скитала (или сцитала от греческого σκυτάλη , жезл), известный также как шифр Древней Спарты , представляет собой прибор, используемый для осуществления перестановочного шифрования , состоит из цилиндра и узкой полоски пергамента , обматывавшейся вокруг него по спирали, на которой писалось сообщение. Античные греки и спартанцы в частности, использовали этот шифр для связи во время военных кампаний.

Шифрование

Шифруемый текст писался на пергаментной ленте по длине палочки, после того как длина палочки оказывалась исчерпанной, она поворачивалась и текст писался далее, пока либо не заканчивался текст, либо не исписывалась вся пергаментная лента. В последнем случае использовался очередной кусок пергаментной ленты. Дешифровка выполнялась с использованием палочки такого же диаметра.

Таким образом, длина блока n определялась длиной и диаметром палочки, а само шифрование заключалось в перестановке символов исходного текста в соответствии с длиной окружности палочки. Например, используя палочку, по длине окружности которой помещается 4 символа, а длина палочки позволяет записать 6 символов, исходный текст: «это шифр древней спарты» превратится в шифрограмму: «эфвптрнаодершрйтиесы».

Схематически это можно изобразить так:

_________________________________________ | | | | | | | | | Э | Т | О | Ш | И | |__| Ф | Р | Д | Р | Е |__ | В | Н | Е | Й | С | | | П | А | Р | Т | Ы | | | | | | | | | _________________________________________

Таким образом, после разматывания ленты, шифротекст будет следующим «ЭФВПТРНАОДЕРШРЙТИЕСЫ».

Дешифровка

Для расшифровки адресат использовал палочку такого же диаметра , на которую он наматывал пергамент, чтобы прочитать сообщение. Преимущество шифра скитала состоит в простоте и отсутствии ошибок - очень важное качество на поле боя. Однако такой шифр может быть легко взломан . Например, метод взлома скиталы был предложен ещё Аристотелем . Метод состоит в том, что не зная точного диаметра палочки, можно использовать конус , имеющий переменный диаметр и перемещать пергамент с сообщением по его длине до тех пор, пока текст не начнёт читаться - таким образом дешифруется диаметр скиталы.

История

Скорее всего, впервые скитала упоминается греческим поэтом Архилохом , жившим в 7 веке до н. э. Другие греческие и римские писатели последующих веков также упоминают её, например Аполлоний Родосский (середина 3го века до н. э.) что ясно показывает использование скиталы в качестве криптографического устройства. Описание её работы приводится у Плутарха (50-120 до н. э.):

А скитала вот что такое. Отправляя к месту службы начальника флота или сухопутного войска, эфоры берут две круглые палки совершенно одинаковой длины и толщины. Одну они оставляют себе, другую передают отъезжающему. Эти палки и называют скиталами. Когда эфорам нужно сообщить какую-нибудь важную тайну, они вырезают длинную и узкую, вроде ремня, полосу папируса, наматывают её на свою скиталу, не оставляя на ней ни одного промежутка, так чтобы вся поверхность палки была охвачена этой полосой. Затем, оставляя папирус на скитале в том виде, как он есть, они пишут на нем то, что нужно, а написав, снимают полосу и без палки отправляют ее военачальнику. Так как буквы на ней стоят без всякой связи, но разбросаны в беспорядке, прочитать написанное он может, только взяв свою скиталу и намотав на нее вырезанную полосу, располагая ее извивы в прежнем порядке, чтобы, водя глазами вокруг палки и переходя от предыдущего к последующему, иметь перед собой связное сообщение. Полоса папируса называется, как и деревянная палка, «скиталой», подобно тому как измеряемый предмет называется по мере.
- Плутарх, Сравнительные жизнеописания (Лисандр), пер. М. Е. Сергеенко .

