Російська криптологія

І далі наводився приклад на зашифрування, з якого можна було зробити висновок про те, що голосні легко виділити, «понеже оных токмо пять против двадцати нужно чаще употреблять. А когда будут смешаны с пустыми, то знающий оные иного опричь сих не увидит, ведая, что 3 и 7 ничего не знаменуют. А незнающему все различными номерами покажется, смешанные с пустыми, ибо ни один на другого походить не будет, и не однем, но разными те образы особливо в одной строке и ближних перемешивать надлежит».

Зберігся також шифр, який Вешняков вручив у січні 1737 року для листування абату Косу, що був російським агентом. На шифрі був напис: «Цифры с аббатом Косом, данная ему в Каменце от резидента Вешнякова при проезде его от Турской крепости в Россию». Цей шифр був побудований за принципом шифрів 1720-х років: російський алфавіт, кожній букві відповідали одно-, дво- і тризначні цифри. Правда, було багато пустишок – 85. Такий же шифр був вручений Вешняковим абату Косу і з латинським алфавітом.

Політичними агентами Росії були не тільки державні іноземні діячі, але й інші особи. Наприклад, в Туреччині російськими агентами у цей період були єрусалимські патріархи Досіфей, а пізніше Хрісанф. Через Досіфея йшло листування Росії з молдавським правителем. Патріарх Хрісанф запропонував Головкіну таємну «азбуку» для листування, яка була прийнята російським двором з деякими поправками, з приводу чого Хрісанф писав Головкіну: «Прийняли ми цифру, яка прислана в до-полнку наший, і зело неабияка».

Крім того Хрісанф запропонував ввести у таємне листування ще деякі умовності: «А чтоб нам чащей писать к Великому Государю и к Вашему Высочеству и безопасно сделали мы сию цифирь. Посылаем и образ печати. И как придет к вам какое письмо, в котором есть та печать, ведомо буди, что есть наше писание. А с лица печать какая-нибудь, только бы что была сия внутри. К тому же, которое письмо имеет с лица круг, тое к Великому Государю; а которое имеет треугольный знак, есть к Высочеству Вашему. И сие всегда до будет за подлинное».

Введення безлічі пустишок у старі типи шифрів свідчило про виразне розуміння розробниками «цифирных азбук» того впливу, який мала на розкриваність зашифрованого тексту частота вживання одних і тих же величин, особливо букв. По мірі ускладнення шифрів кількість пустушок в них все збільшувалася, деколи їх обсяг у словнику міг перевищувати обсяг його значущих величин.

Так, наприклад, німецький шифр від січня 1744 року, що був отриманий від генерала барона Любераса для листування з ним російських міністрів при іноземних дворах, мав 165 пустушок, а у шифрі від січня 1745 року для листування КЗС з дійсним камергером і надзвичайним посланником у Берліні Петром Чернишовим пустушок взагалі була велика кількість. У звичайній таблиці пустушок було 90 – від 1003 до 1093. Крім того, у примітці було написано: «Все нумера свыше 3015 служат тако ж пустыми, како пустыми употребляются и те нумеры, которые по порядку до 3015 не доставают». Значущих величин в даному шифрі було близько 400, таким чином пустушки значно перевищили цю кількість.

У тому ж 1745 році Чернишову був надісланий ще один шифр, у якому було перераховано 90 пустишок, а крім того, вказано: «Прочие числа все от 500 до 1000 и выше можно писать пустыми же, но каждое число… разделять точками. При употреблении сего ключа цифирного надо особливо того наблюдать, чтобы каждое число точками разделяемо было с частым при том вмешиванием пустых».

Ще одним прикладом того, що розробники шифрів прагнули в цей період помістити в них якомога більше пустушок, може служити шифр, надісланий у 1747 році до дійсного таємного радника у Берліні Кейзерлінгу. У цьому невеликому за обсягом шифрі для шифропозначень були обрані числа з різних, окрім першої, сотень, а також першою, шостою, сьомою, восьмою тисяч. А як пустишки були вказані такі числа: 1—100, 190—199, 243—299, 327—427, 442—549, 573—674, 682—789, 807—906, 9211000, 5635—7009, 7043—10000. Конверт, у якому доставили цей шифр до Берліна, був опечатаний безліччю сургучних печаток і на ньому був напис про те, що доставлений він лейб-гвардії поручиком Ізмайловим.

