Dôležité medzníky v histórii kryptológie

1 Raná éra kryptológie

Egyptský pisár použil neštandardné hieroglyfické symboly namiesto obvyklých hieroglyfov, čím sa text pre bežného čitateľa stal zašifrovaným. [Singh, s. 206-7]

obr. Šifrované hieroglyfy (šifrované hieroglyfy sú vľavo, ich otvorené ekvivalenty vpravo)

Tabuľka z Mezopotámie obsahovala zašifrovanú formulu na výrobu glazúrovej keramiky. Použitá šifra využívala substitúciu písmen za písmená, ktoré majú rovnakú zvukovú hodnotu v rôznych slovách.

Starí Číňania používali jednoduchý kód ( uvedený v spise Wu-tching tsu jao z 11. stor. pr. n. l. , v slov. preklade Základy klasického vojenstva) v ktorom sú 40 otvoreným správam priradené kódové výrazy prevzaté z jednej básne, napr. žiadosť o luky a šípy by mohla po zašifrovaní znieť "Ó ako krásne rozvitá je táto ruža."

Hebrejci používali jednoduchú reverznú substitučnú šifru atbaš. V tejto šifrovacej metóde je prvé písmeno abecedy nahradené posledným, druhé predposledným atď. a naopak. Názov atbaš je odvodený od toho, že prvé písmeno hebrejskej abecedy alef je nahradené posledným písmenom tav, druhé bet je nahradené predposledným sin. Prejavy tohto šifrovania nájdeme aj v Starom zákone. Pozri Jeremiáš 25, 26 a 51, 41. V hebrejskej literatúre sú známe podobné ďalšie dve substitúcie: albam a atbah. [http://home.ecn.ab.ca/~jsavard/crypto/jscrypt.htm]

Atbaš:

A B C D E F G H I J K L M

Z Y X W V U T S R Q P O N

Albam:

A B C D E F G H I J K L M

N O P Q R S T U V W X Y Z

Atbah:

A B C D J K L M E S T U V

I H G F R Q P O N Z Y X W

V starom Grécku v Sparte používali prvú známu mechanickú pomücku na šifrovanie – skytalé. Využívali ju spartskí stratégovia na vojenských výpravách. Tento šifrátor mal tvar dreveného valca, na ktorý sa prúžok za prúžkom tesne vedľa seba namotal pruh papyrusu, kože alebo pergamenu. Správa sa vypisovala smerom od jedného konca valca k druhému, až sa zaplnil celý papyrus. Potom sa pruh odmotal. Správa na ňom nedávala zmysel, pokiaľ sa u príjemcu nenamotala na rovnako hrubý valec, pretože písmena boli poprehadzované (transponované). Tento systém popisuje grécky historik Plutarchos.

obr. Šifrovacia pomôcka v Sparte – skytalé. Otvorený text je "UTOK JE RANO", šifrovaný text "URTAONKOJ E"

Rímsky vojvodca Aeneas Tacticus vo svojom spise O obrane pevností, v XXXI. časti zvanej Tajné správy odporúča používať asi 22 šifrovacích kľúčov rozdelených na substitúciu a transpozíciu.Tacticus ďalej popisuje šifrovací kameň s 24 otvormi, ktoré zodpovedali 24 písmenám gréckej abecedy. Pomocou tohoto kameňa sa šifrovalo tak, že sa písmená správy postupne prevliekala niťou príslušnými otvormi kameňa.

V Indii sa používala substitúcia písmen za písmená, ktoré sú im foneticky príbuzné.V klasickom diele o štátnictve a tajnej diplomacii Arthra-šastra, ktoré je priprisované Kautilijovi, nie je len naznačené, že sa India priam hemžila špiónmi, ale výslovne doporučuje používanie tajného písma. Dokonca doporučuje velvyslancom lúštiť tajné nápisy na maľbách a odhaľovať neviditeľné atramenty.

Grécky historik Polybios (210-120 pr. Kr) popisuje tzv. Polybiov štvorec (fakľový ďalekopis). Bol to asi prvý prakticky používaný "telegrafický kód", ktorý umožňoval vysielaťaj dopredu nedohodnuté správy. Bol založený na následujúcej tabuľke:

Vysielanie prebiehalo po písmenách tak, že na viditeľnom mieste stáli za dvoma nepriehľadnými panelmi fakľonosiči, ktorí po začínajúcom pohotovostnom signále prijímacej strany začali "vysielať". A to tak, že najprv sa nad ľavým panelom objavilo toľko fakieľ, aké je poradové číslo stĺpca, v ktorom sa nachádza prvé vysielané písmeno, a potom sa nad pravým panelom objavil taký počet fakieľ, ktorý zodpovedal číslu jeho riadka. Takto sa ďalej odvysielalo druhé písmeno, tretie, atď.

Rímsky historik Titus Lívius (žil v rokoch 59 pr. n. l. až17 n. l.) popisuje takmer neznámu udalosťzo života veľkého vojvodcu Hannibala (246-183 pr. n. l.). Vraj poslal posla z Talianska do Kartága so zašifrovanou správou. Ale použitú šifru ďalej bližšie nešpecifikuje.

Julius Caesar (100-44 p.n.l.) používal jednoduchú substitučnú šifru, ktorá nesie po ňom aj pomenovanie. Caesar používal niekoľko šifier, ale kniha (jej autorom bol Valerius Probus), kde sa popisovali, sa nezachovala. V Caesarovej šifre sa každé písmeno nahradí písmenom, ktoré v abecednom poradí leží tri písmena za ním. Ak zašifrujeme napr. výrok AJ TY BRUTUS, dostaneme šifru DM WB EUXWXV. Na tú dobu to bola prakticky nerozlúštiteľná šifra, jednoduchá a účinná, až kým ju neprezradil Cicero, ktorý prešiel do tábora Caesarových protivníkov.

Vátsajánovo majstrovské dielo o erotike Kámasútra, zahŕňa tajné písmo pod dve (v poradí 44. a 45.) z celkovo 64 umení (jóg) , ktoré má žena poznať a používať. Jeden systém sa nazýval Mlechita-vikalpa a zostavil ho Muladeviya.

Medzi základné steganografické metódy, teda metódy, kedy sa odosielateľ a príjemca snaží utajiť pred nepovolanou osobou samotné predávanie informácii, patrilo už oddávna použitie neviditeľných alebo sympatetických atramentov. O neviditeľnom atramente sa zmieňuje v roku 2 pr. n. l. v diele Ars Amatoria (Umenie lásky) rímsky básnik Publius Ovidius Naso (43 pr.n.l.-18 n.l.). Gaius Plinius Secundus všeobecne známy ako Plínius Starší (23-79) popísal vo svojej rozsiahlej knihe Naturalis historia, použitie mlieka z pryšca ako neviditeľného atramentu [Singh, s.20]

Rímsky spisovateľ Valerius Probus, ktorý sa venoval textovej kritike rímskych básnikov, napísal pojednanie o šifrách, ktoré používal Julius Caesar. Dielo sa bohužiaľ do dnešnej doby nedochovalo.

``Tzv. Leidenský papyrus [...] používa šifru na ukrytie podstatných častí dôležitých [magických] receptov''. [Kahn, s. 91]

V Perzii sa kryptografia využívala k politickým účelom (na rozdiel od Grécka alebo Ríma, kde bola typicky vojenskou záležitosťou). Perzskí králi a príslušníci panovníckeho rodu údajne využívali zvláštny jazyk, ktorý im umožňoval dorozumievať sa medzi sebou tak, aby im ostatní nerozumeli. Údajne pri komunikácii s kráľmi iných, spriatelených národov, používali zvláštne tajné písmo raz-sahríja. Pravdepodobne sa jednalo o druh monoalfabetickej substitúcie. Príklady sa však nedochovali.

V starovekej Číne sa šifrovanie nepoužívalo. Dôvod podľa niektorých historikov spočíval v tom, že vzdelaná bola iba malá časť obyvateľstva. Podľa iných odborníkov je zasa dôvodom samotná podstata písma, obrázkové písmo totiž neumožňuje využitie najstarších „prirodzených“ šifrových systémov, akými sú transpozícia a jednoduchá substitúcia. Obidva systémy sú založené na práci s písmenami a pre obrázkové písmo nie sú priamo použiteľné.

Diplomati a vojenskí činitelia sa spoliehali hlavne na ústne správy, ktoré sa posol naučil naspamäť. Pokiaľ Čínania používali písané správy, písali ich na tenký hodváb alebo papier, ktorý potom zmačkali do malej guličky a túto zaliali voskom („la wan“). Tým sa zaistila kontrola dodržania dvoch základných vlastností – integrita a dôvernosť správy. Posol potom následne ukryl guľôčku niekde na tele (napr. v konečníku alebo ju dokonca prehltol). Tým sa zasa zaisťoval utajený prenos správ.

V Indii sa ďalej rozvíja praktická kryptografia, a to nielen medzi obchodníkmi a vojenskými kruhmi, ale medzi všetkými vrstvami obyvateľstva.

Dokladom je známa učebnica erotiky Kámasútra. V časti Zmyselná žena sa hneď v úvode dozvedáme medzi 64 radami ženám, ktoré chcú mať úspech u mužov: „Osvojte si tajné písma a šifry alebo si vynájdite vlastné. Dôležitá je tiež znalosť nových spôsobov hovoru, aby ste mohla obratne meniť začiatky a konce slov tak, ako práve potrebujete.“ V komentári ku Kámasútre Jašodhara popisuje niektoré z používaných tajných písem. Jedným z uvedených systémov je „kautilijan“, v ktorom sú substúcie písmen založené na fonetických príbuznostiach resp. vzťahoch, kedy sa napr. samohlásky nahradzujú samohláskami. Zjednodušená forma tejto šifry sa nazývala „durbodha“. Ďalší druh tajného písma je „muladevíja“, kde zašifrovanie spočíva v použití recipročnej abecedy pre časť písmen. Existujú záznamy, že tento systém bol používaný i v hovorovej podobe, a to najmä medzi obchodníkmi.

V egyptskej Sakkáre v koptskom kláštore sv. Jeremiáša bol pravdepodobne tesne pred jeho opustením zapísaný jedným z pisárov zašifrovaný text. K zápisu bola použitá monoalfabetická substitúcia. Správa bola vyrytá na vnútornú stranu dverí vedúcich na nádvorie. Dešifrovaná podoba správy znie „Ja, Viktor, malý a úbohý tvor – vzpomeň si na mňa.“ Plním tak jeho prianie a text tu uvádzam...

V koptskom kláštore Sheikh Abdel-Gournah v južnom Egypte bol nájdený zvláštny předmět v komôrke kňaza menom Elias. Je to kúsok vyschnutého dreva asi jednu stopu dlhý a štyri palce vysoký, na ktorom sú dva riadky písma napísaného čiernym atramentom. Horný riadok obsahuje grécke písmená a obsahuje všetky písmená koptskej abecedy. Päť písmen presahuje do dolného riadku, ktorý obsahuje 21 písmen tejto abecedy rozdelených do štyroch nerovnako veľkých častí, ktoré sú prevrátené a premiešané. Ako kňaz túto tabuľku presne používal, nie je známe, ale zdá sa takmer isté, že táto drevená doštička je najstarším zachovaným šifrovacím kľúčom na svete.... Doštička je uložená v Metropolitan Museum of Art v New Yorku.

V anglo-saskej Británii a Škandindávii sa používalo silne hranaté písmo, tzv. runy. Šifrový systém, ktorý sa objavil v 8.-9. storočí, využíval toho, že runová abeceda bola rozdelená do 3-5 skupín, z ktorých každá obsahovala určitý počet runových písmen. Napríklad písmeno „A“ (runa Ansuz) bolo štvrtým písmenom v prvej skupine. Šifrový systém, tzv. isruna, využíval k určeniu konkrétneho písmena určenie skupiny a poradia písma v tejto skupine. Názov systému je určený z runy i (Isa), ktorá sa k tomu využívala. Počet krátkych runových i určoval číslo skupiny a počet dlhých runových í určil poradie v skupine. Existujú aj ďalšie obdobné varianty tohoto systému: hahalruna (šikmé čiarky určujúce skupinu boli písané vľavo od hlavnej čiary a šikmé čiarky určujúce poradie runy v skupine vpravo), lagoruna, stopruna, lopfruna...

Abu `Abd al-Rahman al-Khalil ibn Ahmad ibn `Amr ibn Tammam al Farahidi al-Zadi al Yahmadi napísal knihu o kryptoanalýze (Kitáb al Mu'amma) inšpirovanú jeho riešením kryptogramov pre byzanského cisára. Postup riešenia, ktorý tu uvádza, bol založený na znalosti dvojice otvoreného a šifrového textu, čo je dodnes jedna zo štandardných kryptoanalytických metód.

