Биклавные шифры

После смерти П. Л. Шиллинга в июле 1837 г. управляющим первой секретной экспедицией Канцелярии МИД назначается Артур Миллер [2]. Однако уже через три г. его сменяет на этом посту действительный статский советник барон Н. Ф. Дризен. В архиве сохранился составленный в самом начале уже ХХ в. тогдашним начальником I экспедиции К. Таубе обзор российских шифров ХIХ в. [3]. В этом содержательном документе указывается, что барон Дризен является автором шифров так называемой биклавной системы. Эти шифры использовались очень широко в течение ХIХ столетия в учреждениях МИД параллельно с биграммными шифрами Шиллинга.

Биклавный шифр представляет собой шифр многозначной замены, состоящий из 26 различных простых замен с достаточно сложным выбором замены на каждый знак открытого текста, определяемым двумя ключами. При этом отдельным знакам открытого текта (буквам и знакам препинания) соответствуют два знака шифрованного текста. Таким образом длина шифрованного текста не соответствует длине открытого текста.

Основу шифра составляют: портфель с 24 передвижными полосками — главная часть двойного ключа, две таблицы (шифровальная и дешифровальная) — вторая часть двойного ключа и календарь набора и разбора.

Каждая полоска представляет собой случайный набор с повторениями 20 букв латинского (французского) алфавита из 26 букв. Таким образом каждая полоска может содержать 20 или менее латинских букв. Для удобства они записываются группами по четыре буквы в каждой с пропусками. Каждая полоска имеет свой номер, обозначенный цифрой или буквой.

Например, полоска «W» имеет вид:

 

q d u f k z i v d k i l s w k m p z l g

 

Шифрующая таблица представляет собой квадрат 26´26, строки которого обозначены 23-мя буквами латинского алфавита (без букв k,w,y) и тремя знаками пунктуации (— , .) и столбцы которого обозначены всеми 26 буквами латинского алфавита. Каждая колонка этой таблицы заполняется случайным образом бесповторно 26-ю знаками, составляющимися из 17 букв латинского алфавита и девяти цифр: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Процесс шифрования осуществляется следующим образом. Открытый текст, прдназначенный для шифрования, записывается на так называемый транспарант, где каждая строчка содержит 24 клетки. Текст пишется по четыре знака с пропусками в одну клетку. Таким образом, в каждой строке транспаранта записывается по 20 знаков, форма записи соответствует форме шифрованной полоски. Если текст закончился не в конце строки, то добавляется слово «конец» и какие-либо еще произвольные знаки. Каждый транспарант содержит 8 горизонтальных строк. Таким образом длинное сообщение может быть записано на нескольких транспарантах. При записи шифруемого текста на транспарант рекомендовалось вначале проделать все возможные сокращения текста, не меняющие смысла сообщения. Далее производилась замена трех букв и некоторых знаков препинания на знаки, входящие в промежуточный текст, а именно: буква k заменялась на qq, буква w заменялась на vv, буква y заменялась на ii, знак «;» заменялся на «.,» и т. д.

После записи сообщения на транспарант производится шифрование.

Из 24 полосок в строго определенном порядке выбираются восемь полосок согласно суточному ключу. Маркантом этого ключа является дата зашифрования, которая ставится в начале сообщения. Первая полоска подставляется к первой строке сообщения, например, получаем следующий текст и набор знаков на полоске:

 

zes- miss ions -se- serv

W

qduf kziv akil swkm pzeq

 

Знаки текста с буквами полоски образуют вертикальные биграммы, которые определяют входы шифровальной таблицы (координаты шифрованного текста). Например, первая вертикальная пара zq определяет знак шифртекста j, находящийся в z-ой строке и q-м столбце шифровальной таблицы, т. е. знак z зашифровывается в знак j. Так шифруются первые 20 знаков. Следующие 20 знаков шифруются с помощью следующей полоски, определяемой суточным ключем и т. п. Если шифруемый текст превышает 20´8=160 знаков, то процедура шифрования повторяется, начиная с первой полоски (в нашем примере W).