Ссылки

• Thomas Kelly, The myth of the skytale, Cryptologia , July 1998, pp. 244-260.
• Secret Language in Graeco-Roman antiquity . Thesis by Brigitte Collard that includes quotations of many ancient references to the scytale. (In French)

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Скитала" в других словарях:

- Σκυτάλη, которой пользовались, особенно в Спарте, для секретной заграничной переписки; слово это также означает и само известие, и письмо. Каждый государственный чиновник, преимущественно полководец, отправляясь по службе за границу … Реальный словарь классических древностей

Основная статья: Криптография История криптографии насчитывает около 4 тысяч лет. В качестве основного критерия периодизации криптографии возможно использовать технологические характеристики используемых методов шифрования. Первый период… … Википедия

Немецкая криптомашина Lorenz, использовалась во время Второй мировой войны для шифрования самых секретных сообщений Криптография (от греч. κρυπτός скрытый и γράφω пишу) наука о математических методах обеспечения конфиденциальности… … Википедия

Царь лакедемонян (398 361 гг. до Р.Х.) из рода Эврипонтидов. Род. ок. 444 г. до Р.Х., ум. ок. 360 г. до Р.Х. Царь Архидам II, правивший лакедемонянами с большой славой, оставил после себя сына по имени Агис от своей первой жены Лампидо, женщины… … Все монархи мира

СКИТАТЬСЯ, вести скатальную, скитальческую жизнь, бродить, странствовать, переходить с места на место, без коренного жительства, оседлости; шляться, шататься, бродяжить. Птицы витают, звери скитаются. И наготуем (наготствуем), и страждем, и… … Толковый словарь Даля

Немецкая криптомашина Lorenz использовалась во время Второй мировой войны для шифрования самых секретных сообщений Криптография (от др. греч … Википедия

Простой перестановочный шифр с фиксированным периодом n подразумевает разбиение исходного текста на блоки по n символов и использование для каждого такого блока некоторой перестановки E. Ключом такого шифра является используемая при шифровании… … Википедия

Большинство средств защиты информации базируется на использовании криптографических шифров и процедур шифрования – расшифровки.

В соответствии со стандартом ГОСТ 28147-89 под шифром понимают совокупность обратимых преобразований множества открытых данных на множество зашифрованных данных, задаваемых ключом и алгоритмом криптографического преобразования.

Ключ ‑ это конкретное секретное состояние некоторых параметров алгоритма криптографического преобразования данных, обеспечивающее выбор только одного варианта из всех возможных для данного алгоритма.

Основной характеристикой шифра является криптостойкость, которая определяет его стойкость к раскрытию методами криптоанализа. Обычно эта характеристика определяется интервалом времени, необходимым для раскрытияшифра.

К шифрам, используемым для криптографической защиты информации, предъявляется ряд требований:

достаточная криптостойкость (надежность закрытия данных);

простота процедур шифрования и расшифровки;

незначительная избыточность информации за счет шифрования;

нечувствительность к небольшим ошибкам шифрования и др.

Шифрование перестановкой заключается в том, что символы шифруемого текста переставляются по определенному правилу в пределах некоторого блока этого текста. При достаточной длине блока, в пределах которого осуществляется перестановка, и сложном неповторяющемся порядке перестановки можно достигнуть приемлемой для простых практических приложений стойкости шифра.

Шифры перестановки самые простые и, вероятно, самые древние шифры.

Шифр перестановки "скитала"

Известно, что в V в. до н. э. правители Спарты, наиболее воинственного из древнегреческих государств, имели хорошо отработанную систему секретной военной связи и шифровали свои послания с помощью скитала . ‑ первого простейшего криптографического устройства, реализующего метод простой перестановки.

Шифрование выполнялось следующим образом. На стержень цилиндрической формы, который назывался скитала, наматывали спиралью (виток к витку) полоску пергамента и писали на ней вдоль стержня несколько строк текста сообщения (рис.1). Затем снимали со стержня полоску пергамента с написанным текстом. Буквы на этой полоске оказывались расположенными хаотично. Такой же результат можно получить, если буквы сообщения писать по кольцу не подряд, а через определенное число позиций до тех пор, пока не будет исчерпан весь текст.

Рис. 1. Шифр "скитала"

Исходный текст: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz

Зашифрованный текст: ZVXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA

Скитала

Скитала. также известная как «шифр древней Спарты», также является одним из древнейших известных криптографических устройств. Скитала использовалась в войне Спарты против Афин в конце V века до н. э.