Arabský vedec a polyhistor Abu Jusuf Ja'qub ibn Is-haq ibn as-Sabbah 'Omran ibn Ismail al-Kindi.napísal knihu s názvom Rish alah f ' istikhr' aj al-Mu‘amm 'a, čo v preklade znamená "Rukopis o dešifrovaní kryptografických správ" okrem popisu arabskej fonetiky a syntaxe, rozdelenia šifier na substitúciu a transpozíciu a podrobnej štatististickej analýzy obsahuje prvé použitie tzv. frekvenčnej analýzy. [Singh, s.30]

Alchymista Abu Bakr Ahmad ben `Ali ben Wahshiyya an-Nabati uverejnil vo svojom spise Kitáb šauq Abú Bakr Ahmad ben Alí ben Wahšíja an-Nabati mustahán fí márifat rutúz al-aglán (Kniha prianí oddaného fanatika naučiť sa niečo o hádankách v starých dokumentoch) niekoľko šifrových abecied, ktoré sa tradične používali pre mágiu. Taktiež napísal pojednanie o kryptografii. Len celkom nedávno sa zistilo, že rozlúštil aj egyptské hieroglyfické písmo a mohol tak študovať egyptské pamiatky. [Kahn, s. 93]

Kniha Adab al-Kuttáb (Príručka úradníka) obsahovala kapitolu o šifrách [Singh, s.28]

``Za časov vlády Ghazneovskej dynastie nad dobytou Perziou pochádza niekoľko dokumentov obsahujúcich šifrový text a istý kronikár píše, že vysokí úradníci bývali pred uvedením do úradu zásobovaní osobnou šifrou. Ale všeobecný nedostatok kontinuity islamských štátov a postupné neúspechy pri pokuse založiť sústavnú civilnú službu  a zriadiť permanetné zastupiteľstvá v iných krajinách zabraňovalo väčšiemu rozšíreniu a využívaniu kryptografie vo svete.'' [Kahn, s. 94]

``Leta pána 1226, v dobách hlbokého stredoveku, objavila sa v Benátskych archívoch slabá politická kryptografia v podobe substitúcie samohlások bodkami alebo krížikmi v niekoľkých roztrúsených slovách.'' [Kahn, s. 106] "Už od dávnych dôb mala benátska vláda zvláštnych šifrovačov a neskôr bolo Rade desiatich uložené starať sa o štátne šifry a snažiť sa vynaliezať nové . Šifrovacie umenie bolo totiž vtedy ešte v počiatočnom štádiu, a keď sa šifry dostali do cudzích rúk bývali pomerne ľahko rozlúštené. Šifrovanie obyčajne tkvelo v nahradení písmen latinskej abecedy buď inými písmenami, alebo arabskými číslicami, číarkami, bodkami, ľubovoľnými obrazcami, pričom pre jedno písmeno boli často používané dve alebo tri značky. Zavádzali sa aj také značky, ktoré nemali žiadny význam, aby skomplikovali šifrovanie a sťažili rozlúštenie cudzím ľuďom." [Chvostov, V.M. a kol.: Dějiny diplomacie (I. díl), Praha, SNPL, 1961 - III. kap. časť6. Talianská diplomacie XII.-XV.stol., Šifrovacia služba v Benátskej republike a inde, str. 174-5]

Prvou európskou rukopisnou knihou o kryptografii bola De secretis artis et naturae operibus et de nullitate magiae (List o tajných postupoch a neexistencii mágie). Jej autorom je známy anglický františkán a polyhistor Roger Bacon (* 1214-† 1294). V nej uvádza toto: ``Bláznivý je ten, kto zapíše tajomstvo inými spôsobmi tajnopisu, než tými, ktoré ho chránia pred nepovolanými.''

Pápežská kúria jako prvá v Európe vyvinula metódu šifrovania svojej korešpondencie. Existencia šifier sa dá poprvýkrát preukázať počas pontifikátu pápeža Jána XII. (1316-1334). Používal ich ku korešpondencii so správcami jednotlivých provincií a s neapolským kráľom Róbertom (južné Taliansko), čo boli jeho najužší spojenci. I jeho legáti dostávali listy v zašifrovanej podobe. Udivujúca je rýchlosť, s akou Ján informácie dostával. Napr. o zmluve medzi Rakúskom, Uhorskom a Čechmi uzavretej 13. júla 1332 dostala kúria zašifrovanú správu už 3. septembra. Šifrovacie systémy sa môžu z dnešného hľadiska zdať primitívne. Príslušný pisár najprv v liste nahradil mená, tituly a miesta krycími menami – postup, ktorý je dodnes bežný vo vojenskom rádiovom styku. Ďalej nahradil všetky samohlásky v slovách zakaždým iným písmenom. Použité systémy kombinoval. K rozlúšteniu šifry slúžila „nomenklatúra“ (pozn. správne nomenklátor), ktorú musel mať odosielateľ aj príjemca. Slabým miestom tohoto systému bolo to, že nomenklatúry sa mohol zmocniť niekto nepovolaný. V jednom z listov píše Ján XXII. kráľovi v Neapoli, že sa protivníkovi dostali do rúk niektoré listy, ktoré mu umožní rozlúštiť tajné správy, a preto mu posiela nový šifrovací kľúč. Takto zašifrovaných listov sa zachovalo bohužiaľ málo. Boli tak tajné, že ich pápež nechcel obvyklým spôsobom zverovať svojej kancelárii. Preto sa nezhotovovali kópie a nezakladali do archívu. Ján XXII. poveroval spisovaním a dešifrovaním tajných listov vlastného, špeciálne prevereného notára. Tento Bernhardus Stephani býva označovaný za prvého „šéfa pápežskej tajnej služby“. Zachovali sa – nehľadiac na niekoľko listov – len rôzne nomenklátory, ktoré pápežoví sekretári používali pre šifrovanie a dešifrovanie dôvernej korešpondencie. Tie nám umožňujú sledovať postupné vylepšovanie popísaných systémov. [Krieger, W.: Tajné služby ve světových dějinách (Špionáže a utajené akce od antiky po současnost), Olomouc: Fontána, 2006, s.99-100]

"Šifry sa objavujú i v iných talianských štátoch. V pápežskej kancelárii sa používali už v prvej polovici XIV. storočia a prv spočívali v zámene niektorých slov inými, dohovorenými. Tak napríklad miesto "guelfovia" sa písalo "Synovia Izraela", miesto "ghibellíni" - "Egypťania", miesto "Rím" - "Jeruzalem" atď." [Chvostov, V.M. a kol.: Dějiny diplomacie (I. díl), Praha, SNPL, 1961 - III. kap. časť6. Talianská diplomacie XII.-XV.stol., Šifrovacia služba v Benátskej republike a inde, str. 175]

`Abd al-Rahman Ibn Chaldun napísal "The Muqaddimah", dôležitý prehľad histórie, v ktorom sa uvádzalo použitie ``názvov voňaviek, ovocných plodov, vtákov alebo kvetín na označenie písmen alebo [...] foriem odlišných od všeobecne prijatých foriem písmen'' ako šifry vymieňané si navzájom medzi mýtnicami a vojenskými posádkami. Taktiež v nej zanechal odkaz na kryptoanalýzu, poznamenajúc, že ``Dobre známe spisy o tajnopise sú vlastníctvom ľudstva.'' [s. 97] [Kahn, s. 94]

Najstaršie zachované nomenklátory zostavil tajomník protipápeža Klementa VII. Gabrieli di Lavinde na spojenie s jeho vyslancami. Nomenklátory obsahujú okrem úplnej substitučnej abecedy aj dvojpísmenové kódy pre jeden až dva tucty najfrekventovanejších slov alebo mien, a navyše tiež tzv. klamače, nevýznamové skupiny písmen, ktoré mali sťažiť kryptoanalýzu zašifrovaných textov. Nomenklátory postupne rozširovali svoj slovník na stovky až tisíce kódových slov. Zaujímavé je, že sa používali dlho a masovo, a to aj napriek tomu, že boli známe oveľa dokonalejšie metódy šifrovania. Mali totiž jednu neprekonateľnú výhodu: ich použitie bolo jednoduché. Každý si mohol zložitosť nastaviť podľa svojho slovníka kódov. Je to prvé riešenie všeobecného rozporu medzi bezpečnosťou a rýchlosťou (praktickosťou) šifier.

Tibeťania začali pre svoju úradnú korešpondenciu používať šifru nazvanú „rin-spuns“. Šifra nesie meno po svojom objaviteľovi Rin-c'/hhen-/spuns/-pa, ktorý žil v 14. storočí.

Spis "The Equatorie of the Planetis" pravdepodobne napísaný Geoffreym Chaucerom, obsahuje niektoré zašifrované pasáže. Šifrou je jednoduchá substitúcia založená na abecede pozostávajúcej z písmen, číslic a symbolov. [Price, s. 182-7]

Vo významnom írskom diele z konca 14. storočia Kniha Ballymote je rozsiahly prehľad rôznych runových šifrových systémov. Už skôr popísaný systém isruna a jeho rôzne modifikácie (hahalruna, lagoruna, …) sa tu ďalej rozvíjajú a využívajú sa ďalšie možné varianty (využitie vlnoviek, spojovacích čiarok atd.). Popisuje sa tiež využitie obrátenej abecedy, písanie runy ktorá je posunutá oproti rune, ktorú má nahradiť, určitý jednoduchý substitučný systém atď. Názvy pre jednotlivé systémy v tomto diele hovoria sami za seba (podvodná runa, runa výbuchu hnevu, host runy, runa, ktorá zmiatla Bresa, atď.).

Doposiaľ najstaršiu známu západnú homofónnu šifru zostavil vojvoda Simeone de Crema z Mantovy.

obr. Prvú známu homofónnu šifru použil Simeone de Crema v r. 1401

Arabský učenec Shihab al-Din abu `l-`Abbas Ahmad ben `Ali ben Ahmad `Abd Allah al-Qalqashandi dokončil svoju 14 zväzkovú encyklopédiu "Subh al-a `sha", ktorá bola určená pre úradníkov ako systematický prehľad o všetkých dôležitých oblastiach ľudských vedomostí a obsahuje aj rozsiahle informácie o kryptológii. Táto informácia sa pripisuje Taj ad-Din `Ali ibn ad-Duraihim ben Muhammad ath-Tha`alibi al-Mausilimu, ktorý žil v rokoch 1312 až1361, ale ktorého spisy o kryptológii sa stratili. Zoznam šifier v tejto práci obsahoval substitúciu, transpozíciu, písanie slov po spiatku, pridelenie poradového čísla v abecede (má i úlohu utajiť – text potom vypadá jako číselný zoznam), písmená sa dajú nahradiť celým menom, lunárnymi znakmi, zoznamom krajín, stromov, ovocie a po prvýkrát aj šifru s viacerými substitútmi za písmeno otvoreného textu. Taktiež sa mu pripisuje ukážka podrobne spracovaného príkladu kryptoanalýzy, obsahujúceho použitie tabuliek frekvencií výskytu písmen a skupín písmen, ktoré sa nemôžu vyskytnúť spolu v jednom slove a niekoľko typov neviditeľných atramentov založených na rôznych chemických reakciách.

Pravdepodobne prvým dochovaným dokladom o požívaní šifier v Čechách sú listy Majstra Jána Husa z Kostnice. Jeho šifrový systém bol veľmi jednoduchý, šifroval iba samohlásky, a to tak, že ich nahradil písmenom, ktoré ho v abecede nasleduje. Miesto A písal B, miesto E napísal F atď. OKO, ALBATROS by zašifroval jako PKP, BLBBTRMS. Systém je z kryptologického hľadiska veľmi slabý a naviac nejednoznačný. Príjemca môže mať v niektorých prípadoch problém s dešifrovaním, pretože nemusí byť na prvý pohľad zrejmé, ktoré písmeno je v otvorenom tvare (spoluhláska) a ktoré je šifra (samohláska). Nejednoznačnosti môžu vzniknúť predovšetkým v krátkych textoch.

Talianský sekretár pre šifry rodiny Sforza, vládnúcej v Milánskej republike, Sicco Simonetta uverejnil malý spis Regulae ad extrahendum litteras zifferatas sine exemplo  obsahujúci metódy lúštenia a ponúkajúci značné množstvo štatistických údajov.

obr. Albertiho šifrovací disk

Leon Battista Alberti (*1407-†1474), (priateľ Leonarda Data, pápežovho sekretára, ktorý udajne mal oboznámiť Albertiho s vtedajším stavom kryptologického umenia) – nazývaný aj otcom západnej kryptológie. Bol všestranne vzdelaný človek, je známy ako autor prvej tlačenej knihy o staviteľstve. Albertiho 25 stranová práca Treatise De Cifris je prvá práca napísaná v západnej Európe venovaná kryptoanalýze. Dielo obsahuje výklad lúštiteľských postupov na základe jazykových znalostí, roztriedenie systémov šifrovania na substitúciu a transpozíciu, objav polyalfabetickej substitúcie a šifrovanie kódov. K substitúcií zostrojil Alberti šifrovací disk pozostávajúci z dvoch otáčavých kotúčov reprezentujúcich otvorené a zašifrované znaky, pričom ich otáčanie simulovalo polyalfabetickú substitúciu. [http://www.otr.com/ciphers.html]

obr. Trithemiusove dielo "Polygraphiae libri sex"

Spojovanie kryptológie s mágiou a alchýmiou plynulo z toho, že v období stredoveku a renesancie bola používaná k utajovaniu dôležitých častí alchymistických vzorcov. Príkladom môže byť rukopis Arnalda de Bruxella, ktorý vznikol v Neapole v rokoch 1473-1490. V ňom autor použil päť riadkov šifier pre utajenie najdôležitejšej časti – postupu výroby kameňa mudrcov. Vytváral sa názor, ktorý medzi prostým ľudom počas dlhých storočí pretrvával, že kryptológia je vlastne čiernou mágiou... Ako inak by predsa bolo možné získať správu z nezrozumiteľného tajného písma?

Znalosť kryptológie v Španielsku sa datuje do doby, kedy boli vyhnaní z krajiny Mauri a zjednotená krajina pod vládou Ferdinanda a Izabely nastúpila cestu svetovej nadvlády. Prvé šifrové systémy, zavedené niekedy okolo roku 1480, prevádzali otvorený text na rímske číslice. Pravdepodobne nejaký obdobný systém použil Kryštof Kolumbus, keď písal svojmu bratovi v Novom svete, že „odstráni“ guvernéra poslaného zo Španielska. Dešifrovaný text listu bol použitý jako dôvod pre to, aby guvernér poslal Kolumba späť do Španielska v reťaziach.

Prvá tlačená kniha s kryptologickou náplňou bola kniha od známeho benediktínskeho mnícha Johannesa Trithemia. V piatej knihe jeho súboru šiestich kníh "Polygraphiae libri sex" je zavedená tzv. "tabula recta", ktorá je základom pre polyalfabetické šifry.

Abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
bcdefghijklmnopqrstuvwxyza
cdefghijklmnopqrstuvwxyzab
defghijklmnopqrstuvwxyzabc
efghijklmnopqrstuvwxyzabcd
...
zabcdefghijklmnopqrstuvwxy
obr. Trithemiusova tabula recta (prepis v latinke)

V tomto období pracoval ako prvý úspešný lúštiteľ na Západe Giovanni Soro (*?, †1544), tajomník pre šifry v Benátskej republike, ktorá bola riadená Radou Desiatich. I keď behom svojho života vylúštil desiatky latinských, talianských, španielských a francúzskych šifier – nedochovali sa nám informácie o systémoch, ktoré rozlúštil. Pre potreby diplomatickej šifrovej korešpondencie zavádza Soro tzv. „všeobecnú šifru“ (nomenklátor), ktorá umožňovala veľvyslancom vzájomný styk medzi sebou, naviac mal potom každý veľvyslanec tzv. Špeciálnu šifru, ktorú používal iba pre zasielanie a dešifrovanie správ z a do Benátok. O jeho služby prejavil záujem aj pápež Klement VII. (*26.11.1523, †25.9.1534). V roku 1526 mu zaslal dve zašifrované správy, obidve dostal vzápätí naspäť rozlúštené. Keď jednu z pápežových správ zachytili vo Florencii, pápež poslal jej kópiu Sorovi v nádeji, že bude uistený o jej nerozlúštiteľnosti. Soro skutočne potvrdil, že pápežovu šifru nedokáže rozlúštiť, takže by sa to nemalo podariť ani Florenťanom. [Singh, s.40-1] Giovano Soro umiera v roku 1544. Chceli by ste byť lúštiteľmi v tejto dobe? Posúdťe sami – plat bol veľmi slušný: desať dukátov za mesiac. Kryptológia sa vyučovala v akejsi škole, na ktorej sa vždy v septembri skladali skúšky. Kryptológovia mali za povinnosť písať odoborné pojednania o svojej práci. Bohužiaľ sa tieto práce nedochovali. Ak šifrované správy cudzích štátov padli do rúk Benátčanov, bol daný príkaz k ich dešifrovaniu a preloženiu. Nikto nesmel dešifrantov rušiť a údajne im nebolo ani povolené výjsť z pracovne skôr, dokiaľ text nerozlúštili. Ak lúštitelia vyzradili niektoré zo štátnych kryptologických tajomstiev, mohli byť odsúdení k smrti.

Ďalším z uznávaných renesančných kryptoanalytikov bol Philibert Babou(?), pracujúci pre francúzskeho kráľa Františka I.(*1515-†1544) Jeho pozitívnou (pre svoju profesiu ako lúštiteľ) povahovou črtou bolo to, že dokázal na lúštení šifry pracovať bez prestania celé dni i noci. [Singh, s.41]

V Arménii použili při písaní náboženských textov rôzne systémy, ktoré pripomínajú Polybiov štvorec.

Vo Florencii sa rozvíja rovnako kryptografia (rozvoj šifier), ako aj kryptoanalýza (lúštenie nepriateľských správ) pre politické účely. Svedectvom sú zmienky v diele Dell'arte della guerra (O umení vojenskom) od známeho Florenťana Niccola Machiavelliho (1469-1527).

V Benátkach usporadúvala Rada Desiatich rôzne súťaže v šifrovaní a akákoľvek novinka alebo vylepšenie boli odmenené. Napr. v roku 1525 zvíťazil Marco Rafael (neskorší obľúbenec anglického kráľa Henricha VIII.) tým, že objavil a predviedol nový spôsob neviditeľného písania. Víťaz obdržal vysokú odmenu 100 dukátov, čo bol ročný plat dvorana.

Jacopo Silvestri vydal knihu Opus novum ... principibus maxime vtilissimum pro cipharis, popisujúc v nej 6 šifrovacích metód, vrátane prvej zmienky použitia knihy ako jednoduchého kódu, a Caesarovej, pre ktorú odporúčal použitie šifrovacích diskov. Má celkovo 88 strán. Súčasťou knihy je aj rozsiahly slovníček, ktorý sa dá využiť k vytvoreniu osobného nomenklátora.

Hernando Cortéz odosiela 25.6. 1532 list o dobytí Mexika zašifrovaný pomocou malého nomenklátora. List sa zachoval. Jeho nomenklátor obsahoval pre každé písmeno dva až tri symboly a pre vlastné mená boli využité kódy.

Pavol III. (vlastným menom Alessandro Farnese), pápež medzi rokmi 1534 až 1549, sa preslávil tým, že v roku 1540 schválil Spoločnosť Ježišovu (Societas Iesu) a jeho stanovy, spísané sv. Ignácom z Loyoly. Menej známy je jeho prínos pre založenie kryptologickej tradície Vatikánu. Pápeži až do tohto obdobia nemali vlastných kryptografov a v prípade potreby posielali telegramy k dešifrovaniu do Benátok. Pavol III. si uvedomil, že to nie je správne, a agendu kryptológie svätej stolice zveril Antoniovi Eliovi.

Giovanni Battista Palatino uverejnil svoju knihu Libro nvova d'imparare a scrivere ... Con vn breue et vtile trattato de le cifere. Tlačou vychádzala aj v rokoch 1545, '47, '48, '50, '53, '56, '61, '66, '78, a v r. 1588. Opravená a doplnená bola vydávaná v rokoch 1566, '78, a '88. V tom istom roku bol v Anglicku poprvýkrát zriadený tzv. Black Chamber - Tajný kabinet, v ktorom sa vykonávalo otváranie, opisovanie a pripadné lúštenie zachytenej diplomatickej korešpondencie. Tieto funkcie mali v rámci The British Post Office (Britského kráľovského poštového úradu) na starosti tri nezávislé inštitúcie The Secret Office - "Tajný úrad", Private Office - "Súkromný úrad" a Decyphering Branch - "Oddelenie pre dešifráciu". [Clark, s. ], [Janeček, Gentlemani..., s. 23]

Vo Florencii sa preslávil lúštením nomenklátorov Pirrho Musefil gróf de la Sasseta. Medzi jeho najväčšie úspechy patrí rekonštrukcia nomenklátorov, ktoré používal francúzsky kráľ Henrich II.

Talian Giovanni Battista Argenti  (*?-†1591) - tajomník pre šifry Pápežskej kúrie a neskôr aj skvelý lúštiteľ. Bol tajomníkom šiestich pápežov a rozlúštil Bellasov autokľúč - polyalfabetickú šifru. [Klíma, s.65]

V tomto roku jeden z najvýznamnejších talianských učencov, lekár, matematik, fyzik a filozof Girolamo Cardano (*1501-†1576),vydáva knihu De subtilitate libri XXI, v ktorej popisuje jednu z najpoužívanejších steganografických metód - tzv. Cardanovu mriežku. V nej ju popisuje takto: "Vezmite dve pergamenové blany rovnakej veľkosti a rovnako štvorčekované. Vyrežte malé štvorčeky alebo obdĺžničky podľa toho, ako veľké písmená ste zvyknutí písať. Do jedného riadku vyrežte 7 otvorov, do iného 8, do ďalšieho 10, do následujúceho trebárs opäť 8, atď. Priložte takto vyrobenú mriežku na papier, do okienok vpíšte text správy a voľné miesta doplňte písmenami podľa ľubovôle. ...".Je treba dodať, že veľkosť papiera musela zodpovedať veľkosti mriežky, aby nedošlo k nedovolenému posunu okienok. Jeho kniha bola znovu vydávaná v rokoch 1551, '54 {x2}, '59, '60 {x2}, '80, a v r. '82; francúzsky preklad vyšiel tlačou v r.1556. [Janeček, Gentlemani..., s. 17-8]

Vyšla brožúra "La cifra del ..." nenápadného talianskeho šľachtica Giovana Battistu Bellasa popisujúca kryptosystém, ktorého základom je tajný kľúč. Tajným kľúčom je tu slovo, príp. veta, ktorá sa opakovane píše nad otvorený text. Každé písmeno otvoreného textu je potom šifrované abecedou, ktorá je určená písmenom nad ním. Pri šifrovaní sa používala Trithemiusovu tabuľka. V tomto systéme už význam a úloha kľúča vystupujú do popredia. Jeho výhoda je zrejmá. Jeden a ten istý sys|ém je možné podľa potreby variabilne meniť. To už nie je ďaleko od myšlienky, vytvoriť taký systém, v ktorom by bola kľúčom samotná správa. Takýto autokľúč navrhol v roku 1586 Vigenčre.

Za pápeža Pavla IV.(zvolený 26.5.1555 - †18.8.1559), človeka veľmi prísneho a podporovateľa vyčíňania inkvizície bola zriadená kryptoanalytická služba v rámci funkcie tajomníka pre šifry. V nej s úspechom pracovala známa rodina Argentis.

V tomto roku španielský kráľ Filip II. zostavil jeden z najlepších nomenklátorov svojej doby. Ďalej G. Cardano publikoval spis De rerum varietate libri XVII - "O rozmanitosti prírody v sedemnástich knihách". Bola znovu vydaná v r.1557, '58, '80, a '81.

Vyšla kniha s názvom Magiae natvralis libri XX - Prírodná mágia v dvadsiatich knihách, v ktorej kniha č.XVI sa venuje lúšteniu šifier. Autorom je Giovanni Battista della Porta (*15.2. 1535, †4.2. 1615). Bola znovu vydaná v rokoch 1560, '61{x2}, '62, '64, '67, '76, '85, '91, '97, a v r. 1607. Jej anonymný francúzsky preklad vyšiel tlačou v rokoch 1565, '67, '70, '71, a '84.

Talian Matteo Argenti (*1561-†?) - synovec G.B. Argentiho, jeho nasledovník vo funkcii tajomníka pre šifry v Pápežskej kúrii, má na svojom konte niekoľko vynikajúcich myšlienok. V r. 1590 navrhol použitie kombinácie číslic a ich dvojíc ako substitučnej šifry, v r. 1591 vydal 135 stranovú príručku kryptografie - renesančné šifry a v r. 1605 kód podobný Huffmanovmu.

Počas tohoto obdobia vo Francúzsku zúrili náboženské vojny medzi katolíkmi a hugenotmi. Hugenoti používali šifry, ktoré im ľahko lúštil právnik a matematik Francois Vieté (*1540-†1603). Taktiež sa mu podarilo rozlúštiť španielske nomenklátorové šifry pre francúzskeho kráľa Henricha IV. Navarrského (*1589-†1610). Kráľ mohol počas dvoch rokov tajne kontrolovať španielsku tajnú diplomatickú korešpondeciu. Akonáhle to však Španieli zistili, žiadali, aby pápež postavil Vieta pred kardinálsky súd pre podozrenie zo spojenia s diablom. Pápež tieto žiadosti rázne odmietol. Španielski kryptografi boli tak zosmiešňovaní po celej Európe. [Singh, s.41], [Grošek, s.16]

Talian Giovanni Battista della Porta (*15.2. 1535, †4.2. 1615) napísal niekoľko kníh. Jeho najslávnejšia kniha z oblasti kryptológie sa nazývala De Fvrtivis Literarvm Notis: vvlgo de ziferis Libri IIII vyšla v roku 1563 a "vládla" v kryptografií 300 rokov. Ďalšie vydania nasledovali v rokoch 1591, '93, 1602 {x2}, '03, a '06. V rovnakom roku sa objavila aj je anglická verzia pod názvom On secret notations for letters, commonly called ciphers. Porta v knihe jasne a výstižne sústredil kryptologické poznatky vtedajšej doby, rozdelil šifry na substitučné a transpozičné, uviedol prvú digrafickú šifru. Ďalej zverejnil návod na lúštenie monoalfabetickej substitúcie a vypracoval aj niekoľko metód lúštenia polyalfabetických šifier. Portova digrafická šifra bola tvorená tabuľkou, kde riadky a  stĺpce boli označené písmenami abecedy. Vo vnútri tabuľky boli symboly (značky), ktoré reprezentovali šifrové výrazy vždy namiesto dvojice písmen otvoreného textu, určených riadkom a stĺpcom tabuľky. Jeho najväčším prínosom bola malá poznámka, ktorá definovala všeobecnú polyalfabetickú šifru. Doporučil čo najdlhší kľúč v Belasovom systéme a potom poznamenal, že Trithemiusovu tabuľka nemusí obsahovať len vzájomne posunuté abecedy, ale abecedy úplne poprehadzované, nesúvisiace. Tým vznikla všeobecná polyalfabetická substitúcia, pretože jednotlivé písmená otvoreného textu sú šifrované rôznymi substitúciami, ktoré určuje kľúč [http://home.ecn.ab.ca/~jsavard/crypto/pp010302.htm]. 

Bellaso publikoval v knihe Il vero modo di scrivere in cifra ... šifru, tzv. autokľúč pokračujúc v práci započatej Cardanom, ktorý zdá sa ako prvý objavil túto myšlienku. [Kahn, s. 144 (pozn. pod čiarou)]

Francúz Blaise de Vigenčre (*1523 - †1596), navrhol vo svojej knihe "Traicté des chiffres, ou secretes manieres d'escrire" autokľúč, t. j. kľúč, ktorý sa sám reprodukuje. Belaso prv nechal opakujúci sa kľúč bežať nad otvoreným textom. Vigenčre ako kľúč použil len jedno písmeno, zašifroval ním prvé písmeno otvoreného textu a výsledné písmeno šifrového textu použil ihneď ako nasledujúce písmeno kľúča. Kľúč sa teda vytváral automaticky. Jeho druhá metóda autokľúča bola podobná. Po zašifrovaní prvého písmena otvoreného textu (prvým a jediným písmenom kľúča), bolo ako nasledujúci kľúč použité práve toto písmeno otvoreného textu. Dnes je Vigenčrovo meno spojené (kryptologicky) s oveľa jednoduchšou šifrou, ktorá vznikne z Belasovho systému použitím jednoslovného kľúča. Žiaľ, tak ako Vigenčrov autokľúč, aj Belasova polyalfabetická šifra upadli, aspoň navonok, do zabudnutia na 300 rokov. Dôvodom bola pravdepodobne pracnosť pri šifrovaní a dešifrovaní.