У середині XVIII ст. під час царювання Єлізавети Петрівни була створена секретна служба перлюстрації. Результати роботи цієї служби декілька разів на місяць доповідалися цариці, однак це зажадало створення сильної криптоаналітичної служби для «злому» іноземних шифрів. Новий етап у розвитку російської криптослужби (іншими словами – ЧК) був пов'язаний з ім'ям Олексія Петровича Бестужева-Рюміна, призначеного в 1742 році головним директором пошт. Він уперше у вітчизняній практиці залучив до криптоаналітичної діяльності професійних вчених-математиків, причому кращих з них, що були тоді «світилами» європейської математичної науки.

Першим, кого Бестужев-Рюмін залучив до такої роботи, став відомий математик і фахівець з теорії чисел Християн Гольдбах. Іменний указ імператриці Єлізавети про його призначення на «особливу посаду» був датований 18 березня 1742 року, а справа про це названа «Об определении в Коллегию иностранных дел бывшего при Академии наук профессора юстиц-рата Христиана Гольдбаха статским советником с жалованьем 1500 рублей, о выдаче недоданного ему в Академии наук жалованья и о выдаче ему вперед жалованья».

Більше року Гольдбах витратив на придбання практичних навичок у новій справі, але перший успіх у дешифруванні цифрових текстів невідомого змісту прийшов до нього лише в липні 1743 року. З липня по грудень 1743 року ним був дешифрований 61 лист «міністрів прусського й французького дворів». Навесні 1744 року він уже міг «ламати» шифри підвищеної складності. На Гольдбаха посипалися всілякі милості імператриці, але необхідно відзначити головне – владні особи відчули, що математика для держави та для них особисто, це не щось престижно-декоративне, а «щит і меч», що охороняли їхні безпосередні інтереси.

Збереглися російські копії дешифрованих листів 1742 року: від «голштинского в Швеции министра Пехлина к находящемуся в Санкт-Петербурге обер-маршалу голштинскому Бриммеру», «голландского в Санкт-Петербурге резидента Шварца к Генеральным штатам, к графине Фагель В Гаагу, к пансионерному советнику фон дер Гейму и пр.», «австро-венгерского в Санкт-Петербурге резидента Гогенгольца к великому канцлеру графу Ульфельду и к графу Естергазию, а также секретаря его Бослера к маркизу Вотте», «английского в Санкт-Петербурге министра Вейча к милорду Картерсту в Ганновер и к герцогу Ньюкастльскому», а також копії деяких інших документів.

Найбільшого успіху Гольдбах домігся у перших числах червня 1744 року, коли ним була прочитана шифрована депеша французького посла Шетарді до Парижа. Цей випадок став хрестоматійним в історії криптології. Знаючи, що його листи на пошті розкривалися, Шетарді був упевнений, що прочитати його шифр було неможливо й тому легковажно писав про імператрицю, що вона цілком віддавалася своїм задоволенням, була несерйозна, дурна та розпусна.

Бестужев-Рюмін, який став канцлером, спритно використав саме цей текст у боротьбі проти «французької» придворної партії (раніше в нього вже були дешифровані тексти практично всіх листів цього посла). Він розіграв перед Єлізаветою сцену дешифрування депеші, «вимушено» вимовляючи «поносные слова». В результаті 17 червня Шетарді був вигнаний із країни, а робота Гольдбаха на терені дешифрування не залишалася без уваги та високо була оцінена імператрицею.

У 1744 році вона дала вказівку про видачу йому надалі річної платні у 2000 рублів із статс-контори. У 1760 році Гольдбах отримав звання таємного радника з щорічною платнею у 4500 рублів. Це було одне з найвищих звань в російській державі, і нагороджувалися ним дворяни за особливі заслуги перед Вітчизною. Відзначимо, до речі, що Леонарду Ейлеру, незважаючи на його видатні наукові досягнення та постійне заступництво з боку російського двору, вказане звання так і не було подароване.

Саме з моменту появи Гольдбаха в штатах КЗС директору Санкт-Петербурзького поштамта Фрідріху Ашу почали поступати розпорядження Бестужева-Рюміна ретельно копіювати листи цілком, у жодному випадку не опускаючи в них шифротексту. Не довіряючи рядовим копіїстам, Бестужев-Рюмін наказав копіювати в ЧК «цифрами писанные» частини листів професору математику Тауберту.

