Російська криптологія

Російська криптологія

Історія спецзв'язку

Вадим Гребенніков

© Вадим Гребенніков, 2018

ISBN 978-5-4493-0780-4

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

.А.. Б.. В.. Г.. Д.. Е.. Ж.. З….…С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ. Ы. Ю.. Я. —

27 26 25 24 23 22 21 20……10 9 8 7 6. 5. 4 3 31 30 29 28 0

Роль «0» зводилася до поділу двозначних і однозначних цифр. При використанні ключа «3162» текст «УКРАИНА» перетворюється у шифротекст «11181729211533»:

1. Стародавній тайнопис

Найбільш ранньою з відомих за староруськими пам'ятниками писемності систем тайнопису була система «иных письмен». У цьому виді тайнопису букви кирилиці замінювалися буквами інших алфавітів: глаголиці, грецької, латинської, пермської абетки.

Вживання грецького тайнопису пов'язують з певною модою, яка прийшла до кінця XVI ст. Поява ж цього способу тайнопису була обумовлена, з одного боку, другим південно-слов'янським впливом, що ніс деякі навики і грецького письма, ближчого півдню слов'янства, ніж Русі, а з іншого – пожвавленням стосунків Московської Русі з греками, що розпочалися з кінця XIV ст.

Вживання латинської азбуки як тайнопису відноситься до пізнішого часу та обумовлене західноєвропейським впливом, що посилився. У розповсюдженні цього виду тайнопису, що трапляється в рукописах XVI і XVII ст., ймовірно, відому роль грала школа з її латинською мовою викладання.

Дещо відособлене місце серед інших алфавітів у застосуванні до тайнопису займає пермська абетка. Ця абетка, що була створена пермським єпископом Стефаном на основах сучасного кириличного й грецького алфавітів, не набула практичного застосування та вже у XV ст., як маловідома, стала тайнописом. Але й в цій якості вона не була широко поширена.

Другою після системи «иных письмен» системою тайнопису, відомою з російських рукописів, є система «змінених знаків», зафіксована вже у XIV столітті. Виділяють два її різновиди: а) систему знаків, змінених «шляхом надбавок» до звичайних зображень, б) побудовану на принципі, схожому з грецькою «тахіграфією».

«Тахіграфія» – це зміна написання букв, коли писалася або частина букви, або навпаки, її написання доповнювалося новими елементами. Повідомлення нерідко записували праворуч-ліворуч або догори ногами. Часто «тахіграфія» сполучалася з використанням іноземних алфавітів.

Перший різновид такого тайнопису був відкритий вченим М. Сперанським у Смоленському Псалтирі 1395 року. За його свідченням цей Псалтир Онезького Xресного монастиря зберігався свого часу в Архангельському місцевому відділенні Церковно-археологічного комітету. Його писар, чернець Лука, що чудово володів мистецтвом письма, любив, мабуть, і тайнопис. У цьому рукописі він застосував три види тайнопису: один – змінених зображень, другий – цифра рахункова, третій – система в'язу.

Використовували писарі стародавніх рукописів і систему умовних алфавітів. Як правило, в їх основі лежали вже відомі: грецький, глаголичний, кириличний, в яких привносилися якісь зміни або доповнення. Проте траплялися в рукописах і оригінальні умовні алфавіти, побудовані або за якимсь певним принципом, або абсолютно довільних зображень.

Зразком алфавіту, придуманого спеціально для тайнопису, притому за особливим принципом, може служити ключ до тайнопису, зображений на окремому листі другої половини XVII ст. (Збори Великої Патріаршої бібліотеки №93).

Тут тайнопис полягає в заміні звичайних букв трикутниками і чотирикутниками, запозиченими з грат, складених з двох паралельних ліній, пересічених двома такими ж лініями під прямим кутом. У отриманих клітинках поміщено по чотири й по три букви в порядку азбуки: у тайнописі букви замінюються, при цьому перша – простим косинцем, а наступні – тим же косинцем з однією, двома або трьома крапками, зважаючи на місце букви в нім. Оскільки при такому розміщенні букв у клітинах вся азбука не могла вміститися, то в цьому тайнописі не виявляється знаків для таких букв кирилиці, як «ш», «ь» тощо.

