when it is revealed that the novel in question is composed of two volumes, and Švejk has delivered the first volume to the officers, thinking that they intended to read the novel, rather than the second, which is used for the cipher. Furthermore, the key to the cipher is identical to an example given in a published military textbook. In An Instance of the Fingerpost, a historical mystery by Iain Pears, a book cipher conceals one character's family history and its relationship with the English Civil War. In John Le Carre's A Perfect Spy, the protagonist Magnus Pym uses a book cipher based on the German text Simplicissimus. In the movie Manhunter, Hannibal Lecter, who is in prison, communicates in a personal ad in a newspaper using a book code the police know is not what he says it is (he mentions verses in the Bible, but some of the chapter numbers are not valid.) The police later discover which book Lecter was actually using, and he has given the man the home address of an FBI profiler, Will Graham, and warned the man to kill Graham. In The Darwin Code by J D Welch, Jess uses a Shakespearean speech to construct a book cipher to communicate with an enemy who may or may not be an ally. In Bitterblue by Kristin Cashore, Bitterblue uses a book(?) code to unlock secrets of her father's reign as king. In the TV series Deutschland 83, protagonist Martin Rauch's East German handlers use a book cipher to communicate with him while he is undercover in West Germany. In the series 2 finale of the BBC TV show Luther, two brothers use a book cipher. Luther determines they must be using a book that is readily available in case the book is lost and/or so the users can always have it to hand. This leads him to discovering the book cipher is using Gideon's Bible.