V tomto roku uväznená škótska kráľovná Mária Stuartová (*1542-†1587) pripravovala prostredníctvom vonkajších spojencov (Anthony Babington) sprisahanie proti anglickej kráľovnej Alžbete I. Čo však netušila, že napriek bezpečnostným opatreniam prichádzajú všetky prepašované a kvôli istote šifrované listy idúce od nej a k nej cez ruky prvého veľkého kryptoanalytika Thomasa Phelippesa, ktorý slúžil obávanému šéfovi tajnej služby Francisovi Walsinghamovi. K listu Márii zo 17.júla bola dokonca pripísaná (samozrejme správne zašifrovaná) otázka o upresnení mien šiestich spojencov, ktorí majú úkladne zavraždiť Alžbetu. Tento a ďalšie listy potom slúžili ako dôkaz pri súde s Máriou, ktorá bola nakoniec odsúdená na smrťsťatím.

Anglický spisovateľ Timothy Bright napísal prvú knihu o skratkovom kóde pod názvom The Arte of Shorte, Swifte and Secret Writing.

Portova De fvrtivis bola znovu vydaná Johnom Wolfom v Londýne, ktorý "takmer dokonale sfalšoval pôvodné vyd. z r. 1563".

Diplomatická misia Čechov, ktorú v roku 1591 vyslal cisár Rudolf II. do Carihradu, mala tajné špionážne poslanie. V dôsledku zrady jedného člena delegácie a nekompetencie ostatných diplomatov bola špionáž prezradená a vedúci predstavitelia delegácie boli popravení. Mladý muž, pätnásťročné páža Václav Vratislav z Mitrovíc (1576-1635), strávil rok a pol na galejách a dva roky v najhoršom tureckom väzení, v Černej veži v Carihrade, ktoré sa prezývalo hrob živých. O celej diplomatickej misii napísal pozoruhodnú a veľmi pútavú knihu Příhody Vratislava z Mitrovic.

Julius Caesar Scaliger uverejnil svoju 1220 stránkovú knihu Exotericarvm exercitationvm liber XV. "Tento filozofický traktát o Cardanovej De subtilitate ... bol populárnou učebnicou až do konečného pádu aristotelovskej fyziky" (@ Galland 161). Bola vydaná znovu v rokoch 1557, '60, a '76.

Portova De fvrtivis bola znovu vydaná (bez povolenia) ako De occvltis literarvm notis a obsahovala poprvýkrát ako prílohu sériu kryptologických synoptických (porovnávacích) tabuliek . Znovu vydávaná bola v rokoch 1603 a 1606.

Sir Hugh Platt publikoval knihu The Jewell House of Art and Nature, conteining divers rare and profitable Inventions.... Piate pojednanie obsahuje popis steganografickej metódy: "Ako napísať a poslať tajne odkaz, ktorý nebude možné zabrániťa ľahko odhaliť." (144).

Sir Francis Bacon (*1561 - †1626) uverejnil spis Proficience and Advancement of Learning Divine and Humane. V knihe č.VI, v jednom odstavci poskytuje popis kryptografie a vysvetľuje, že by sa mal klásť dôraz na také šifry, ktorých vlastnosti zaručia, že "budú nepostrehnuteľné" (60-1). Tj. odporúča použiť steganografickú metódu, ktorá vytvára šifrový text nepripomínajúci vôbec zašifrovanú správu. Bacon uzatvára svoje stručné pojednanie poznámkou, že "s ohľadom na vzácnosť a neskúsenosťrúk, cez ktoré prechádzajú, Najveľkolepejšie Veci, sú veľakrát utajené najslabšími ŠIFRAMI."

Poprvýkrat bola vydaná tlačou Steganographia...Ars per occvltam scriptvram animi svi volvntatem absentibvs aperiendi certa Johanna Trithemia (samozrejme, "existuje tu značná nezrovnalosťohľadne prvých vydaní tejto práce", vrátane určitých náznakov, že bola publikovaná vo veľmi obmedzenom náklade v Lyone roku 1531 [181-3]). Od tohoto okamihu sa spory okolo knihy ešte viac vyostrili. Kniha bola 7. septembra 1609 rímskokatolíckou cirkvou daná na index zakázaných kníh jako kniha plná nebezpečenstva a povier. Zostala na ňom viac než 200 rokov, ale napriek tomu bola znovu a znovu tajne tlačená. Spory vedené o túto knihu plnú mágie začali strácať na sile v době osvietenstva, kedy o ňu prestal byť záujem. Práca sa explicitne zaoberá metódami utajovania samotnej existencie kryptogramov v "normálne" vyzerajúcom texte. Kniha č.IV spracováva najjednoduchšie steganogramy, tzv.akrostich a obsahuje zoznamy slov, ktoré sa dajú "použiť na zostavovanie krycieho textu, prenášajúcom iba v každom druhom písmene slova tajnú správu." (@ Kahn 135).

Dominique de Hotting vydáva francúzsky preklad Trithemiovej knihy Polygraphia. V tejto knihe popisuje, jako bola práca na preklade ťažká a namáhavá. Autor sa však nestal známym prekladom tejto knihy, ale tým, že ide o jeden z najznámejších príkladov plagiátorstva. Preklad je totiž zhodný s prekladom, ktorý vyhotovil a vydal už v roku 1561 Gabriel de Collanges.

Sir Francis Bacon (*1561 - †1626) popísal vo svojom diele "De Augmentis Scientiarum" biliterálnu šifru, známu v dnešnej dobe ako 5-bitové binárne kódovanie.



obr. Baconové kódovanie, dnes sú znaky "a" a "b" nahradené znakmi "0" a "1"

Gustavus Selenus (pseudonym vojvodu Augusta II. z Brunšviku-Lüneburgu, *1580, †1666) uverejnil 500 stránkovú knihu Cryptomenytices et Cryptographiae Libri IX. Bola najpodrobnejším spracovaním kryptologickej problematiky tých čias; stala sa štandardnou prácou, na ktorú sa odvolávali rôzni autori. Zhrnula a zosumarizovala spisy Trittheima, Vigenéra, Portu, Cardana, Schwentnera a Kirchera.

Francúz Antoine (*1599, †1682) a jeho syn Bonaventure (? - 1705) Rossignolovci slúžili dlhé roky francúzskym kráľom a kardinálovi Richelieuovi (Armand Jean du Plessis, *1585 - †1642) ako kryptoanalytici cudzej vojenskej a diplomatickej korešpondencie. Antoine sa poprvýkrát preslávil práve v tomto roku, keď dostal na vylúštenie zachytený šifrovaný list, odoslaný po poslovi z obkľúčeného mesta Realmontu. Do večera ho prečítal. A ihneď nato sa obranci mesta vzdali obliehateľom. Vytvoril tzv. Grand Chiffre (Veľkú šifru), homofónnu šifru s klamačmi pre Ľudovíta XIV., ktorú sa podarilo vylúštiť až v 19. stor.

V Anglicku vychádza kniha napísaná v angličtine od kaplána Johna Wilkinsa s názvom Mercury, or the Secret and Swift Messenger. John Wilkins (1614-1672), ktorý sa stal neskôr biskupom v Chesteri, je známy predovšetkým založením Royal Society (Britskej kráľovskej spoločnosti). Jeho kniha, v ktorej sa venuje šifrovaniu, nie je z teoretického hľadiska príliš dôležitá. Jej význam tkvie predovšetkým v tom, že sa v nej poprvýkrát objavujú slová cryptographia a cryptologia a ďalej už zaniknutý termín cryptomeneses. Autor výrazy ovšem používa inak, než sa v ďalších rokoch ustálilo a než sa používa dnes. Výraz cryptographia definuje jako termín pre tajné písmo, pojem cryptologia jako termín pre tajnú reč a cryptomeneses jako termín pre súkromné spravodajstvo resp. spojenie vôbec.

V ustanovení ktorým sa zriaďuje v Anglicku poštová služba, sa otvorene hovorí, že zásielky môžu byť kontrolované, pretože to slúži jako najlepší prostriedok k odhaľovaniu nebezpečných a hanebných plánov proti Anglicku. Toto ustanovenie bolo potvrdené a upresnené výnosmi z rokov 1660, 1663 a 1711. Vládnym úradníkom bolo dovolené na základe oprávnenia otvárať poštové zásielky.

Jezuita Athanasius Kircher (1601?-1680) všestranne nadaný vedec, prezývaný otcom vulkanológie, vydal knihu Polygraphia nova et universalis. Obsahuje postupy pri šifrovaní. Jeho meno je taktiež spojované s Voynichovým rukopisom, ktorý mu poslal v roku 1666 so žiadosťou o dešifrovanie osobný lekár Ferdinanda III., profesor Karlovej Univerzity, Čech Ján Marek Marci (Johannes Marcus Marci, 1595-1677).

Nemecký kryptológ Gaspar Schott (1608-1666) vydáva knihu Schola steganographica. Je taktiež autorom jednoduchého polyalfabetického systému, ktorý vychádza zo systému Vigenére, ale k výberu abecedy sa používa číselné, periodické heslo a vyberá sa iba z desiatich abecied (a nie z 26 ako u Trithemia alebo Vigenéra). Systém je v súčasnosti známy pod názvom Gronsfeld.

Vo Francúzsku sa začala pre zabezpečené spojenie kráľa s guvernérmi provincií používať tzv. Veľká všeobecná šifra, ktorá bola zostavená na základe doporučenia rodiny Rossignolov. Všeobecná šifra sa skladala z veľkých dvojdielnych nomenklátorov (jeden diel šifrant, druhý dešifrant). Poprvýkrát boli vydané k používaniu v roku 1676. Nasledujúce záznamy o výmene za nové knihy sú z roku 1690, 1711, … Pri výmene kódových kníh sa dbalo nielen na ich bezpečné dodanie, ale i na stiahnutie starých kódových kníh. Mimo všeobecnej šifry sa požívali ešte šifry špeciálne, ktoré slúžili pre komunikáciu len dvoch osôb – napr. kráľa a guvernéra. Tieto špeciálne šifry boli menené častejšie. Systém bol vo Francúzsku s malou obmenou používaný až do 19. storočia.

Angličan John Falconer, osobný šifrant kráľa Jakuba II. popísal vo svojom diele "Cryptomenytices Patefacta" s podtitulom "The Art of Secret Information Disclosed without a key" - v prekl. Umenie odhaľovania tajného písma bez kľúča, stĺpcovú transpozíciu. Kniha vyšla po jeho smrti, namiesto mena autora boli uvedené iba iniciály JF. Otvorený text bol zapisovaný do obdĺžnika zľava doprava, ale vypisovaný bol po stĺpcoch, zhora nadol. Taktiež táto kniha narušila mýtus o nerozlúštiteľnosti polyalfabetickej šifry. V roku 1692 vyšla v Londýne jej upravená verzia, rozsahu 180 strán a s názvom "Rules for Explaining and Decyphering all Manner of Secret Writing", čo v preklade znamená "Pravidlá odhaľovania a dešifrovania všetkých druhov tajného písma". Dielo je významné popisom možného spôsobu lúštenia polyalfabetickej substitúcie, založeného na hádaní slov, ktoré mohli byť obsiahnuté v šifrovom texte.

Sir John Wallis (*1616, †1703) dňa 6. júna onoho roku rozlúštil šifrovaný list francúzskeho kráľa Ľudovíta XIV. určený jeho veľvyslancovi v Poľsku, kde francúzsky kráľ žiada poľského kráľa, aby spolu vyhlásili vojnu Prusku. Pracoval ako matematik na Oxfordskej univerzite, v službách obávaného šéfa špionáže "obrneného" kancelára Olivera Cromwella, Johna Thurloea, a známy je aj znovuobjavením binomickej formuly a symbolu pre nekonečno. Wallis sformuloval niektoré základy modernej algebry. Jeho najvýznamnejším dielom je Tractaus de sectionibus conisis (1655), je autorom vplyvných učebníc Arithmnetica Infinitorum (1656) a Algebra. Bol známym aj svojimi neuveriteľnými matematickými schopnosťami. Dokázal spamäti vypočítať odmocninu z čísla, ktoré malo 53 číslic. Jeho najaktívnejšie kryptologické obdobie spadá až do druhej polovice jeho života, keď pracoval jako lúštiteľ pre anglického kráľa Vilhelma a jeho manželku Máriu. V jeho práci od r. 1703 pokračoval a zakladateľom tzv. Decyphering Branch - "dešifrovacieho oddelenia" sa stal jeho vnuk William Blencowe. Jeho spoločníkom bol ďalší profesor z Oxfordskej univerzity reverend Edward Willes. Počas svojho pôsobenia ako hlavy tejto inštitúcie získal vznešený titul "Decypherer"-Lúštiteľ. Týmto bola založená obdoba európskych čiernych kabinetov (vládou zriaďovaných inštitúcii, ktoré sa zaoberali lúštením), ktoré už fungovali v Rakúsku, Francúzsku a Taliansku. Od roku 1716 to bol väčšinou reverendov rodinný podnik, a keďže mal troch synov, pracovali spolu s ním takmer päťdesiat rokov ako kryptoanalytici.


Diplomatické nomenklátory sa ďalej rozrastali, okolo roku 1700 už používali približne 2 až 3 tisíc slov.


Talian Giovanni Sestri navrhuje vo svojej knihe úpravu Vigenérovho systému. Úprava spočíva v tom, že šifrant nezačína písmenom otvoreného textu, ale písmenom kľúča. Podľa znaku kľúča vyberie riadok v tabuľke, v riadku potom nájde znak otvoreného textu a šifrou je znak, ktorý leží nad ním v prvom riadku.


Oficiálnym anglickým lúštiteľom sa stal v roku 1716 kňaz Edward Willes. Rozlúštil texty, ktoré odhalili pokus Švédov vyvolať v Anglicku povstanie. Svedčil v známom procese s Francisom Atterburym, biskupom z Rochesteru, ktorý bol súdený za pokus o štátny prevrat. Behom svedectva predkladal rozlúštenú korešpondenciu. Biskup však trval na tom, aby ukázal, jako texty vylúštil. Willes odmietol na otázku odpovedať. Vzniklo značné pobúrenie. Nakoniec Snemovňa lordov odhlasovala: „nie je zlúčiteľné so záujmami verejnej bezpečnosti klásť lúštiteľovi akékoľvek otázky, ktoré by mohli viesť k odhaleniu a prezradeniu umenia alebo tajomstva lúštenia“. Toto rozhodnutie sa stalo na dlhú dobu nepísaným zákonom při predkladaní vylúštenej korešpondencie v súdnom spore. Za jeho života sa rozšíril počet lúštiteľov, ktorí pre kráľa pracovali. Lúštiteľmi sa stali aj jeho synovia (Edward od 1742, William od 1752, Francis od 1758). V nasledujúcich rokoch patrili medzi lúštiteľov i ďalší členovia rodiny Willesov. Lúštiteľská služba sa neustále rozrastala. Záchyty (správy obsahujúce šifry) dostávali lúštitelia od špionážnej služby a od anglického poštového úradu. Medzi ďalšie mená lúštiteľov patria James Rivers, Frederick Ashfield, John Lampe, John Bode a ďalší.