Наступний вид тайнопису, який використовувався писарями в російських рукописах, – це «система замін». Виділяють два види для такого тайнопису: «просту літорею» (від лат. litera – буква) і «мудру літорею», а також як варіант цієї останньої – тайнопис «в квадратах». «Проста літорея» полягала в тому, що кожен із десяти по порядку азбуки приголосних, поставлених в одному ряду, замінювався відповідною нею буквою в другому такому ж ряду, що складався з останніх десяти приголосних, що йдуть в зворотному (справа наліво) порядку.

Перший документ, який дійшов до нас та містив даний тип криптосистеми, датувався 1229 роком. Однак по-справжньому широке поширення вона здобула наприкінці XVII століття. Ключ до «простої літореї» такий:

.Б..В. Г Д Ж З. К Л М Н

Щ Ш Ч Ц Х Ф Т С. Р П

Слово «УКРАЇНА», записане «літореєю», виглядає так: «УТМАІПА».

Більш складним різновидом «літореї» була так звана «мудра літорея», де всі букви кириличної абетки, включаючи голосні, замінялися на інші букви. До цього ж виду тайнопису, який використувався у XVI – XVII ст., відносився тайнопис «в квадратах», де таблиці заміни букв виписувалися у вигляді квадратів. Нерідко писарі вдавалися до написання фраз у зворотному порядку, складаючи своєрідні криптограми, або не дописували букви -подібний шифр називався «полусловицей».

Цифрова система тайнопису, яку тоді називали «счётная» або «цифирная», заснована на вживанні букв як цифр і на різних практичних діях з ними, була дуже поширеною і, до того ж, із досить раннього часу. Слід сказати, що в староруських рукописах траплялися різні її види: проста та складна цифрова система, описова система, система особливого застосування арабських цифр, система значків, тобто з використанням різних значків для позначення цифр-букв. Цифровий тайнопис існував на Русі вже на самому початку XIV ст.

Простий цифровий тайнопис полягав у тому, що для кожної цифри-букви, яка відповідала бажаній в звичайному письмі букві, давалося декілька переважно однакових доданків. Так, щоб отримати потрібну букву, треба було провести складання, а отримана сума, зображена відповідною цифрою-буквою, і була шуканою буквою. Рідше сума складалася з різних цифр-букв, причому кожна група цифр-доданків відділялася яким-небудь знаком або пропуском від сусідніх. Букви, що не мали цифрового значення, залишалися незмінними.

Арабські числа почали використовуватися як тайнопис лише з того часу, як вони почали входити у вживання у російській писемності, тобто з другої половини XVI ст. на російському південному заході і з початку XVII ст. на північному сході.

До інших систем тайнопису, відомих за староруськими рукописами, належав «монокондил», різні прийоми образного й фігурного письма, а також «акростих» (вірш, в якому початкові букви рядків утворюють слово або фразу). «Акростих» – типовий для європейської середньовічної письмової культури прийом організації поетичного тексту – входив в арсенал художньо образотворчих засобів староруських авторів уже з кінця XI ст.

Довгий час державний тайнопис у працях вітчизняних учених, іменувався «дипломатичним тайнописом». Уперше такий термін був введений ученим Поповим, який у 1853 році опублікував працю «Дипломатичний тайнопис часів царя Олексія Михайловича з доповненням до нього». Слідом за ним і інші дослідники російського тайнопису почали називати листування при російському дворі «дипломатичним тайнописом», а шифри, якими воно велося, «дипломатичними».

Слід, проте, відзначити, що таємне дипломатичне листування складало лише частину (правда, велику) шифрованого листування при дворі, яке разом з дипломатичним, стосувалося військових питань, а також внутрішньодержавних справ. Але саме в сфері дипломатії, з властивими їй специфічними рисами і особливостями, в Росії майже впродовж двох сторіч проходило основне становлення криптології як державно-значущої справи. Політична боротьба, політична гра – іншими словами, ведення «великої політики» немислиме без охорони державної таємниці.