Расшифрование сообщения производится в обратном порядке, и очевидно, что открытое сообщение восстанавливается однозначно при наличии, конечно, у корреспондента соответствующих ключей.

Из описанной процедуры шифрования ясно, что криптографическая стойкость данного шифра держится на неизвестном противнику заполнении полосок, определяющих выбор последовательности 26 замен, и суточном ключе.

Хотя это число и достаточно велико, тем не менее криптографическая стойкость данной системы шифра ни в коей мере не может держаться на этом суточном ключе, поскольку она допускает последовательное опробование полосок шифра одну за другой. Сначала при дешифровании (при известной шифровальной таблице и известных полосках) опробуются одна за другой полоски (24 варианта). Критерием правильности опробования первой полоски является появление открытого (читаемого) текста. Далее опробуется вторая полоска из числа оставшихся и т. д. Всего получается Т = (24 + 23 + ... + 17) = 164 элементарных опробования (э. о.). За одно э. о. принимается опробование одного варианта полоски. Если текст шифровался не с начала, а где-то с середины, то число вариантов опробования увеличится не существенно: Т=(164 + 10 = 174 (э. о.).

Содержание полосок, как говорилось выше, — это основной ключ. Он действует значительно дольше, чем суточный ключ, но, тем не менее, его тоже достаточно часто меняли (полоски менялись обычно два раза в год).

Многие корреспонденты имели различные наборы этих ключей, чем обеспечивалась конфиденциальность переписки и создавалась определенная гарантия от компрометации шифра.

Перешифровальные таблицы, определявшие 26 простых замен, были второй частью ключа. Данный шифр для своего времени можно считать достаточно стойким при сохранении в тайне основного ключа (содержимого полосок) и суточного ключа.

Главная слабость этого шифра состоит в сравнительно коротком периоде Т этого шифра (Т=160 буква) и отсутствии разового ключа. Надо полагать, что в те времена за сутки шифровалось не более одного сообщения (в условиях мира) от конкретного корреспондента. По этой причине не было необходимости во введении еще дополнительных разовых ключей. Сами сообщения также не были достаточно длинными, поэтому глубинных перекрытий шифра здесь не ожидалось. Не случайно поэтому шифры этого весьма оригинального типар использовались наряду с биграммными шифрами на протяжении почти сорока лет. Вот некоторые из выявленных нами таких шифров.

Русско-французский биклавный ключ № 305 был изобретен в 1853 г. бароном Дризеном и им же отпечатан. Календари введены в 1858 г. Предназначался исключительно для переписки миссий в Константинополе с МИД. В 1860 г. бар. Дризеном было предложено включить в этот шифр таблицы для зашифрования русского текста, а не только французского, как это было первоначально. Это предложение принято Цифирным комитетом на заседании 24 марта 1860 г., протокол которого подписали тогдашние члены этого комитета: тайный советник Толстой, тайный советник Гильфердинг, тайный советник Вестман и действительный статский советник барон Дризен. Теперь шифр состоял из двух наборных и разборных таблиц «для французского и русского набора».

В 1869 г. этим шифром пользовался князь Горчаков при своей поездке на конгресс в Париж. Однако в том же году шифр был выведен из употребления.

Французский биклавный шифр № 306 изобретен бароном Дризеном и введен в действие в 1856 г. Предназначался этот шифр для сношений с МИД миссии в Турине (Флоренции). В 1865 г. заменен биклавным ключем № 342, т. к. использовался уже более шести лет. В 1869 г. «ввиду устарелой системы» был уничтожен.

В 1856 г. были введены в действие аналогичные предыдущему и также составленные бароном Дризеном ключи: № 307 — для миссии в Афинах, № 308 — для миссии в Стокгольме, № 309 — для миссии в Риме, № 310 — для миссии в Неаполе и № 311 — для миссии в Мадриде.