Ruský matematik Christian Goldbach (*1690, †1764) pracoval ako kryptoanalytik v (de)šifrovacom oddelení KID (Kollegij Innostrannych Děl), - Kolégia zahraničných vecí cárskeho Ruska. Práve v tomto roku rozlúštil šifrovanú korešpondenciu francúzskeho vyslanca markíza Chétardyho na príkaz kancelára Alexeja Bestuževa-Rjumina (*1693, †1766). Tým vyšli na povrch jeho tajné plány na zvrhnutie kancelára a zatiahnutie cárovnej do vojny o rakúske dedičstvo po boku Francúzska a Pruska. Nepriamo do tohoto komplotu (cez svoju matku - kňažnú Johannu) bola zapojená aj nevesta Petra Fjodoroviča, budúca cárovná Katarína II. Tento počin vyniesol Chétardymu príkaz aby do 24 hodín opustil krajinu. To všetko sa dialo na kancelárov popud a s vedomím cárovnej Alžbety I. Petrovny (*1709-†1762), ktorá vládla v rokoch 1941-62, a živo sa zaujímala o lúštiteľskú prácu Goldbacha a iných.

Barón Ignaz von Koch vedie rakúsky viedenský čierny kabinet (Geheime Kabinettskanzlei). Jedná sa o jednu z najvýkonnejších a najlepšie organizovaných lúštiteľských inštitúcii tej doby. Niektoré princípy práce a jej organizácie (vrátane výuky a výberu kryptológov) sa uplatnili až o dvesto rokov neskôr v druhej polovici dvadsiateho storočia.


Významný francúzsky spisovateľ, filozof a dramatik Voltaire (1694-1778, vlastným menom Francois – Marie Arouet) vo svojom Filozofickom slovníku (Dictionnaire philosophique) označil kryptografiu za šarlatánstvo.

Vylúštenie zachyteného listu odhalilo špióna v hlavnom stane George Washingtona. Bol ním generálny riaditeľ nemocníc Dr. Benjamin Church (1734-1776). V liste určenom britskému veliteľovi predával podrobné informácie o zásobovaní amerických jednotiek muníciou, o stave vojnových lodí, o sile vojenských jednotiek atď. K šifrovaniu bola použitá jednoduchá substitúcia.

Špión Benedict Arnold, ktorý pôsobil vo West Point, používal k písaniu správ britskému dôstojníkovi Johnovi Andrému tzv. knižnú kódovú šifru. Napr. zápis 28.4.6 znamená, že při dešifrovaní sa nájde v dohovorenej knihe šieste slovo uvedené na štvrtom riadku a stránke 28.

Americkí agenti Samuell Woodhull a Robert Townsed informovali George Washingtona o britskej okupácii New Yorku. K šifrovaniu správ používali jednodielny nomenklátor s 800 kódmi a neviditeľný atrament.



2 Mechanické a elektronické šifrovacie stroje

Americký minister zahraničných vecí (neskôr prezident) Thomas Jefferson vynašiel mechanický šifrátor, ktorému sa hovorí Jeffersonov valec. Pozostáva z 26 rovnakých koliesok, ktoré sú nasunuté na spoločnú os a tak vytvárajú valec. Na obvode jednotlivých koliesok sú napísané všetky písmená abecedy v rozhádzanom poradí. Pri šifrovaní sa jednotlivé kolieska proti sebe otáčajú tak, že nakoniec dávajú vo zvolenom riadku na obvode valca požadovanú správu. Šifrovaný text sa prečíta z riadku nasledujúceho, alebo z iného vybraného z 26 možných. Kolieska boli číslované a mohli byť menené alebo poprehadzované.

obr. Jeffersonov mechanický šifrátor

Anglický vojenský kryptoanalytik podplukovník George Scovell lúštil šifrovanú vojenskú korešpondenciu francúzskeho cisára Napoleona Bonaparta, pre vynikajúceho stratéga a spravodajského teoretika vojvodu z Wellingtonu, hlavného strojcu britského víťazstva pri Waterloo v r. 1815. Najznámejším úspechom je rozlúštenie legendárnej Bonapartovej Veľkej Parížskej šifry, ktorá obsahovala 1400 kódových výrazov. [Cryptologia v.26 No.4 (Október. 2002)]

Plukovník americkej armády Decius Wadsworth zostrojil mechanický šifrátor podobný Albertiho disku. Počet znakov na vonkajšom kotúči rozšíril na 33, na vnútornom na 26 písmen. Kotúče spojil pomocou ozubených kolies s 26 a 33 zubami. Pri šifrovaní otáčal vnútorným kotúčom, pokiaľ sa vo vodiacom okienku neukázalo požadované písmeno. Vo vonkajšom okienku potom vyčítal šifrovaný text. Ak mal znovu šifrovať rovnaké písmeno, musel vnútorný kotúč celý opäť otočiť (o 26 pozícií). Vo vonkajšom okienku sa ale objavilo iné písmeno ako v prvom prípade, pretože vonkajší kotúč sa otočil iba o 26/33 otáčky. Po Vigenčrovom autokľúči je to ďalší systém, kde je šifrovaný text závislý od všetkých znakoch predchádzajúceho otvoreného textu. Wadsworthov šifrátor bol zabudnutý.

Používanie slabej šifry k uchovaniu osobného tajomstva nám zanechalo aj zaujímavé svedectvo zo života Karla Hynka Máchy (1810-1836). Máchov Deník z roku 1835 obsahoval aj šifrované pasáže, ktoré sa podarilo rozlúštiť novinárovi a historikovi Jakubovi Arbesovi v 80.rokoch 19.storočia. Vzhľadom k ich intímnej povahe a s ohľadom na budovaný kult Karla Hynka Máchy neboli zahrnuté do žiadneho vydania Máchových spisov: Poprvýkrát vyšli v 70. rokoch 20. storočia (česky jako bibliofilia v počte 20 kusov, taliansky v Benátkach). Oficiálne úplné české vydanie Denníka, vrátane prekladu zašifrovaných častí, pochádza až z roku 1993. Mácha použil jednoduchú zámenu, kedy šifrový text najprv písal podľa bežného zvyku zľava doprava, ale na konci riadku neprešiel na začiatok nového riadka, ale písal sprava doľava - tj. jako keď kôň orie pole.

Edgar Alan Poe vyslovil domnienku, že pokiaľ ľudský rozum dokáže nejakú šifru vymyslieť, dokáže ju aj rozlúštiť. Tím nastolil i jednu zo základných otázok kryptológie – otázku bezpečnosti šifier, ktorá je aktuálna dodnes. Pre bežného čitateľa môže byť zaujímavé, že Poom vyslovená hypotéza nie je pravdivá. O sto rokov neskôr bolo dokázané, že existuje absolútne bezpečná šifra, ktorú pri zachovaní určitých podmienok nejde rozlúštiť...

V Anglicku bola v júni 1844 po mohutných protestoch ľudu a parlamentu zastavená previerka korešpondencie (vrátane diplomatickej). V októbri toho istého roku vláda rozpustila a zrušila lúštiteľský odbor a jeho pracovníci Lovell a Willes (potomok zakladateľa anglickej lúštiteľskej služby, kňaza Edwarda Willesa) boli penzionovaní.

Francis O. J. Smith vydal komerčný telegrafný kód pod názvom The Secret Corresponding Vocabulary; Adapted to Morse's Electro-Magnetic Telegraph (Slovník tajného dopisovania upravený pre použitie v spojení s Morseovým elektromagnetickým telegramom). Utajenie korešpondencie bolo založené na použití kódu. Napr. slovo „alone“ (sám) malo kód A.1645. Smithov priekopnícky kód nasledovali desiatky a nakoniec stovky ďalších obchodných kódov. Niektoré mali až 100 000 položiek a niektoré iba niekoľkých málo sto. Pôvodný kód bol vylepšený najmä vo dvoch smeroch: začali sa používať slová zo slovníka kódových slov miesto skupín písmeno-číslo (napr. alone (sám) = ALBACORE) a ďalej bol zavedený veľký počet kódov pre celé vety (Smith mal vo svojom kóde 67 viet).Tieto opatrenia boli zavedené najmä z dôvodu zníženia telegrafných poplatkov.

Vo Viedni bola zatvorená čierny kabinet (Geheime Kabinettskanzlei), v ktorom bola systematicky vykonávaná kontrola pošty a lúštili sa tu zachytené šifrované diplomatické správy.

Od Veľkej francúzskej revolúcie (1789-1815) práca lúštiteľskej služby pozvoľna upadala. Činnosť čierneho kabinetu bola vo Francúzsku nakoniec v roku 1848 oficiálne ukončená.

Anglický fyzik Charles Wheatstone vynašiel tzv. Playfairovú šifru (publikoval ju jeho priateľ Lyon Playfair), ktorou sa šifrovali vždy dve písmená otvoreného textu na dve písmená šifrovaného textu. Bola to vôbec prvá písmenková digrafická šifra (znakovú vynašiel Porta).

Medzi dôležité osobnosti kryptoanalýzy 19. storočia patrí i výstredný profesor matematiky Charles Babbage (1791-1871). Stal sa známym hlavne tým, že sa pokúsil skonštruovať mechanické výpočtové zdroje, ktorých činnosť bola založená na programovateľných inštrukciách (Difference Engine No. 1 a No.2). Prvý veľký úspech na poli kryptológie dosiahol Babbage tým, že použil k lúšteniu polyalfabetického šifrového systému s periodickým opakovaním hesla metódu predpokladaného slova. Ukázal, že tento systém je takto pomerne ľahko napadnuteľný. K zvýšeniu bezpečnosti sa začal zaoberať otázkou autokľúča, pretože jeho používanie zabráni útoku s predpokladaným slovom. V nasledujúcich rokoch sa mu podarilo dešifrovať mnoho správ a jeho lúštiteľské schopnosti sa stali vyhlásené. Napr. v roku 1850 rozlúštil šifru Márie Henriety, manželky kráľa Karola I. Zaujímavý je jeho názor na riešiteľnosť šifier, ktorý formuluje vo svojej autobiografickej knižke Passages from the Life of a Philosopher (Príbehy zo života filozofa, 1864): „Jedným z najvýznačnejších rysov, ktorým sa vyznačuje umenie dešifrovať, je pevné presvedčenie, ktoré má každý člověk len trochu zasvätený do tohoto umenia, že je schopný zostaviť šifru, ktorú nikto iný nedokáže rozlúštiť. Všimol som si taktiež, že čím je kto múdrejší a chytrejší, tým viac u neho toto presvedčenie slabne.“ Jeho najvýznamnejší kryptoanalytický výsledok však pochádza pravdepodobne z roku 1854. Podarilo sa mu nájsť všeobecný postup riešenia Vigenérovho šifrového systému s periodickým heslom, a to na základe analýzy vzdialenosti medzi opakovaniami v šifrovom texte. Tento objav nebol publikovaný, neskôr bol nájdený v jeho poznámkach. Prvenstvo a slávu za prelomenie tohoto systému vďaka tomu získal Friedrich Wilhelm Kasiski, ktorý nezávisle na ňom našiel rovnakú slabinu a v roku 1863 svoj postup publikoval.

V Anglicku sa predávala za šesť pencí kartička so štvorcovú abecedou. Bol to nový šifrový systém určený pre telegramy a korešpondenčné lístky. Autorom bol admirál sir Francis Beaufort (1774-1856), ktorý je známy predovšetkým svojou definíciou stupnice rýchlosti vetra, ktorá po ňom nesie meno. Šifru, ktorú vytvoril, zverejnil jeho brat krátko po jeho smrti. Spolu s tabulkou sa predával návod, jako ju použiť. Ako kľúč bol doporučený nejaký riadok textu, báseň, meno významného miesta, osobnosti apod. Šifrovanie potom prebiehalo nasledovne: pisateľ vyhľadal riadok, ktorý začínal prvým písmenom otvoreného textu, očami vyhľadal v tomto riadku prvý znak kľúča a potom sa pozrel v rovnakom stĺpci na znak v prvom riadku. Takto získaný znak bol prvým znakom šifrového textu. Postup sa opakoval pre druhý znak otvoreného textu a druhý znak kľúča atd... V prípade, že boli vyčerpané znaky kľúča, začal sa používať kľúč znovu od začiatku.

Profesor filozofie a logiky Pliny Earle Chase (1820-1886) na Haverford College vydáva v Mathematical Monthly trojstránkový článok, v ktorom je poprvýkrát zverejnený popis zlomkového alebo tomografického šifrového systému. Šifra vychádza z Polybiového štvorca. Súradnice riadka a stĺpca určujú hodnotu otvoreného znaku. Chase však tento známy systém ďalej rozširuje o prácu so šifrovým textom. Jednou z možných úprav, ktorú navrhol, je zapisovanie dvojice šifrových znakov do dvoch riadkov (zápis pripomína zlomok, odtiaľ teda názov pre celý systém). Dolný riadok (obsahujúci stĺpcové súradnice) sa celý vynásobí deviatimi a výsledok sa podľa rovnakej tabuľky prevedie späť na písmená. Navrhol i zložitejšie úpravy šifrového textu, kde napr. k dolnej postupnosti číslic sa dá pripočítavať heslo alebo užívať logaritmické postupnosti apod. Tieto systémy sú odolnejšie než klasické ručné šifrové systémy a sú relatívne jednoduché na realizáciu. Napriek tomu sa pravdepodobne tento systém nikdy v praxi nepoužíval a neujal.