Активна зовнішньополітична діяльність царя Івана IV Васильовича (Грозного) та пов'язані з нею війни вплинули на становлення й розвиток тайнописної справи. Роком народження російської криптологічної служби можна вважати 1549 рік, коли була утворена «Посольская изба», пізніше названа «Посольським наказом», при якому працювала «цифирная» палата таємних справ. З моменту його утворення в Росії почали активно використовувати криптологічні методи в дипломатичному та військовому листуванні.

Назву «цифирної» палата одержала, можливо, за старою алфавітною системою запису чисел. Виділення цифр та й власних імен у тексті раніше робилося за допомогою «титлу», спеціального знака, який проставлявся над рядком. Шифри доводилося виділяти в повідомленні так само, як і цифри, тобто «титлувати» їх. Тому цілком зрозуміла назва шифру «цифрою», тобто текстом, що вимагає спеціального прочитання. Втім, можливо, що слово «цифирна» у назві палати була буквальним запозиченням французького слова «chiffre», що означало як шифр, так і цифру.

З кінця XVI ст. російські посли за кордоном почали отримувати шифри у вигляді таблиць заміни, які потрібно було «вытвердить гораздо памятно». У наказі царя Федора Іоановича, даному у 1589 році послу Миколі Воркачу, йому доручалося «писать письма мудрою азбукою, чтоб оприч Царского величества никто не разумел». У тій азбуці кожна буква замінювалася своїм особливим знаком.

«Подъячие Посольского приказа», що підтримували зв'язки з царськими представниками закордоном, нерідко користувалися шифрованим листуванням, яке називали «затейным письмом». Ключ до розшифрування цих послань не записувався, його заучували напам'ять. Існували різні варіанти таємного письма, але за правилами конспірації ніхто з підданих не повинен був знати усіх варіантів тайнопису.

З початком правління династії Романових (1613) зміцнюються основи феодального ладу. У 1619 році з польського полону повернувся батько царя Михайла Романова Федір, пострижений Борисом Годуновим у монахи під іменем Філарета. Він особисто займався справами «Посольського наказу» та навіть розробляв дипломатичні шифри. Шифри, що використовувались у той час, були шифрами простої заміни та перестановки.

Самі перестановки були достатньо простими. Наприклад, відкритий текст розбивався на склади, після чого в них здійснювалася перестановка букв. Так слово «УЖГОРОД» перетворювалося у слово «ЖУОГДОР».

У 1633 році патріарх Філарет написав «для своих государевых и посольских тайных дел» особливу абетку і «склад затейным письмом». Зберігся наказ російському представнику у Швеції Д. Францбекову, з якого видно, що при складанні повідомлень царю посол повинен був використовувати тайнопис. Наказ закінчувався таким чином: «Да что он, Дмитрий [Францбеков], будучи в Свее [Швеції], по сему тайному наказу о тех или иных о наших тайных делах и наших тайных вестей проведает и ему о всем писати ко государю царю и великому князе Михаилу Федоровичу всея Руси к Москве по сему государеву тайному наказу затейным закрытым письмом».

До наших часів дійшла чернетка цього наказу, у якому слово «затейным» закреслене і замінене «закрытым». Отже, можна дійти висновку, що в Росії тайнопис перетворився в один із засобів збереження державних таємниць.

Так, в інструкції російському агенту в Швеції Дмитру Андрєєву говорилося: «Лета 7143 (1653) декабря 15 день… А про те тайные дела и про затейное письмо подъячий Иван Исаков и иной никто отнюдь не ведал, и чёрные о сих тайных делах тем же затейным письмом держать у себя бережно, чтоб о тех тайных делах и про то затейное письмо оприч его, Дмитрия, подъячий Иван Исаков и иной никто однолично не проведал».

Приведемо також витяг з присяги перекладача-шифрувальника кінця XVII століття: «…ему всякие государственные дела переводить в правду, и с неприятелями государскими тайно никакими письмами не ссылаться и мимо себя ни через кого не посылать, и в Московском государстве с иноземцами о государственных делах, которые ему будут даны для перевода, ни с кем не разговаривать».