З цього приводу Бестужев-Рюмін писав Ашу: «Усмотренные в переписываемых унтер-библиотекарусом Таубертом в цифрах писем неисправность причиною, что я Вам особливо рекомендовал, за нужно признать впредь списываемые им копии не токмо в речах, но и в цифрах все нумеры противу оригиналов сходны, с ним сличать и исправность оных прилежно наблюдать, ибо то необходимо потребно… Еще рекомендуется отсюда отходящие за границу иностранных министров письма прилежно рассмотреть и оные все верно списать… и того для не худо когда б и закрепленные иногда пакеты отворить возможно было, к чему благоволите приложить особливое старание».

За розпорядженням Бестужева-Рюміна поштові служби повинні були розкривати й копіювати всі листи закордонних послів (навіть до дам), що пересилалися через кордон. Приватні листи, що перетинали кордон, так само, по можливості, розкривалися всі, але копіювалися найцікавіші. Основний масив інформації надходив безпосередньо до Бестужева від Аша.

Справа перлюстрації листів виявилася надзвичайно складною, такою, що вимагала терпіння, уваги і особливих навиків, які отримувалися зовсім не відразу. Конверти слід було розкривати акуратно, по можливості не порушуючи їх цілісності. Дипломатичний лист зазвичай поміщали в конверт, який прошивали ниткою та опечатували сургучними печатками. Таке упаковане послання могло вкладатися ще в один конверт, що також прошивався та опечатувався.

Технічні проблеми безулікового розкриття листів були дуже значними. Так, Аш скаржився Бестужеву-Рюміну:». куверты не токмо по углам, но и везде клеем заклеены, и тем клеем обвязанная под кувертом крестом на письмах нитка таким образом утверждена была, что оный клей от пара кипятка, над чем письма я несолько часов держал, никак распуститься и отстать не мог. Да и тот клей который под печатями находился (кои я искусно снял) однако ж не распустился. Следовательно же, я к превеликому моему соболезнованию никакой возможности не нашёл оных писем распечатывать без совершенного разодрания конвертов. И тако я оные паки запечатал и стафету в ея дорогу отправить принужден был…».

Якщо розкривав і запечатував листи особисто пошт-директор, то копіював їх особливий секретар, переводив же особливий перекладач. Оскільки листам необхідно було надати їх первинний вигляд, тобто заклеїти, прошити ниткою та опечатати такими же печатками, якими вони були опечатані до розтину, то велике значення мала майстерність людини, що виготовляла печатки. Цей майстер-різьбяр також містився у штаті відомства Аша. Робота його була тонка й відповідальна, адже вживалася велика кількість особистих і державних печаток, якими дипломати користувались при опечатуванні своїх листів.

У той час печатка відливалася зі свинцю за формою, знятою гіпсом з негативу печатки, зробленого з воску. Цей спосіб, крім того, що був складний через 4-крат-не перезнімання відтиснення (негативу – воском, позитиву – гіпсом, знов негативу – свинцем і, нарешті, знову позитиву вже на самому листі – сургучем), давав не достатньо чіткі відбитки. В подальшому у середині Х!Х ст. один з чиновників МЗС винайшов спосіб виробництва підробленої печатки зі срібного порошку з амальгамою. Цей спосіб був дуже простий і швидкий, а печатка виходила чіткою. Проте вона мала істотний недолік – була дуже недовговічною та ламалася від щонайменшого необережного дотику.

Аш особисто перевіряв всі вироби різьбяря печаток, робив зауваження, а потім відправляв готові зразки для оцінки Бестужеву-Рюміну, який давав вже остаточний висновок. З цього приводу велося листування.

З листа Аша Бестужеву-Рюміну від 29 лютого 1744 року: «Печатнорезчик Купи от своей болезни отчасти оправился и уже начало подделыванием некоторых штемпелей учинил, из которых он и сегодня два отдал, но один назад взять принужден был, дабы усмотренное мною в нем погрешение поправить, а другой, который барона Нейгауза есть, я за нарочитой нахожу и оной при чем посылаю…».