Принцип её действия изложили Аполлоний Родосский (середина III века до н. э.) и Плутарх (около 45-125 н. э.).

Скитала представляла собой длинный стержень, на который наматывалась лента из пергамента. На ленту наносился текст вдоль оси скиталы, так, что после разматывания текст становился нечитаемым. Для его восстановления требовалась скитала такого же диаметра.

В «Истории Греции» Ксенофона упоминается сообщение, содержащее следующие строки: «Корабли ушли. Миндарус мертв; люди голодают; мы не знаем, что делать».

Шифры Энея

С именем Энея Тактика, греческого полководца IV века до н. э., связывают несколько техник шифрования и тайнописи. Диск Энея представлял собой диск диаметром 10–15 см с отверстиями по числу букв алфавита. В центре диска находилась катушка с ниткой. Для записи сообщения нитка протягивалась через отверстия в диске, соответствующим буквам сообщения. Хотя недоброжелатель мог прочитать сообщение, если перехватит диск, Эней предусмотрел способ быстрого уничтожения сообщения - для этого было достаточно выдернуть нить.

Первым действительно криптографическим инструментом можно назвать линейку Энея, реализующую шифр замены. Вместо диска использовалась линейка с отверстиями по числу букв алфавита, катушкой и прорезью. Для шифрования нить протягивалась через прорезь и отверстие, после чего на нити завязывался узел. Для дешифрования необходимо было иметь саму нить и линейку с аналогичным расположением отверстий. Таким образом, даже зная алгоритм шифрования, но не имея ключа (линейки), прочитать сообщение было невозможно.

В своём сочинении «О перенесении осады» Эней описывает ещё одну технику тайнописи, позже названную «книжный шифр». Он предложил делать малозаметные дырки рядом с буквами в книге или другом документе. Много позже аналогичный шифр использовали германская разведка в Первой мировой войне.

Эней Тактик , греческий полководец IV в. до н. э.

Оригинальный диск Энея .

Квадрат Полибия

Во II веке до н. э. в Древней Греции был изобретён квадрат Полибия. В нём буквы алфавита записывались в квадрат 5 на 5 (при использовании греческого алфавита одна ячейка оставалась пустой), после чего с помощью оптического телеграфа передавались номер строки и столбца, соответствующие символу исходного текста (на каждую букву приходилось два сигнала: число обозначало разряд буквы по горизонтали и вертикали).

Некоторые исследователи полагают, что это можно рассматривать как первую систему, уменьшавшую (сжимавшую) исходный алфавит, и, в некотором смысле, как прообраз современной системы двоичной передачи данных.

Квадрат Полибия с греческим алфавитом.

Шифр Цезаря

Согласно свидетельству Светония, Цезарь использовал в переписке моноалфавитный шифр, вошедший в историю как Шифр Цезаря.

В шифре Цезаря каждая буква алфавита циклически сдвигается на определённое число позиций. Величину сдвига можно рассматривать как ключ шифрования. Сам Цезарь использовал сдвиг на три позиции.

Диск с шифром Цезаря .

Шифр Цезаря .

Развитие криптографии в арабских странах

С VIII века н. э. развитие криптографии происходит в основном в арабских странах.

Считается, что арабский филолог Халиль аль-Фарахиди первым обратил внимание на возможность использования стандартных фраз открытого текста для дешифрования.

Он предположил, что первыми словами в зашифрованном письме на греческом языке византийскому императору будут «Во имя Аллаха», что позволило ему прочитать оставшуюся часть сообщения. Позже он написал книгу с описанием данного метода - «Китаб аль-Муамма» («Книга тайного языка»).

В 855 году выходит «Книга о большом стремлении человека разгадать загадки древней письменности» арабского учёного Абу Бакр Ахмед ибн Али Ибн Вахшия ан-Набати, одна из первых книг о криптографии с описаниями нескольких шифров, в том числе с применением нескольких алфавитов. Также к IX веку относится первое известное упоминание о частотном криптоанализе - в книге Ал-Кинди «Манускрипт о дешифровке криптографических сообщений».