При посиленні центральної влади в роки правління царя Олексія Михайловича (1629—1676) застосування шифрів поширюється. У 1654 році цар утворив «Приказ великого государя тайных дел», яким керував особисто, а бояри до таємних справ не допускалися. Як писав Г. Котошихин, «А устроен тот Приказ при нынешнем царе, для того чтоб его царская мысль и дела исполнилися все по его хотению, а бояре б и думные люди о том ни о чем не ведали».

Головна посадова особа наказу – «тайный дьяк» – мав титул «дьяка в государевом имени», що означало право підписувати укази від імені царя. Головним завданням наказу був негласний контроль над вищими посадовими особами. «Подъячие приказа» наглядали за воєводами під час війни і посилалися з посольствами закордон: «и те подьячие над послы и над воеводами подсматривают и царю приехав сказывают: и которые послы, или воеводы, ведая в делах неисправление свое и страшась царского гневу, и они тех подьячих дарят и почитают выше их меры, чтоб они будучи при царе их послов выславляли, а худым не поносили».

Сам цар, дуже освічений для свого часу, особисто також використовував шифри і в своєму приватному листуванні. Посли і резиденти завжди забезпечувалися шифрами. Наприклад, у 1673 році резидентом у Річ Посполиту (Польща) був призначений полковник В.М.Тяпкин. По дорозі у Вільно його наздогнав царський гонець і вручив йому «знаки тайнописи и повеление царское пользоваться ими для донесений».

У державній криптології отримують розвиток і деякі інші способи тайнопису, відомі за стародавніми російськими рукописами, наприклад, такі як «мудра літорея». Цим способом, зокрема, був зашифрований текст, відлитий на великому дзвоні Саввіно-сторожевського монастиря під Звенигородом. Зашифру-вання тексту, за припущенням учених, здійснив сам цар Олексій Михайлович. Дешифрований він був філологами М.Ф.Калайдовічем, А.І.Єрмолаєвим, князем П.П.Лопухіним і ротмістром М.С.Сурідіним.

А.І.Єрмолаєв з приводу цієї обставини висловився так: «Сия надпись во многих отношениях достойна особенного внимания. Представляя нам любопытный образец русской тайнописи (стеганографии) XVII века, она доказывает, что в России в старину шифры были пригодны не для одних дипломатических переписок или для внесения в книги разных обстоятельств, которые затейливые люди того времени ухитрялись сделать непонятными для многих из своих современников, долженствовавших быть видимыми народом…»

2. Криптологія Петра Першого

Першим із російських царів, який чітко усвідомив важливість шифрування депеш і розвитку шифрувальної справи для забезпечення безпеки держави, був Петро I Великий (1672—1725). Епоха його правління характеризується посиленням Російської держави, всіх його управлінських структур, а також структур виконавчої влади. Петро І здійснив ряд найважливіших реорганізацій: організацію мануфактури, будівництво гірських і заводів зброї, розвиток торгівлі, включаючи міждержавну, створення Сенату – найвищого органу влади у справах законодавства і державного управління, створення колегій.

Активна зовнішньополітична діяльність Петра І вимагала створення постійної криптологічної служби, здатної забезпечити ефективний захист власних повідомлень і розкриття дипломатичного листування інших держав. Спочатку функції криптослужби виконував «Посольский приказ», пізніше паралельно з ним почала функціонувати «Посольская канцелярия» при Петрі.

Указом від 18 лютого 1700 року на чолі «Посольського наказу» і наказів, що належали до нього, був офіційно поставлений видатний діяч і дипломат раннього періоду петровського часу Федір Олексійович Головін (1650—1706). Він змінив там думного дяка Є.І.Українцева, який у 1699 році був відправлений послом до Константинополя на російському кораблі, що вперше з'явився у водах Босфору.