Через декілька днів Бестужев-Рюмін написав Ашу відповідь:

«Из Государственной коллегии иностранных дел санкт-петербургскому почт-директору господину Ашу.

На рапорт Ваш от 29-го февраля здесь в 6-е марта полученный в резолюцию объявляется… присланная от Вас печать барона Нейгауза при сем возвратно к Вам отправляется, дабы Вы, оную имев, столь меньшим трудом в распечатывании без формы исправляться могли. Рекомендуя, впрочем, резчику Купи оные печати вырезывать с лучшим прилежанием, ибо нынешняя нейгау-зова не весьма хорошего мастерства».

У протоколах доповідей імператриці Єлізаветі можна прочитати таке: «В Санкт-Петербурге. 12 февраля 1745 г. пополудни при докладе происходило: …20. При сих же докладах Ея Императорское Величество о потребности в сделании печатей для известного открывания писем рассуждать изволила: что для лучшего содержания сего в секрете весьма надежного человека и ежели возможно было, то лучше из российских такого мастера или резчика приискать, и оного такие печати делать заставить не здесь, в Санкт-Петербурге, дабы не разгласилось, но разве в Москве или около Петербурга, где в отдаленном месте, и к нему особливый караул приставить, а по окончании того дела все инструменты и образцы печатей у того мастера обыскать и отобрать, чтоб ничего у него не осталось, и сверх того присягою его утвердить надобно, дабы никому о том не разглашал».

Петро III, вступивши на престол, одержав службу перлюстрації вже в стані повного розвалу. При відсутності перехоплених депеш таку ж оцінку варто дати й ефективності дешифрування. Потрібно сказати, що якщо Гольдбах у цей час не мав масштабних успіхів у дешифруванні, то створені ним шифри, що нараховували до 3500 цифрових груп, були одними з кращих у Європі.

20 листопада 1764 року помер Гольдбах, після чого керівник КЗС граф Микола Панін запросив на його місце математика і фізика, німця за національністю Франца Ульріха Теодора Епінуса. В обов'язки Епінуса та його підлеглих входило створення шифрів і підбір ключів до шифросистем перехопленої кореспонденції.

У 1769 році Епінус був «пожалован статским советником и определен при Коллегии иностранных дел при особливой должности». За успішну роботу на терені дешифрування у 1773 році він отримав чин дійсного статського радника. Епінус майже все своє життя провів у Росії, яка стала для вченого другою Вітчизною.

Користувачами шифрів, створених в КЗС, були: імператриця (індивідуальні шифри для листування з обраними особами), кабінет імператриці (загальні й індивідуальні шифри для листування з вищими чиновниками держави), КЗС (загальні й індивідуальні шифри для листування, приблизно з 70 дипломатичними представниками Росії за кордоном та їх між собою; для листування з іноземними дворами; спеціальні шифри для листування з таємними агентами російського уряду), армія та флот.

Перлюстрація була найважливішим поряд з повідомленнями платних закордонних агентів джерелом інформації для прийняття зовнішньополітичних рішень. Перлюструвалася вся закордонна кореспонденція незалежно від положення одержувача та відправника. У 1779 році імператриця наказала доставляти їй з Санкт-Петербурзького поштамту таємно розкриту кореспонденцію. Найчастіше Катерина II читала дешифровані листи до послів у Санкт-Петербурзі навіть раніше, ніж вони самі.

Обсяг перлюстрації був фантастично великим. У 1771 році кількість перехоплених депеш тільки прусського посла становила 150 (125 відправлених та 25 отриманих), написаних різними шифрами. У 1780 році австрійський посол використовував 8 типів шифрів, обсяги цифрових текстів досягали 15 сторінок перехоплених близько 140 депеш. Поточне дешифрування здійснювали «канцелярські служителі» за допомогою ключів, знайдених, перекуплених або викрадених Епінусом.

У кінці XVIII ст. дешифрувальна служба Росії також читала французьке дипломатичне листування. Цей результат був отриманий в результаті поєднання аналітичних методів розкриття шифрів, якими користувалася криптослужба, і роботи агентів російської розвідки, що здобували французькі шифри. Російське посольство через секретаря посольства Мешкова завербувало до себе на службу як секретного агента одного з чиновників Міністерства закордонних справ Франції.