Konfederácia južných štátov uplatňovala zásadu širokých práv jednotlivých štátov i v oblasti kryptografie a pripustila, aby si každý veliteľ ozbrojených síl vybral sám svoj šifrový systém. Viedlo to však k tomu, že boli používané najrôznejšie systémy, ktoré boli často veľmi slabé. Je zaznamenané, že pred bitkou u Shilonu dňa 6.apríla 1862 sa generál Albert S. Johnston dohodol so dvojím zástupcom Pierrom Beauregardom na používaní Caesarovej šifry! Situácia bola obdobná i na „Severe“. Napríklad americký prezident Abraham Lincoln (1809-1865, prezident 1861-1865) šifroval tak, že slová písal pospiatku, prípadne si vypomáhal akýmsi komolením dôležitých slov.

Dôstojník pruskej armády Friedrich W. Kasiski uverejnil v knihe "Die Geheimschrifften und die Dechiffrirkunst" metódu na riešenie polyalfabetickej šifry prostredníctvom nájdenia jej periódy a následným zredukovaním na monoalfabetickú šifru. Tento objav znamenal obrat v kryptológii. Netrvalo dlho a kryptológovia vedeli, že ani polyalfabetická šifra s periodickým kľúčom nie je bezpečná, pokiaľ kľúč nie je presne taký dlhý ako samotná správa.

Nezávisle od Wadswortha (1817) vynašiel už spomínaný Charles Wheatstone zjednodušenú verziu šifrovacieho disku a predstavil ju na svetovej výstave v Paríži. Vonkajší kotúč mal iba 27 znakov. Princíp šifrovania bol rovnaký ako u Wadswortha, avšak bol použitý na ručičky narozdiel od okienok na kotúčoch. Nevýhoda tohoto prístroja oproti Wadsworthovmu spočíva v nižšej bezpečnosti, ktorá plynie z toho, že rozdiel dĺžky abecied je iba jeden znak. Pokiaľ sa v otvorenom texte vyskytovali za sebou dva rovnaké znaky, potom v šifrovanom texte boli vyjadrené dvomi znakmi v obrátenom abecednom poradí. Wheatstone bol neobyčajne plodným vynálezcom, zostrojil telegraf ešte skôr než Morse, vynašiel chromatickú ťahaciu harmoniku, zdokonalil dynamo, zaoberal sa akustikou a fonetikou, z hodín fyziky si možno pripomenúť tzv. Wheatstoneov môstik, ktorý umožňuje neobyčajne presne zmerať elektrický odpor, roku 1854 navrhol šifru Playfair.

obr. Wheatstonov šifrovací disk

New York Tribune publikoval jeden z veľkých „sólokaprov“ americkej žurnalistiky. Pod dvojpalcovým titulkom „Zachytené šifrové telegramy“ zverejnil otvorený text jedného zo šifrových telegramov, ktoré sa týkali volieb pred dvoma rokmi. Tesné víťazstvo získal republikán Rutherford B. Hayes, porazeným bol demokrat Samuel J. Tilden. V nasledujúcich dňoch noviny pokračovali v zverejňovaní ďalších rozšifrovaných telegramov. Z rozlúštených textov totiž vyplývalo, že demokrati sa vo voľbách roku 1876 snažili podplatiť republikánov a kúpiť hlasy za jednotlivé volebné okrsky. Lúštiteľmi týchto telegramov boli redaktori John R. G. Hassar (1836-1888), William M. Grosvenor (1835-1900) a matematik Edward S. Holden (1846-1914). Všetci traja pracovali celkom nezávisle a každý z nich vylúštil niekoľko sto telegramov, ktoré boli zašifrované rôznymi systémami.

Fleissnerova otočná mriežka, ktorú popísal ako prvý Fleissner von Wostrowitz vo svojej knihe o kryptografii, je po sparťanskom drevenom valci druhou známou mechanickou pomôckou realizujúcou transpozíciu. Princíp mriežky bol jednoduchý. V štvorci n×n políčok je vystrihnutých n×n/4 políčok tak, aby pri postupnom otáčaní o 90 stupňov vzniknuté otvory ukazovali vždy na iné políčka. Takúto mriežka bola položená na papier a do jej okienok bol vpisovaný otvorený text. Po vyplnení všetkých okienok sa mriežka otočila o 90 stupňov. Nakoniec na papieri vznikol štvorec súvislo vyplnený písmenami. Šifrovaný text sa z neho vypisuje po riadkoch. Šifru použil Jules Verne v knihe "Nový gróf Monte Christo", ale aj nemecká armáda, ktorá ju jeden čas používala v prvej svetovej vojne ako poľnú šifru.

obr. Fleissnerova otočná mriežka OT: Tu je tajná správa x, ŠT: TAUTAJAVJASNXPER





Jules Verne (1828-1905) sa vo svojich dobrodružných románoch venoval podrobnému popisu dvoch šifrových systémov. Vďaka nemu došlo i k ich rozšíreniu medzi laickú verejnosť. V druhom diele knihy Tajomstvo pralesa (800 míľ po Amazonke, Jangada), ktorá vyšla v roku 1881, zhruba popisuje použitie periodického hesla. O štyri roky neskôr roku 1885 v knihe Nový gróf Monte Christo (Matej Sandorf) popisuje šifrovanie pomocou Fleissnerovej mriežky. Predovšetkým tento druhý systém sa vďaka nemu stal všeobecne známy a dodnes sa používa napr. na skautských táboroch.

Holandský kryptológ, neskôr naturalizovaný Francúz Auguste Kerckhoffs (1835-1903) vydal knihu La Cryptographie Militaire (Vojenská kryptografia). Kerckhoffs našiel metódu, ako rozlúštiť všeobecnú polyalfabetickú šifru s neperiodickým kľúčom, ak tento bol použitý niekoľkokrát. Portova kniha, ktorá bola po celých 300 rokov favoritom v kryptologickej literatúre, bola nahradená práve touto knihou. V praxi sa prestávajú používať nomenklátory. Široké uplatnenie, predovšetkým vďaka vynálezu telegrafu, nachádza Vigenérova šifra. Z hľadiska vývoja kryptografie Kerckhoffsovu knihu preslávila predovšetkým skutočnosť, že hľadal odpovede na praktické problémy, ktoré vyvstali pred kryptológiou v nových podmienkach (masové nasadenie polnej šifry, potreba šifrovať telegrafné správy, jednoduchosť prevádzky). Autor v knihe uvádza rad požiadaviek, ktoré by mal vojenský šifrovací systém splňovať. Tieto požiadavky sú známe ako tzv. Kerckhoffsove princípy. Snáď najdôležitejšou zásadou, ktorá sa dá z týchto princípov ľahko odvodiť, je, že systém musí odolať i za predpokladu, keď protivník pozná šifrovací systém a nepozná iba šifrovacie kľúče. Ešte teraz sa totiž objavujú prístupy, že sa šifrovacie algoritmy taja. Takému prístupu sa hovorí „security through obscurity“, český ekvivalent sa zatiaľ nevžil, možno bysme hovorili „bezpečnosť založená na neznalosti“. Utajenie vlastného šifrovacieho systému je možné využiť ako doplnkové bezpečnostné opatrenie. Aplikuje sa napríklad u šifrovacích systémov použitých špionážnymi službami a ozbrojenými silami, ale v žiadnom prípade nesmie slúžiť jako opatrenie nahradzujúce alebo garantujúce kvalitu šifrovania alebo ochrany. V súčasnej době sa vžilo pravidlo, že u systémov, ktoré sú určené pre verejnosť, by mal byť popis šifrovacieho systému verejne dostupný.

Kerckhoffsove hlavné zásady:

Prvá zásada: Je nutné zásadne rozlišovať medzi šifrovacím systémom, ktorý má slúžiť k okamžitej výmene listov medzi niekoľkými samostatnými, izolovanými osobami, a medzi kryptografickou metódou, podľa ktorej by sa riadila korešpondencia medzi jednotlivými armádami pre neobmedzenú dobu.

Druhá zásada: Iba kryptoanalytici sú schopní ohodnotiť, do akej miery je systém spoľahlivý a bezpečný. Šesť Kerckhoffsových špeciálnych požiadavkov na polné šifry:

  1. Systém musí byť teoreticky nerozlúštiteľný alebo aspoň nerozlúštiteľný v praxi.

  2. Vyzradenie systému nesmie mať nepríjemné následky pre dopisovateľov.

  3. Kľúč musí byť taký, aby sa dal pamätať bez písomných poznámok a musí byť ľahko meniteľný.

  4. Kryptogramy sa musia dať posielať telegrafickou cestou.

  5. Prístroj alebo dokumenty musia byť prenosné a musia dovolovať manipuláciu iba jednej osobe.

  6. Systém musí byť jednoduchý, nesmie klásť nároky na úroveň vedomostí ani nesmie byť zvládnuteľný pomocou dlhého zoznamu pravidiel ani nesmie vyvolávať príliš veľké duševné namáhanie.

Kniha značne spopularizovala a zvýšila záujem o túto problematiku u lúštiteľov – amatérov i profesionálov slúžiacich vo francúzskej armáde, a zaistila tak Francúzsku vedúce postavenie vo vojenskej kryptológii na konci 19.storočia (od roku 1873 bol Kerckhoffs naturalizovaný Francúz). Po vydaní knihy zameral A. Kerckhoffs všetky svoje sily na inú profesnú oblasť a venoval sa budovaniu vtedy nesmierne obľúbeného umelého „svetového jazyka“ (volapuk). Z Francúzska sa tento jazyk šíril do celého světa a práve A. Kerckhoffs bol jedným z jeho najaktívnejších propagátorov. V roku 1887 bol v Mníchove na zjazde stúpencov tohoto jazyka zvolený riaditeľom medzinárodnej akadémie volapuku. V roku 1889 malo hnutie už 210 000 stúpencov. Na prelome storočia sa však hnutie zrútilo a upadlo v zabudnutie. Pre predstavu, ako jazyk vyzeral, aspoň jedna veta: El Paris binon cifazif Fransäna (Paríž je hlavné město Francúzska).

Francouz de Viaris (1847-1901, vlastným menom Marquis Gaetan Henri Leon Viarizio di Lesegno), publikoval v odbornom časopise Le Génie Civil dvojdielny príspevok, ktorý neskôr vyšiel pod názvom Cryptographie. Príspevok je cenný tým, že pomocou vzorcov osvetlil konštrukciu polyalfabetických systémov. K tomuto účelu zaviedol najprv prevod abecedy na čísla (A = 0, B = 1, ..., Y = 24, Z = 25). Potom zaviedol označenie pre ľubovoľný znak šifrového textu jako grécke písmeno χ (chí), ľubovoľný znak kľúča Γ (gama) a ľubovoľný znak otvoreného textu písmeno c. Následne dokázal, že algebraický vzorec c + Γ = χ popisuje Vigenérovo šifrovanie, a to samozrejme bez ohľadu na to, ako je technicky realizované (tabuľkou, kryptografickým prúžkom, šifrovacím kotúčom). Jeho značenie malo vplyv na používanú terminológiu. Dokonca ešte sto rokov po tomto článku sa používalo v slangovej hantýrke medzi kryptológmi označenie pre kľúč alebo heslo slovo gama.

Ak použijeme dnes bežnejšie značenie (K znak kľúča, O znak otvoreného textu a Š znak šifrového textu), potom vzorce jednoznačne popisujúce najpoužívanejšie polyalfabetické systémy sú:

systém

šifrovanie

dešifrovanie

Vigenére

O + K = Š

Š – K = O

Beaufort

K – O = Š

K – Š = O

Variant Beaufort

O – K = Š

Š + K = O



Historici si boli vedomí toho, že dokumenty zašifrované Velkou šifrou, ktorú navrhol Rossignol, môžu poskytnúť unikátny pohľad na udalosti, ktoré sa vo Francúzsku odohrali v 17. storočí. Roku 1890 vojenský historik Victor Gendron našiel zväzok do tej doby neznámych listov Ľudovíta XIV. zašifrovaných Velkou šifrou. Predal ich skúsenému lúštiteľovi zo šifrovacieho oddelenia ministerstva zahraničia Étiennovi Bazeriesovi. Ten nad nimi strávil nasledujúce tri roky života a podarilo sa mu systém prelomiť. Medzi listami, ktoré boli po dvoch storočiach prečítané, bol jeden veľmi zaujímavý, ktorý pravdepodobne vysvetľuje jednu z najväčších záhad 17. storočia – identitu Muža so zelenou maskou. Plynie z neho, že nešlo o dvojča Ľudovíta XIV., uväznené preto, aby sa predošlo akémukoľvek sporu o trón, ale vojenského veliteľa Viviena de Bulonde. Muža, ktorý ohrozil ťaženie francúzkej armády do Talianska. při útoku na město Cuneo ležiace na francúzsko-talianských hraniciach zbabelo z miesta utiekol a ponechal tu mnoho zranených vojakov a munície. Za svoju zradu bol potrestaný väzením, ktoré bolo zprísnené o nosenie masky.

Literát, politik a duchovný vodca kubánskeho ľudu José Martí (1853-1895) padol behom povstania, ktoré vypuklo v roku 1895. V príprave revolučného boja a jeho riadenia využíval numerický variant Vigenérovej šifry. Pritom v tej dobe už bolo známe, že šifra je lúštiteľná. Martí naviac použil krátke a ľahko uhádnuteľné kľúčové heslo HABANA.