При своєму призначенні Головін отримав звання «початкового президента державної посольської канцелярії». Як генерал-адмірал Головін одночасно управляв флотом, очолював збройову палату, монетний двір, малоруський наказ. Окрім особистої участі в переговорах з іноземними державами і укладення договорів з ними, Головін керував діяльністю російських послів за кордоном, робив великий вплив на зовнішню політику Росії в період Північної війни. Під безпосереднім спостереженням Головіна працювало «цифирне» відділення.

Вже на самому початку XVIII ст. Петром І була створена «Походная посольская канцелярия», що зосередила в своєму веденні найважливіше політичне листування. Створення її було викликане частими поїздками Петра. «Походная канцелярия» була переважно особистою канцелярією імператора, звідки виходили його найважливіші розпорядження по всіх галузях управління. Сюди стікалися на його вирішення справи зі всіх відомств. Але головною її функцією було ведення дипломатичних справ, чому до її назви додавалося слово «посольская».

Перша згадка в документах про «Похідну канцелярію» відноситься до 1702 року. У цей час цар відправився «в похід» до Архангельська. У поїздці його супроводжував начальник «Посольского приказа», перший міністр Ф.О.Головін. Незважаючи на те, що всі державні справи продовжували проходити через «Посольский приказ», а «печатанье государственной печатью грамот» повинно було далі знаходитися під контролем бояр, найбільш важливі справи вже вирішувалися в Архангельську у Петра І.

У 1706 році «Посольский приказ» очолив Гаврило Іванович Головкін (16601734), який був родичем Петра І по материнській лінії. Після смерті Головіна, 23 вересня 1706 року помічником Головкіна був призначений Петро Павлович Шафіров (1669—1739), який з 1703 року працював «таємним секретарем» при «Похідній канцелярії».

До 1710 року «Походная канцелярия» остаточно обґрунтувалася в Петербурзі та з тимчасової установи стала постійною, причому з 1709 року її стали називати просто «Посольской канцелярией». Саме там була зосереджена вся робота щодо зашифрування та розшифрування листування Петра І і його наближених з різними кореспондентами, а також утворення шифрів і рекомендацій щодо їх використання.

У період з 1710 по 1718 роки ця Канцелярія стала головним органом зовнішніх стосунків Росії. Компетенція її розширилася у збиток «Посольскому приказу», що залишився в Москві. Зросла чисельність особового складу Канцелярії. У 1709 році Го-ловкін був призначений державним канцлером, а Шафіров – віце-канцлером. Саме ці перші особи держави керували діяльністю російської криптослужби.

Канцлер і віце-канцлер давали вказівки щодо створення нових шифрів, заміні застарілих, забезпечення шифрами кореспондентів – дипломатів, воєначальників, інших державних діячів. Безпосередньо їм докладалися звіти про створення нових шифрів і здобич іноземних шифрів.

Стосовно російських «цифирных азбук» і ключів 1700-1720-х років, то вони були шифрами заміни, де елементи, відкритого тексту, які надалі будемо називати шифровеличинами, замінюються умовними позначеннями – шифропозначеннями. Тексти, які шифрувались, писалися на російській, французькій, німецькій і навіть грецькій мовах. У різних шифрах шифровеличинами виступали окремі букви, слова і стандартні вирази.

Як шифропозначення використовувалися елементи, як правило, алфавітів, що спеціально складалися з цією метою, які могли бути буквами кирилиці, латиниці, інших абеток (наприклад, глаголиці), цифри, особливі значки. Частина з таких значків, що мали іноді химерні контури, були нейтральні за значенням, інші ж були символами, до нашого часу майже абсолютно забутими та відомими лише вузькому колу осіб, а в ту далеку епоху несли певне смислове навантаження. До цих останніх відносилися й астрологічні символи планет, що одночасно були й символами металів.

У шифрах петровської епохи уживалися тільки індо-арабські цифри, що з'явилося, ймовірно, наслідком того, що саме Петром I на початку XVIII ст. була виведена з уживання архаїчна буквена кирилична нумерація, що застосовувалася до цього. Реформував Петро і кириличне письмо, ввівши новий вигляд шрифтів, які визначають сучасну зовнішність російської писемності. Проте старі графеми продовжували використовуватися як тайнопис.