Таким чином, російський посол у Франції барон Смолін отримував і пересилав до Петербурга шифри та ключі до них, якими користувалися у своєму листуванні міністр закордонних справ Франції граф Монморсі і французький повірений в справах в Росії Дружині. В результаті Росія отримувала розвідувальну інформацію протягом тривалого періоду, навіть після того, як Смолін вимушений був покинути революційну столицю Франції після невдалої спроби допомогти відвезти Людовика XVI з Парижа.

Крім дешифрування Епінус займався також і розробкою шифросистем. Його підлеглі готували конкретні «цифири», які тиражувалися на бланках, що друкувалися в академічній друкарні (аркуші обліковувалися). «Цифирные азбуки и разныя другия бумаги тайн подлежащие» зберігалися в КЗС в окремому від користувачів сховищі в ідеальному порядку та видавалися для шифрування й дешифрування депеш на лічені години, що були вказані у відомостях. Ці операції проводилися навченими «розбирачами», які перебували на посадах актуаріусів.

Шифрування кореспонденції імператриці й Кабінету здійснював кабінет-міністр та його штат, а у Канцлера – чотири секретарі, які працювали цілодобово. Одним з них багато років був російський письменник Денис Іванович Фонвізін. Перевезення шифрів і депеш до Канцлера або Кабінету здійснювалося кур'єрами з сержантів гвардійських полків із жорстко нормованим часом руху.

Завданням незрівнянно більш складним, ніж створення шифрів, було для Епінуса дешифрування текстів. Цією справою Епінус займався особисто зі своїм помічником, вихідцем з німців, Йоганом Георгом Кохом. Розпочавши свою кар'єру в 1762 році копіювальником в Академії Наук, він був витягнутий звідти Епінусом у КЗС.

Свою діяльність з дешифрування Епінус повинен був почати з проблеми воістину історичної – знайти ключ до «писаного в цифрах» у 1714 році і підписаних Петром I листах до Амстердама Осипу Соловйову. В указі Сенату від 4 січня 1765 року наказувалося «…если возможно отыскать той азбучной прежней ключ или другим каким по искусству в том средством оные разобрать переписать литерным письмом и взнесть в сенат…».

Результати протиборства Епінуса з петровським шифром невідомі, але є численні свідчення успішного дешифрування його службою перлюстрованої кореспонденції. За успішну діяльність він отримав звання дійсного статського радника.

Значний внесок у російську криптологію зробили Єрофей Каржавін і його племінник Федір Каржавін, які навчалися у Парижі, працювали на посадах перекладачів КЗС і займалися складанням шифрів та дешифруванням. Вони стали першими вітчизняними професійними криптологами в Росії.

З середини XVIII ст. в Росії стали використовувати нові шифри. їхні основні відмінності від попередніх шифрів були такими. По-перше, на російській мові розпочали активно використовуватися коди («номенклатори») на велику кількість букв, складів, слів, фраз тощо; їх число досягало 1200 символів. Як правило, це були алфавітні коди з цифровими шифропозначеннями. Буквам, складам тощо, що найбільш часто використовувались, надавалося декілька шифропозначень. Таким чином, застосовувався шифр гомофонної заміни, але на рівні не тільки букв, а й словосполучень. Коди мінялися регулярно, оскільки ключем такого шифру був сам код-таблиця заміни.

По-друге, збільшилась кількість пустушок, що вставлялися у шифротекст. З цього приводу в одній з інструкцій з користування шифрами вказувалося: «Пустые числа писать где сколько хочется, только чтобы на каждой строке было сих чисел не меньше трёх или четырёх». Так визначався лише нижній рівень кількості пустушок, а верхній рівень не встановлювався. Крім того, «не начинать пиесы значащими числами, но пустыми…». Тим самим початок істинного шифротексту у повідомленні маскувався пустушками, що посилювало стійкість шифру.

Крім того, у шифри вставляли «особливі числа», шифропозначення яких визначало ті частини шифротексту, що при розшифруванні необхідно було вважати пустушкою. Так, зашифрований знак «+» означав, що наступне за ним шифропозначення не мало ніякого значення. Два знаки «++» говорили дешифрувальнику, що не слід читати два наступні за ним шифропозначення тощо. Знак «=» означав, що не слід брати до уваги всі шифропозначення, що стояли за цим знаком в даному рядку шифротексту, а знак «=» знищував весь подальший шифротекст на даній сторінці. Знак «*» знищував попереднє шифропозначення, два знаки «**» знищували два попередні шифропозначення тощо.