В книге X века «Адаб аль-Куттаб» («Руководство для секретарей») ас-Сули есть инструкции по шифрованию записей о налогах, что подтверждает распространение криптографии в обычной, гражданской жизни.

В 1412 году выходит 14-томная энциклопедия Ибн ал-Хаима «Субх ал-Ааша», один из разделов которой «Относительно сокрытия в буквах тайных сообщений» содержал описание семи шифров замены и перестановки, частотного метода криптоанализа, а также таблицы частотности букв в арабском языке на основе текста Корана. В словарь криптологии арабы внесли такие понятия, как алгоритм и шифр.

Тайнописи Руси

Множество вариантов тайнописи использовалось и на Руси. Например, литорея.

Известна литорея двух родов: простая и мудрая. Простая, иначе называемая тарабарской грамотой, заключается в следующем: поставив согласные буквы в два ряда, в порядке:

употребляют в письме верхние буквы вместо нижних и наоборот, причём гласные остаются без перемены; так. например, лсошамь = словарь и т. п.

Мудрая литорея предполагает более сложные правила подстановки. В разных дошедших до нас вариантах используются подстановки целых групп букв, а также числовые комбинации: каждой согласной букве ставится в соответствие число, а потом совершаются арифметические действия над получившейся последовательностью чисел.

Одной из разновидностей мудрой литореи является тайнопись «в квадратах»». В некоторых рукописях XVII века помещались таблицы из сорока квадратов, в каждом из которых изображались две разные буквы алфавита. Причем одни буквы были окрашены киноварью, а другие просто чернильные. Кроме того, в квадратах вместе с буквами приводились некоторые грамматико-орфографические термины, поясняющие смысл и характер употребления букв.

Кроме примитивных шифров в истории использовался и другой подход - полная замена одного алфавита (например, кириллицы) на другой (например, греческий). Не имея ключа, сопоставляющего исходный и используемый алфавиты, прочитать надпись было невозможно.

Предположительно, использовали этот шифр для обмена сообщениями во время военных кампаний .

Скитала является официальным символом Американской ассоциации криптограмм ?! .

Энциклопедичный YouTube

• 1 / 5

  Для шифрования сообщения использовались пергаментная лента и палочка цилиндрической формы с фиксированными длиной и диаметром . Пергаментная лента наматывалась на палочку так, чтобы не было ни просветов, ни нахлёстов. Написание сообщения производилось по намотанной пергаментной ленте по длинной стороне цилиндра. После того, как достигался конец намотанной ленты, палочка поворачивалась на часть оборота и написание сообщения продолжалось . После разматывания ленты на ней оказывалось зашифрованное сообщение. Дешифровка выполнялась с использованием палочки таких же типоразмеров.

  Например, используется палочка, по длине окружности которой помещается 4 символа (число строк в таблице), а длина самой палочки позволяет записать 5 символов (число столбцов в таблице), исходный текст: «это шифр древней спарты». Схематически это можно изобразить так :

  _________________________________________ | | | | | | | | | Э | Т | О | Ш | И | |__| Ф | Р | Д | Р | Е |__ | В | Н | Е | Й | С | | | П | А | Р | Т | Ы | | | | | | | | | _________________________________________ n = [(k-1)/m]+1 , где [x] - целая часть числа x, а k - длина сообщения

  Алгоритм шифрования

  1. Разобьем наш зашифрованный текст по m букв, учитывая пробелы (РНО АЫЙ КЕС Е_К ТВА). 2. Сначала восстановим первый столбец, для этого первую группу букв запишем в первый столбец сверху вниз. _________________________________________ | | Р | * | * | * | * | |__| Н | * | * | * | * |__ | О | * | * | * | * | | _________________________________________ 3.По следующим m символам восстановим второй столбец. _________________________________________ | | Р | А | * | * | * | |__| Н | Ы | * | * | * |__ | О | Й | * | * | * | | _________________________________________ 4. После восстановления всех столбцов, можно будет прочитать текст - РАКЕТНЫЕ ВОЙСКА. _________________________________________ | | Р | А | К | Е | Т | |__| Н | Ы | Е | _ | В |__ | О | Й | С | К | А | | _________________________________________

  История

  Скитала как инструмент для шифрования сообщений была изобретена спартанцами в III веке до н. э. . Однако более ранние исторические документы свидетельствуют, что само это понятие долгое время имело другое значение и даже, возможно, другое происхождение.