Francouz Alfred Dreyfus (1859-1935), člen francúzskeho generálneho štábu, bol zatknutý pre podozrenie z toho, že napísal akýsi dokument, ktorým boli ponúknuté vojenské informácie Nemecku. Správa sa dostala do novín, kde bol Dreyfus obvinený zo špionáže v prospech Nemecka a Talianska. Talianský vojenský pridelenec Alessandro Panizzardi však o tomto mužovi nič nevedel a nepoznal ho ani jeho nemecký kolega. Z tohoto dôvodu reagoval na správu o zatknutí tým, že napísal na ministerstvo zahraničných vecí v Ríme. „Ak kapitán Dreyfus nemal žiadne styky s Vami, bolo by účelné poveriť veľvyslanca, aby učinil oficiálne dementi, aby sa zabránilo komentárom v tlači.“

K zašifrovaniu tejto správy použil dostupný obchodný telegrafný kód Baravelli, z dôvodu bezpečnosti boli jednotlivé kódy prešifrované. Telegram, ktorý zohral v tomto príbehu rozhodujúcu úlohu, znel:

913 44 7836 527 3 88 706 6458 71 18 0288 5715 3716 7567 7943 2107 0018 7606 4891 6165

Telegram sa lúštiteľom ministerstva zahraničia podarilo dešifrovať, a napriek tomu, že jasne potvrdzoval Dreyfusovu nevinu, nebol predložený ako doličný predmet a Dreyfus bol odsúdený za vlastizradu a internovaný na Diabolské ostrovy.

Nasledovalo päťročné obdobie zákulisných ťahaníc a pokusov text telegramu použíť jako dôkaz jeho neviny a alebo naopak interpretovať v jeho neprospech. Dreyfusa v roku 1899 nezbavilo viny dokonca ani opakované nezávislé preukázanie správneho dešifrovanie textu. Trvalo ešte ďalších sedem rokov, než sa mu dostalo v roku 1906 spravodlivosti, bol plne rehabilitovaný a dostal rád Čestnej légie. Medzitým sa zistilo, že skutočným pisateľom memoranda bol major Ferdinand Walsin Esterhazy (1847-1923). Medzi dokumentmi, ktoré u neho boli objavené při zatknutí, sa našlo niekoľko otočných mriežok, ktoré pravdepodobne používal pri komunikácii s nemeckým vojenským pridelencom.

Poznámka:

Prešifrovanie kódov vykonávali Taliani nasledovne: prvú číslicu otvoreného kódu zamenili za jej doplnok do deviatky (0 = 9, 1 = 8, … , 8 = 1, 9 = 0) a zapísali na druhé miesto šifrového kódu. Druhú číslicu otvoreného kódu previedli podľa tabuľky (0 = 1, 1 = 3, 2 = 5, 3 = 7, 4 = 9, 5 = 0, 6 = 2, 7 = 4, 8 = 6, 9 = 8) a zapísali na prvé miesto zašifrovaného kódu. Podľa tohoto systému sa napr. kód z obchodnej kódovej telegrafnej knihy Baravelli pre slovo capitano (kapitán) = 1336 prešifruje na 7836, slovo evitare (vyhnúť sa/zabrániť) = 3306 na 7606 atď.

Ruský komunistický politik a revolucionár V. I. Uljanov-Lenin (1870-1924) používal pre písanie listov zasielaných z väzenia jednoduchý tajný atrament z mlieka.

Étienne Bazeries (1846-1931) bol vynikajúci lúštiteľ. Podieľal sa na rozlúštení rôznych historických šifier vrátane Napoleónovej korešpondecie, rozlúštil korešpondeciu anarchistickej skupiny, čo bolo použité ako dôkaz v súdnom procese, podarilo sa mu rozlúštiť oficiálnu francúzsku vojenskú šifru, atď.... Jeho kryptografické pokusy boli výrazne horšie, ním navrhnutý šifrový systém (vychádzajúci z monoalfabetickej substitúcie, ktorá sa po každej správe menila) a ním zostrojený šifrovací prístroj (známy ako Bazeriesov valec) boli odmietnuté jako nedostatočne bezpečné. Bezpečnostná hodnota jeho šifry bola naozaj veľmi nízka a šifru vytvorenú ním navrhnutým šifrovým zariadením rozlúštil de Viaris. Bazeries vo svoj systém neochvejne veril a k jeho obhajobe slúžila i kniha, ktorú napísal roku 1901. Vyšla pod názvom Les Chiffres Secrets Dévoilés (Tajné šifry odhaleny) a je písaná formou polemiky s oficiálnymi predstaviteľmi francúzskeho ministerstva vojny. V roku 1922 sa mu predsa len dostalo určitej sadisfakcie, pretože ním navrhnutý prístroj začala využívať americká armáda.

Francúz Félix-Marie Delastelle (1840-1902) napísal zaujímavú knihu o šifrovaní. Hlavným cieľom bolo popísať jednotlivé šifrové systémy, roztriedil ich a ukázať na vzťahy medzi nimi. Za svoju systematickosť bol odmenený. Keď študoval bigrafické šifrové systémy a snažil sa vyhnúť nepraktickému požívaniu veľkých šifrovacích tabuliek 26 x 26, objavil celkom nový šifrový systém. Tento systém sa po ňom nazýval Delastelle, ale dnes je známy skôr pod menom Bifid resp. jeho upravený variant ako Trifid. Systém patrí medzi zlomkové šifrové systémy, ale je odlišný od zlomkových systémov Pliny Earla Chasea. Spočíva na prevode otvorených znakov na dvojciferné (v prípade Trifid trojciferné) čísla a ich rozpis do riadkov. Následne sa číslice v riadkoch združia a vytvoria podľa prevodovej tabuľky šifrový text.

Sir Arthur Conan Doyle (1859-1930) v zbierke The Return of Sherlock Holmes (Návrat Sherlocka Holmesa) v poviedke The Adventure of the Dancing Men (Príbeh tančiacich postáv) popisuje spôsob lúštenia jednoduchej zámeny. Ako šifrová abeceda boli použité figúrky tančiacich postavičiek.

1. júla vstúpili v Anglicku do platnosti nové telegrafné predpisy. Mimo iného mali za následok, že šifrový text bol predávaný v skupinách po piatich znakoch. Dĺžka bola stanovená podľa priemernej dĺžky prenášaného slova. Pre tých, ktorí si už nepamätajú posielanie telegramov z pošty, pripomínam, že sa platil poplatok za každé odvysielané slovo. U šifrových telegramov sa teda mohlo stať, že při vysielaní dlhých šifrových slov bol poplatok za telegram výrazne nižšie, než keby sa predával v otvorenej podobe. Táto úprava tomu samozrejme rozumným spôsobom zabránila. Zvyk deliť šifrový text do skupín po piatich znakoch, i keď sa nejednalo o telegrafný prenos, sa zachoval po celé dvadsiate storočie a dodnes sa s ním môžeme stretnúť při rôznych príležitostiach (popisy šifrových systémov, súťaže v lúštení, prepis šifrových telegramov).

Anglicko a Francúzsko sa dohodli na príprave spoločnej kódovej knihy, ktorá mala vyriešiť otázku bezpečnej komunikácie spojencov v prípade vojny. Bola veľmi starostlivo pripravovaná a vytlačená práve včas, a to roku 1913, teda v predvečer blížiacej sa prvej svetovej vojny.

Americký zberateľ Wilfrid M. Voynich objavil v roku 1912 v talianskom meste Frascati jednu z najpodivnejších kníh, ktorá od tej doby, teda už takmer sto rokov, nedá spať ľuďom, ktorí sa zaujímajú o záhady. Dielo sa podľa neho nazýva Voynichov rukopis. Odviezol ho do USA a poskytol rukopis odborníkom na kryptológiu, aby sa pokúsili ho rozlúštiť. Ale pokusom o dešifrovanie táto kniha stále odoláva. Nie je známy autor, doba vzniku, písmo ani jazyk, v ktorom je dielo napísané. Rukopis vyzerá (má vyzerať ?) ako práca z 13. storočia, a to podľa použitej kaligrafie, obrázkov, materiálu, na ktorom je napísané, a rôznych starodávnych pigmentov.

Kniha má malý formát, ale je pomerne tlstá, má okolo 240 listov. Je bohato ilustrovaná, ale inak než ostatné stredoveké iluminované rukopisy. Obrázky vyzerajú jako obrázky z vedecko-fantastickej literatúry. Má niekoľko rôznych oddielov venovaných napr. botanike, zoológii a astronómii. Je plná kresieb rastlín, ktoré z prírody nepoznáme. Sú tu ďalej zobrazené napr. malé postavy, ktoré sa brodia jedovato zelenými tôňami, napájanými potrubím, pripomínajúcim tepny... Súčasťou je i rozsiahla astrologická sekcia s nákresmi neba, hviezd a zvieratníkov. História rukopisu je veľmi nejasná. Poprvýkrát sa objavil u anglického učenca Johna Deea, ktorý bol preukázateľne istú dobu na dvore cisára Rudolfa II. Rukopis údajne od neho tento panovník kúpil za vtedy obrovskú čiastku 630 dukátov (asi 3,5 kg rýdzeho zlata). Po smrti cisára Rudolfa II. sa rukopis dostal neznámym spôsobom do rúk Jakuba Horčického (v origináli Jacobus Horczicky de Tepenec). Toto je tiež prvý potvrdený majiteľ a jeho meno je v rukopisu uvedené (niečo na spôsob súčasného ex libri). Po jeho smrti (1622) sa osud rukopisu stal neznámym a ďalšia zmienka pochádza až z polovice sedemnásteho storočia, kedy spis poslal doktor Marci (Joannus Marcus Marci de Kronland – rektor Karlovej univerzity) svojmu priateľovi, jezuitskému kňazovi a vedcovi Athanasiovi Kircherovi. Súčasne so spisom poslal aj list, z ktorého plynie, že rukopis kúpil cisár Rudolf II. Habsburgský a že autorom spisu môže byť františkánsky mystik a prírodovedec Roger Bacon, ktorý žil v trinástom storočí.

Tento list našiel spoločne s rukopisom Voynich. Všetky vyššie zmienené osoby preukázateľne existovali a list je tiež originálny. Od tej doby bol rukopis pravdepodobne až do svojho objavenia po celú dobu v Taliansku. V súčasnej dobe je umiestnený v Beineckovej knižnici vzácnych kníh a rukopisov Yaleovej univerzity v New Havenu, pod označením MS 408.

V deň vstupu Británie do 1. svetovej vojny prerezala jej káblová loď Telconia pri holandských brehoch nemecké transatlantické káble. Bol to vôbec prvý vojnový akt Anglicka v tejto vojne. Jeho dopad bol však mimoriadny – Nemecko bolo nútené dorozumievať sa so svetom rádiom alebo káblami, ktoré boli kontrolované nepriateľom. Šifrové texty tak mohli byť pohodlne zachytené a predané k lúšteniu.

Rusi používali predovšetkým kódové knihy. Tie, ktoré boli pripravené pre vojnu, však boli jedným úradníkom predané Nemecku. Rusi na začiatku vojny celkom prezieravo rozhodli o výmene kódov. Jednotky ich však nedostali včas, a preto sa stávalo, že velitelia nerozumeli šifrovanými rozkazom. Z tohoto dôvodu boli dávané príkazy nezašifrovane pomocou rádia. Rusi mali iba niekoľko sto kilometrov liniek poľného spojenia a museli sa spoliehať na omnoho „nebezpečnejšie“ rádiové spoje, ktorých naviac mali tiež žalostne málo. Aké dopady mala táto nepripravenosť, dá sa ilustrovať na výsledku počiatočného ruského náporu na západ v auguste a septembri 1914. Zpočiatku sa pre Rusov vyvíjal priaznivo, ale iba do okamihu, kedy bol ďalší plán bitky predaný otvorene. Priamym dôsledkom tohoto jednania bola katastrofálna porážka při Tannenbergu, kde Rusi stratili 150 diel a 130 000 vojakov (z toho 100 000 zajatých).

Rusi sa nedokázali úspešne brániť ani proti špionáži. Dokonca aj v ruskom lúštiteľskom tíme bol rakúsky špión.

Ako hlavný nemecký polný šifrový systém (predovšetkým na francúzsko-nemeckom fronte) bola používaná šifra ÜBCHI. Skladala sa z dvojitej stĺpcovej transpozície vylepšenej o vloženie klamača medzi prvú a druhú transformáciu. Francúzi túto šifru prelomili. Pri lúštení týchto typov šifier je výhodou, pokiaľ lúštiteľ pozná aspoň časť otvoreného textu alebo ho môže predpokladať. Nemci lúštiteľom prácu veľmi uľahčili známym stereotypným hlásením typu Im Westen nichts Neues (Na západnom fronte kľud). Pomocou týchto záchytov lúštitelia zostavili permutačný kľúč a mohli ďalej čítať ostatné správy, ktoré boli týmto kľúčom zašifrované. Nemci používali aj iné šifrové systémy, ale tieto systémy boli slabšie. Používala sa napríklad Fleissnerová otočná mriežka o rozmeroch 5x5 až 10x10 alebo šifra ABC, ktorá bola kombináciou Vigenérovej šifry s kľúčovým slovom ABC a stĺpcovej transpozície.

Rakúsko-uhorské šifry boli veľmi slabé. Používal sa napr. variant Vigenérovho systému a kódovej knihy. Lúštitelia sa zamerali predovšetkým na ruské, talianské a rumunské šifry. I v týchto krajinách sa používali jednoduché šifrové systémy a vďaka tomu boli lúštitelia na obidvoch stranách fronty pomerne úspešní. Prispievalo k tomu i nedodržovanie šifrovej disciplíny a porušovanie rôznych bezpečnostných pravidiel.

Tajná komunikácia českej protirakúskej politickej opozície počas prvej svetovej vojny je dobře vykreslená v knihe Karla Čapka Hovory s T. G. Masarykem. Prezident Tomáš Garrigue Masaryk v nej spomína:

„Mnoho práce a starostí bylo s vypravováním poslů do Prahy. Nechtěl jsem užívat obvyklých a rakouským úřadům jistě známých prostředků, jako je zašít zprávy do límce nebo je vložit do podpatků a podobně. To byly někdy dost těžké technické problémy: například dát papírek pod regulátor rychlosti do hodinek; vhodně navrtat deštník, dát stočený dopis do plavajzu (zastaraný název pro tužku), ze kterého se musel šikovně odstranit kousek tuhy; ty kumšty prováděl hlavně inženýr Baráček. Jeden český stolař nám dělal kufry ne s dvojím dnem, ale s dvojitou stěnou; hlavní vtip byl, aby ta stěna při zaklepání nezněla dutě, ale aby zrovna zvonila – ten stolař to dovedl. Jindy jsme dali své zprávy do sudů s olejem, a to se zas musely nenápadně označit ty sudy.“

Na písanie senzitívnych správ medzi domácim a zahraničným odbojom sa používal i neviditeľný atrament, ktorý bol za 1. svetovej vojny veľmi rozšírený a s obľubou používaný špiónmi na všetkých frontoch. Konkrétne to bolo v korešpondencii medzi pražským priemyselníkom J. J. Fričom a jeho obchodným zástupcom v Taliansku a Švajčiarsku Z. Rohlou.