Вживалися як шифропозначення і буквені поєднання. Таким чином у той час в Росії використовувалися однобуквені, двобуквені, цифрові, буквено-складові шифрозаміни. Перші державні шифри були шифрами простої або взаємно-однозначної заміни, в яких кожній шифровеличині відповідало тільки одне шифропозначення, і кожному шифропозначенню – одна шифровеличина.

У російські шифри даного періоду, як правило, вводяться «пустишки» – шифропозначення, яким не відповідає жодний знак відкритого тексту. Хоча зазвичай для цього використовувалося всього 5—8 шифровеличин як пустушки, зрозуміло, що введення їх у шифротекст, який виходив у результаті заміни елементів відкритого тексту шифропозначеннями, відображало прагнення творців шифрів осмислити дешифрування шифролистування.

Ці пустушки розбивали структурні лінгвістичні зв'язки відкритого тексту і, до певної міри, змінювали статистичні закономірності, тобто саме ті особливості тексту, які використовували, в першу чергу, при дешифруванні шифру простої заміни. Крім того, вони змінювали довжину відкритого повідомлення, що ускладнювало прив'язку тексту до шифроповідомлення. Тому, мабуть, не випадково, за даними Д. Кана, перший такий російський шифр був дешифрований англійцями лише у 1725 році.

Крім того, в деяких шифрах щифропозначення-пустишки могли використовуватися для зашифрування крапок і ком, що містилися у відкритому тексті. Як правило, це особливо обмовлялося в коротких правилах користування шифром, які поміщалися в цих випадках у шифри.

Зовні шифр Петровської епохи являв собою лист паперу, на якому від руки була написана таблиця заміни: під горизонтально розташованими в алфавітній послідовності буквами кириличної або іншої абетки, яка відповідала мові відкритого повідомлення, були підписані елементи відповідного шифроалфавіта. Нижче могли розміщатися пустушки, короткі правила користування, а також невеликий словник, що називався «суплемент» і містив деяку кількість слів (імен власних, географічних найменувань) або якихось стійких словосполучень, які могли активно використовуватися у текстах, призначених для зашифрування за допомогою даного шифру.

Самим раннім шифром описаного типу була «цифирная азбука» 1700 року для листування Колегії закордонних справ (далі – КЗС) з російським послом в Константинополі Петром Толстим. Вона була шифром простої заміни, в якому кириличній абетці відповідав спеціально складений алфавіт. Тут же були два записи. Перший з них: «Список с образцовой цифирной азбуки, какова написана и послана в Турскую землю с послом и стольником с Толстым сими литеры». Другий особливо цікавий: «Такову азбуку азволнил во 1700 г. написать своею рукою Великий государь по друго диво еси же». З цього виходить, що автором даного шифру був сам Петро Великий.

У Державному архіві Татарстану знаходиться власноручний лист Петра І Толстому, в якому він пише, що посилає йому шифр для кореспонденцій. Цей шифр мав такі правила користування: «Сии слова без разделения и без точек и запятых писать, а вместо точек и запятых и разделения речей вписывать из нижеписанных букв…» (див. таблицю).

Слово «УЖГОРОД» шифрувалося таким чином: амнюинхицахизе.

Був тут і невеликий словник з іменами деяких державних діячів і найменуваннями декількох військових підрозділів і географічними найменуваннями. Ця обставина також знайшла віддзеркалення в правилах користування, де мовилося: «Буде же когда случится писать нижеписанных персон имяна и прочее, то оныя писать такими знаки, какия против каждой отмечено, однакож писать все сплош, нигде не оставливая, а между ими ставить помянутыя буквы, которыя ничего не значат».

Цікавим був і блокнот з шифрами, якими переписувався Петро I. Він був зошитом, листи якого були скріплені мотузком. Розмір зошита: 20х16 см. На кожній його сторінці було записано по одному шифру, всього їх шість:

1) шифр Петра I, який був йому присланий з Колегії закордонних справ до Франції у 1720 році для листування «от двора ко двору»;

2) шифр «для писем к графу Г. и барону П.»;

3) до князя Долгорукого;