  Согласно Томасу Келли, самое первое известное упоминание этого слова в письменном источнике датируется 650 гг до н. э. и принадлежит греческому поэту Архилоху . Сохранилось всего несколько строк, в которых слово «скитала» употребляется либо в значении письменного сообщения, обмотанного вокруг палки для удобства транспортировки, либо вообще не имеет отношения к рукописному посланию . Следующее упоминание встречается 175 лет спустя у Пиндара . В нём скитала используется для передачи поэмы одним человеком другому, для которого она была написана. Текст был, вероятнее всего, незашифрованным, поскольку для этого нет видимых причин:

  «…скитала - надежный способ передать мысли светловолосых муз…»

  Дальнейшие упоминания термина датированы концом V-IV веков до н. э. . Он используется в пьесах , написанных Аристофаном («Птицы» - 414 г. до н. э. и «Лисистрата » - 411 г. до н.э) и Никофоном («Рождение Афродиты»). В это время Афины и Спарта враждовали между собой (Пелопоннесская война (431-404 гг. до н. э.), однако достоверных свидетельств использования скиталы во время войны для целей обмена шифрованными сообщениями нет. В пьесе «Птицы» автор упоминает, что жители Афин стали подражать спартанцам в использовании скитал, от Никифона же остался лишь небольшой фрагмент его произведения, по которому трудно определить точное значение термина, но оно точно не имеет никакого отношения к криптографии .

  Современники Аристофана и Никофона греческие историки Ксенофонт и Фукидид описали период времени в 70 лет с Пелопоннесской войны до 362 года до н. э. - период, в течение которого Спарта принимала участие едва ли не во всех военных конфликтах от Сицилии до Малой Азии . В этот промежуток времени как никогда раньше требовалось средство связи между командующими войсками, находящимися за пределами государства, и их родиной. Оба историка приводят многочисленные примеры использования скиталы в качестве средства связи, но нет ни одного упоминания об использовании этого устройства как средства защиты информации. В «Истории Пелопоннесской войны » Фукудита можно найти 10 отсылок к коммуникациям такого рода. В четырёх случаях приказы передавались посредством писем, а ещё в пяти - в устной форме. В десятом примере говорится, что скитала была отправлена из Спарты члену совета Павзанию , который находился за границей с неофициальным визитом. Известно также, что Павзаний ответил на это послание. Но, тем не менее, даже в этом случае, оснований рассматривать скиталу как средство криптозащиты, данным полвека спустя, нет. Для самого Фукидида «скитала» означала просто открытый текст без какого-либо кодирования .

  В «Истории Греции» Ксенофонта упоминается восемнадцать случаев коммуникаций между командирами, находящимися вне города, и правителями Спарты. В 11-ти из них невозможно определить, как были переданы сообщения, ещё в 6-ти явно указано, что приказы доставлялись устно. В 18-м примере говорится, что сообщение было написано и содержало следующие строки:

  «Коры­та погиб­ли. Мин­дар пре­ста­вил­ся. Эки­паж голо­да­ет. Как быть, не зна­ем»

  Известно, что это сообщение не достигло Спарты, его перехватили афиняне и смогли прочитать. Однако прямого указания на то, как оно было передано - открытым текстом или зашифрованным, также нет.

  Впервые Ксенофонт использует термин «скитала» в отношении событий 397 года до н. э., когда спартанским чиновникам стало известно, что некто Теофраста . В его трактовке она использовалась в судебных процессах, чтобы избежать несправедливого отношения к подсудимым. Однако это упоминание настолько мимолётно, что степень значимости скиталы оценить сложно .