Mimo týchto typických steganografických metód sa používalo i šifrovanie. Svedectvo o jeho použití sa dochovalo v už zmienenej knihe, kde prezident Masaryk uvádza, že inžinier Baráček v Ženeve pre účely odboja skonštruoval dokonca šifrovací stroj.

Francúzske jednotky používali variant transpozičnej šifry. Šifra sa používala tri roky – teda takmer po celú dobu vojny. Otvorený text sa zapísal po riadkoch do tabuľky pod transpozičný kľúč. Na rozdiel od klasickej transformácie sa však šifrový text nevypisoval po stĺpcoch, ale vpisoval sa najprv po uhlopriečkach a zvyšok textu po stĺpcoch.

Šifra na vyššom stupni velenia bola založená na prešifrovaní kódu. Základom systému bola klasická kódová kniha, ktorá mala viac než 2000 slov a fráz, ktoré boli vyjadrené pomocou štvormiestneho číselného kódu. Kniha bola ešte doplnená prevodovou tabuľkou dvojciferných čísel na dvojice písmen. Otvorený text sa previedol pomocou kódovej knihy do číselného tvaru, na začiatok správy sa vpísala 0, text sa rozdelil pomocou prevodovej tabuľky späť na čísla.

Vstup USA do vojny bol dôsledkom vylúštenia obsahu šifrového telegramu – dnes známeho jako tzv. Zimmermannov telegram. Nemecký minister zahraničia Arthur Zimmermann (1864 – 1940) v telegrame zaslanom mexickej vláde vyzýva Mexiko k vojne proti USA. Sľubuje v nej mexickej strane podporu a územný zisk. Briti telegram zachytili, rozlúštili ho a predali USA (pričom neprezradili svoj zdroj). Po tom, čo sa prezident Woodrow Wilson (1856 – 1924) s obsahom telegramu zoznámil, zvolal Kongres. Kongres 2. 4. 1917 schválil vstup USA do vojny proti Nemecku. Tento akt rozhodujúcim spôsobom zmenil pomer síl na európskom bojisku.

William Frederick Friedman, neskôr označovaný ako otec americkej kryptoanalýzy, bol zamestnaný ako kryptoanalytik v Rivenbank Laboratories a vykonával kryptoanalýzu a školenia pre americkú vládu.

Gilbert S. Vernam, zamestnanec americkej AT&T, vymyslel polyalfabetický šifrovací stroj schopný používať náhodný neopakujúci sa kód. Tento systém je dodnes známy ako jediný teoreticky bezpečný kryptosystém(tzv. absolútne bezpečný šifrový systém). Do stroja sa vkladala dierna páska s otvoreným textom spolu s diernou páskou, na ktorej bol náhodne vydierkovaný kľúč(heslo). Šifrogram vznikol sčítaním príslušných bitov obidvoch pások modulo 2(0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1, ale 1 + 1 = 0). Veľkou výhodou stroja bolo, že proces šifrovania aj dešifrovania prebiehal úplne rovnako a automaticky. Tento systém ostáva bezpečným, ak náhodný kľúč (heslo) je rovnako dlhý ako šifrovaná správa a používa sa iba raz (tzv. systém One Time Pad).

USA použilo na európskom bojisku v zákopoch na fronte v Mouse-Argonne vo Francúzsku osem amerických indiánov kmeňa Choctaw na posielanie dôležitých správ nešifrovaným kanálom v ich rodnom jazyku.

Pred koncom prvej svetovej vojny začali Nemci používaťpoľnú šifru ADFGX a jej zosilnenú verziu, systém ADFGVX. Obidva systémy navrhol v roku 1918 nemecký dôstojník Fritz Nebel (1891-1967). Boli to kombinované šifry, ktoré využívali substitúciu aj transpozíciu. Spojencom sa spočiatku nedarilo do nich preniknúť. Riešenie komplikovala aj denná výmena kľúčov a ich dĺžka (pre obidva kľúče bolo predpísaných aspoň dvadsať znakov). Rozlúštil ju tesne pred koncom vojny francúzsky kryptoanalytik poručík Georges-Jean Painvin (1886 – 1980). K rozĺúšteniu využil znalosť predpokladaného slova v otvorenom texte. Šifra a jej lúštenie sú však výrazne zložitejšie ako u systému ÜBCHI. Prelomenie šifry (3. 6. 1918) významne ovplyvnilo prípravu na nemeckú júnovú ofenzívu, ktorá smerovala na Paríž.

Hugo Alexander Koch si patentoval šifrovací stroj založený na pohyblivých rotoroch. O štyri roky neskôr predal patent Arthurovi Scherbiusovi, nemeckému inžinierovi, ktorý ho vylepšil a predával pod označením Enigma.

Najznámejšia z elektromechanických rotorových strojov je nemecká Enigma. Je založená na vynálezoch Huga Kocha a Arthura Scherbia a má mnoho variant. Vo variante A bola predstavená už v r. 1923 ako komerčné zariadenie na medzinárodnom poštovom kongrese v Berne. Počas 2. svetovej vojny bola používaná v rôznych variáciách predovšetkým nemeckou armádou.

Počas 1. svetovej vojny odborne vyrástol i prvý z velikánov kryptografie dvadsiateho storočia William Frederic Friedman (1891-1969). V roku 1915 nastúpil dráhu úspešného kryptológa v americkej armáde a vybudoval pre USA vzorne fungujúcu kryptoanalytickú službu. Skutočnou bibliou všetkých kryptológov prvej polovice dvadsiateho storočia sa stalo jeho štvorzväzkové dielo Základy kryptoanalýzy z roku 1923. Obsah tejto knihy zásadne ovplyvnil rozvoj kryptografie vo všetkých štátoch medzi dvoma svetovými vojnami a dá sa povedať, že sa znalosti práve vďaka tejto knihe „na všetkých frontoch“ vyrovnali. Toto dielo by pravdepodobne nebolo vydané, keby Friedman nemal existenčné problémy a nemusel sa živiť písaním. Američania sa totiž dopustili neuveriteľnej chyby, ktorá ich stála ťažko získaný náskok – zrušili kryptoanalytické oddelenie a členov tohoto oddelenia prepustili (!). Americký minister zahraničia Henry Stimson to odôvodnil dnes už svetoznámou vetou „Gentlemani si navzájom nečítajú listy“. Veľmi skoro si túto chybu uvedomili a povolali Friedmana späť do služby a dali mu k dispozícii na tú dobu veľké prostriedky; bol poverený zriadením dešifrovacieho oddelenia. Od tohoto okamihu sa už odborná verejnosť po dlhú dobu nebude dozvedať o tom, čo sa deje v kuchyniach tajných služieb.

Prohibícia vyvolala počiatok tzv. kriminálnej kryptológie. V  týchto rokoch FBI zakladá kryptografické oddelenie venované zločineckej kryptológii. Aj v súčasnosti sa kryptológia zneužíva aj na ilegálne účely.

Najznámejšie použitie algebry v kryptológii pochádza od Lester S. Hilla (1891-1961). V roku 1929 totiž navrhol polygramovu šifru, v ktorej n-gram otvoreného textu (napr. n-tica písmen) je prevedená na n-gram šifrovaného textu. Písmená sú očíslované od 0 po 25 a n-gram je číselný vektor. Kľúčom je invertibilná matica A o rozmeroch n×n a šifrovanie prebieha podľa vzťahu ŠT=A*OT.

Založená prvá organizácia záujemcov o lúštenie šifier a kryptogramov A.C.A. (The American Cryptogram Association). Organizácia doposiaľ existuje. Od roku 1931 vydáva časopis The Cryptogram a poriada pre svojich členov súťaže v lúštení.

William Friedman (1891-1969) spolu s kolegami zo SIS (Signals Intelligence Service) našiel všeobecné riešenie nemeckej polnej šifry používanej na konci 1. svetovej vojny – šifry ADFGVX.

Šifrovací stroj Enigma nemal komerčný úspech, ale bol odkúpený, vylepšený a používaný nacistickým Nemeckom. Mal povesť nerozlúštiteľného a dokonalého šifrovacieho stroja. V skutočnosti bol lúštiteľný a vďaka tomu spojenci získali neoceniteľné tajné informácie, ktoré podľa niektorých historikov významne ovplyvnili priebeh celej 2. svetovej vojny. O rozlúštenie jeho šifry sa zaslúžili predovšetkým kryptológovia Marian Rejewský, Alan Turing a Gordon Welchman.

Japonská vláda začala používať na najdôležitejších diplomatických spojoch šifrovací stroj PURPLE. Jeho šifra bola rozlúštená americkým lúštiteľským tímom na čele s Williamom F. Friedmanom. Princíp Purple bol odlišný od nemeckej Enigmy, nebol založený na rotoroch jako väčšina mechanických šifrátorov tej doby, ale využíval telefonické súčiastky (relé). Celkom bolo týchto zariadení vyrobených cca 30 a všetky boli koncom vojny zničené. Princíp šifrovania Purple bol vo verejnej literatúre popísaný až v roku 1985. Američania i Japonci toto tajomstvo udržovali plných 40 rokov.

Po druhej svetovej vojne nastáva obdobie, kedy vznikajú desiatky najrôznejších mechanických a neskôr elektromechanických šifrovacích strojov. Tie sa používajú až do 70. rokov (niektoré aj dlhšie).

 

3 Éra počítačov

Horst Feistel viedol výskumný projekt v IBM Watson Research Lab, ktorý počas šesťdesiatych rokov vyvíjal šifru LUCIFER. Táto šifra neskôr inšpirovala americký štandard DES a ďalšie šifry označované ako šifry Feistelovského typu.

Návrh firmy IBM, založený na šifre Lucifer a upravený (zmenené S-boxy a zredukovaná dĺžka kľúča) americkou bezpečnostnou agentúrou NSA, bol prijatý ako americký národný štandard U.S. Data Encryption Standard, skrátene DES. Algoritmus si získal celosvetové uplatnenie až do konca 90. rokov.

 

4 Od asymetrickej kryptografie až podnes

Whitfield Diffie a Martin Hellman publikujú "New Directions in Cryptography", zahŕňajúcu myšlienku kryptosystému verejného kľúča (nazývanou aj asymetrická kryptografia). Toto dielo znamenalo revolúciu v kryptografii. Prínosom bola myšlienka, že kľúče môžu existovať v pároch – jeden šifrovací a jeden dešifrovací kľúč – a že nie je možné jeden kľúč odvodiť z druhého.

Inšpirovaní Diffie-Hellmanovou štúdiou oznámili Ronald L. Rivest, Adi Shamir a Leonard M. Adleman (z počítačového laboratória Massachusetts Institute of Technology) objav prvého konkrétneho kryptosystému s verejným kľúčom. Bol pomenovaný RSA podľa počiatočných písmen autorov. Systém je založený na probléme faktorizácie veľkých čísel a dodnes je neoficiálnym svetovým priemyselným štandardom.

Xuejia Lai a James Massey zo Švajčiarska vydali článok "A Proposal for a New Block Encryption Standard'', ktorý obsahoval návrh šifrovacieho algoritmu – International Data Encryption Algorithm (IDEA) a mal nahradiť DES. Algoritmus používa 128-bitový kľúč a využíva operácie, ktoré podporujú architektúru počítača, a preto je jeho softvérová implementácia efektívnejšia.

Charles H. Bennett, Gilles Brassard a kol. publikovali ich experimentálny výsledok z kvantovej kryptografie, ktorá využíva fotóny na prenos bitov kľúča Vermanovho šifrovania. Zo zákonitostí kvantovej mechaniky vyplýva, že kvantová kryptológia umožňuje nielen bezpečný prenos dát, ale aj indikuje pasívne monitorovanie správ. Ak niekto monitoruje viac bitov ako je dovolené, komunikáciu nutne preruší.

Phil Zimmermann zverejnil jeho prvú verziu PGP (Pretty Good Privacy). PGP je šifrovací program, ktorým sa dá zabezpečiť bezpečný prenos e-pošty, ale taktiež telefonovanie cez Internet. Využíva algoritmy RSA a IDEA. Aj v súčasnosti tento program na Internete používa značné množstvo používateľov, čo je umocnené skutočnosťou, že pre súkromné účely je zadarmo.

Bolo roznásobené 129-ciferné číslo RSA-129. Podľa profesora Rivesta, jedného z tvorcov RSA, mala táto činnosť trvať 4.1016 rokov. Proces faktorizácie prebiehal za pomoci Internetu. Do experimentu bolo zapojených 600 ľudí z 20 zemí zo všetkých kontinentov. Podstata experimentu spočívala v tom, že každý počítač zapojený do experimentu vykonával oddelené výpočty, a potom ich výsledky zasielal na súborový server umiestnený na MIT. Zber dát pre finálny výpočet trval osem mesiacov. Fenomén Internetu bol po prvý krát využitý na kryptoanalýzu (na útok hrubou silou).

Bol rozlúštený 56-bitový kľúč k DES pomocou Internetu, podobne ako v roku 1994 u RSA.

Šifrovací štandard DES bol, po takmer štvorročnej verejnej súťaži, nahradený belgickou šifrou Rijndael. Blokovú šifru Rijndael prihlásili do súťaže známi kryptológovia Joan Daemen a Vincent Rijmen. Hoci ich šifra podporuje aj väčšie bloky pre AES (Advanced Encryption Standard) je dĺžka vstupného a výstupného bloku definovaná ako 128 bitov. Dĺžka kľúča je voliteľná 128, 192 a 256 bitov. Šifra sa stane na najbližších 20 až 30 rokov najpoužívanejšou šifrou na svete.