Таким чином, текст, зашифрований в результаті застосування численних пустушок і написання нічого не значущих відрізків, виявлявся значно довшим за відкритий текст. Розрахунок розробників шифрів саме і полягав у тому, що шифротексти були величезними цифровими масивами, у яких, на їх думку, лише той, хто знав ключ, міг відокремити «зерно от плевел».

Надзвичайно істотним для шифрів цього типу було продовження в них традиції використання при зашифруванні одного повідомлення різних мов: як правило, всі шифри були двомовними. Словник їх складався з двох частин: російською та французькою (рідше німецькою). Відкритий текст депеші складався на цих двох мовах, при переході у процесі зашифрування з однієї мови на іншу ставилися особливі, заздалегідь обумовлені в правилах числа, яких для кожного шифру було декілька.

Цей прийом, коли різні частини однієї і тієї ж депеші писалися на різних мовах, приводив до того, що при зашифруванні не тільки практично удвічі збільшувалася кількість використовуваних кодових позначень, але, що найістотніше, змішувалися і певною мірою вирівнювалися статистичні характеристики шифротексту. При цьому основні правила як для російської, так і для іншомовної частини були однаковими, тобто наявність безлічі пустушок, зашифрування великих шматків псевдотексту, які при розшифруванні знищувалися, тощо.

Як мовилося у правилах до цих шифрів: «В случае нужды смешаемы быть имеют между русскими французские речи и сочинения, равно как и между французскими русские… Пустые числа употребляются в начале и в конце параграфов по строке, по полуторе, по две и более, а иногда по одному только, по два и по три числа. Иногда пиесы начинаются или оканчиваются самыми значущими. Но во всяком случае часто пишутся пустые в самой середине параграфа и вместо просодии, а иногда и вмешиваются и в середине фразисов и речений. Да сверх того ставятся между пустыми и самые значущие числа, кои не понадобятся и уничтожаются».

Катерина ІІ особисто приділяла значну увагу шифруванню повідомлень. Так, відправляючи Олексія Орлова до Європи з розвідувальним завданням, вона забезпечила його «нарочно сочинённым цифровым ключом», додавши, що «этот ключ используется для корреспонденции вашей с Нами, которая по важности предмета свого требует непроницаемой тайны». Орлову були надані також окремі шифри на російській, німецькій та французькій мовах для листування при необхідності з російськими послами «при государственных дворах». Для забезпечення шифрованого листування Орлов мав надійних і підготовлених «служителей канцелярских».

У той період у Росії з'явилися «циркулярні» шифри, тобто загальні шифри у послів і КЗС, що дозволяло оперативно передавати послам єдині вказівки, накази тощо.

Таким чином, до середини XVIII ст. в Росії була створена мережа загального шифрованого зв'язку. Загальний шифр отримав назву «генеральная цифирь». Разом із ним збереглися й «індивідуальні» шифри для зв'язку «центру» з кореспондентами мережі. Кожний кореспондент, як правило, мав декілька «індивідуальних» шифрів.

З «генеральных цифирь» XVIII ст. відомі такі:

– 1762 року на російській мові, за допомогою якої обмінювалися кореспонденцією з КЗС і між собою: Бестужев-Рюмін (Париж), Кейзерлінг (Відень), Корф (Копенгаген), Панін (Стокгольм), Голіцин (Лондон), Пушкін (Гданьськ), А. Симолін (Мітава), Д. Симолін (Регенсбург), Салтиков («закордонна армія»), Обрізків (Константинополь);

– 1762 року, що об'єднувала тих же кореспондентів, але листування по ній можна було вести відразу на 3-х мовах: російській, французькій і німецькій. Додатково цей шифр у 1764 році був даний генерал-майору князю Репніну, що прямував як повноважний міністр до прусського двору, а також генерал-аншефу князю Волконському;

– 1764 року на російській і французькій мовах, яка була розіслана російським представникам у Відні, Варшаві, Копенгагені, Лондоні, Стокгольмі, Берліні, Гаазі, Парижі, Дрездені, Мітаві, Регенсбурзі, Гданьську, Мадриді, Гамбурзі, Константинополі;