  Первым античным писателем, который полагал, что скитала использовалась в древней Спарте в качестве средства защиты информации стал глава Александрийской библиотеки Аполлоний Родосский (середина III-го века до н. э.). Достоверно не известно, на основе чего он сделал такой вывод, но именно его определение получило всеобщее признание . Несколько позже был написан ещё один трактат - «О пресловутой палке для посланий», грамматика Аристофана Византийского (примерно 257-180 гг. до н. э.), который также был директором Александрийской библиотеки, и на тот момент являлся одним из самых учёных людей своего времени , однако его определение не получило широкого распространения, и дальнейшие упоминания скиталы уже подразумевали её как устройство для зашифрования информации.

  Описание работы скиталы у Плутарха (50-120 до н. э.):

  А скитала вот что такое. Отправляя к месту службы начальника флота или сухопутного войска, эфоры берут две круглые палки совершенно одинаковой длины и толщины. Одну они оставляют себе, другую передают отъезжающему. Эти палки и называют скиталами. Когда эфорам нужно сообщить какую-нибудь важную тайну, они вырезают длинную и узкую, вроде ремня, полосу папируса, наматывают её на свою скиталу, не оставляя на ней ни одного промежутка, так чтобы вся поверхность палки была охвачена этой полосой. Затем, оставляя папирус на скитале в том виде, как он есть, они пишут на нём то, что нужно, а написав, снимают полосу и без палки отправляют её военачальнику. Так как буквы на ней стоят без всякой связи, но разбросаны в беспорядке, прочитать написанное он может, только взяв свою скиталу и намотав на неё вырезанную полосу, располагая её извивы в прежнем порядке, чтобы, водя глазами вокруг палки и переходя от предыдущего к последующему, иметь перед собой связное сообщение. Полоса папируса называется, как и деревянная палка, «скиталой», подобно тому как измеряемый предмет называется по мере.
  - Плутарх,

  Слово «скитала », используемое для названия шифра, произошло от древнегреческого сцитала, что переводится, как жезл. Такое шифрование относится к типу перестановочных. Авторство изобретения этого способа кодирования текста криптография отдаёт Древней Спарте.

  Способ кодировки

  Идея шифрования текста заключается в том, что сообщение писалось на узкой полоске пергамента. А та в свою очередь наматывалась на палочку (жезл) определённой длины и диаметра.

  Для прочтения полоска античной бумаги наматывалась на жезл плотно, виток к витку. Намотка должна была осуществляться так, чтобы между соседними витками не оставалось никакого промежутка. В то же время витки не должны были накладываться друг на друга. Только в этом случае достигалась полная идентичность написанного и читаемого текстов.

  Далее читалась строка вдоль длины получившегося цилиндра. Затем палочка поворачивалась на определённый угол и читалась следующая строка. Полностью сообщение считывалось при полном обороте жезла, являвшегося частью «скитала». Чтобы передаваемое сообщение без искажений уяснялось принимающей стороной. Адресант и адресат должны были иметь жезл одинаковой длины и диаметра.

  Кроме «стандартизованных» размеров скиталы постоянную величину должен был иметь шрифт и ширина пергаментной полоски. Только в этом случае написанный текст одинаково изображался и читался на любом стандартном жезле.

  Процесс шифрования заключался в перемене мест исходного текста в соответствии с буквенной ёмкостью диаметра дешифровального приспособления.

  _________________________________________ | | | | | | | | | Э | Т | О | Ш | И | |__| Ф | Р | Д | Р | Е |__ | В | Н | Е | Й | С | | | П | А | Р | Т | Ы | | | | | | | | | _________________________________________

  n = [(k-1)/m]+1 , где [x] — целая часть числа x, а k — длина сообщения

  Накладываемые ограничения на использование шифра скитала

  Ограниченные размеры жезла предъявляли определённые требования к длине сообщения. Оно не могло превосходить максимально возможной длины, равной произведению количества букв вдоль окружности скиталы на число витков, укладывающихся в её длине.

  Например, если окружность вмещает 5 символов, а длина 9 витков, максимальная длина текста составит 45 символов. Если требуется передать больше информации, нужно намотать следующий участок полоски или использовать ещё одну.

  Пример записи:

  В соответствии с приведёнными параметрами шифра сообщение «спартанское воспитание» примет такой вид: «САЕИЕТОПИРКСНАСОАПНВ».