В том же году был введен в действие французский биклавный ключ № 313 для циркулярной связи миссий в Афинах, Берлине, Брюсселе, Константинополе, Копенгагене, Дрездене, Франкфурте, Гамбурге, Ганновере, Лиссабоне, Лондоне, Мадриде, Мюнхене, Неаполе, Париже, Риме, Стокгольме, Турине, Вене и дипломатической канцелярии в Варшаве. Сожжен в 1867 г. «вследствие устарелости системы».

В 1859 г. были введены в действие составленные бароном Дризеном русско-французские биклавные ключи: № 317 — для переписки МИД с Лондоном, № 318 — с Парижем, № 319 — с Веной, № 320 — с Парижем.

В том же 1859 г. был составлен французский биклавный ключ № 322 для переписки князя Горчакова с императором. Однако этот ключ не был своевременно введен в употребление и впоследствии, в 1877 г., получил другой номер (364), и им пользовались во время русско-турецкой войны для переписки между главной квартирой Южной армии и МИД.

Русский биклавный шифр № 322 составлен был по системе бароном Дризена и введен в действие в 1862 г. для переписки МИД с Веной и Константинополем. В 1876 г. экземпляры этого шифра отосланы в Тегеран и Токио, а также великому князю — Главнокомандующему действующей Армией в русско-турецкой войне, и генералу Игнатьеву.

Французский биклавный шифр № 339. Составлен бароном Дризеном и введен в действие в 1864 г. для двадцати восьми миссий в Европе и Америке. Использовался в сети общей связи. Кроме корреспондентов МИД экземплярами этого шифра располагали Походная канцелярия и Императорская главная квартира. Выведен из действия в конце 90-х годов «вследствие устарелости системы».

Французские биклавные шифры № 340—345 составлены были для телеграфа в 1865 г. также бароном Дризеном. Предназначались шифры для сношений в сети общей связи, в которую входили МИД России, а также посольства в Берлине, Вене, Константинополе, Лондоне, Париже, Флоренции. Однако вскоре эти ключи были заменены на более старые ключи той же системы № 305 и № 306.

Французский биклавный шифр № 348 составлен по системе барона Дризена, введен в действие в 1870 г. для миссий в Европе, а с 1871 по 1882 г. использовался также на азиатских линиях связи. Кроме того экземпляры этого ключа были у министра иностранных дел князя Михаила Горчакова, в Имперторской главной квартире, Походной канцелярии, азиатском департаменте МИД, в действующей армии у генерала Игнатьева и барона Фредерикса. На европейских линиях связи этот ключ был выведен из действия лишь в 1891 г.

Французские биклавные шифры № 350—355 действовали параллельно с предыдущим ключем на европейских линиях связи. Введены эти ключи в действие в 1869 г., а выведены из действия лишь в 1891 г.

Французский биклавный ключ № 357 составлен по системе барона Дризена для телеграфа. Введен в действие в 1871 г. для переписки МИД с миссией в Вашингтоне. Сожжен в Вашингтоне в 1884 г.

Французский биклавный шифр № 364 составлен был по системе барона Дризена и введен в действие в 1877 г. для сношений с начальником канцелярии при действующей Южной Армии. В 1878 г. отправлен в посольство в Константинополе и в действующую армию барону Фредериксу. Не употреблялся с 1888 г.

Как видим биклавные шифры применялись длительное время весьма успешно и считались российскими криптографами достаточно надежными. Выведены из употребления они были не в силу криптографических изъянов, а по иным причинам. Так, в своем обзоре шифров ХIХ в. Таубе писал в 1901 году: «Система биклавная не применима в настоящее время ввиду смешанной передачи буквами и цифрами, не допускаемой телеграфными конвенциями». Нам известно, что некоторое незначительное число шифров биклавного типа применялось для зашифрования секретной почтовой корреспонденции и в начале ХХ в.