Kniha kódů

Když jsi byl dítě, vymyslel sis někdy vlastní kód, abys mohl se svými nejlepšími kamarády vyměňovat supertajné zprávy? Na tajných sděleních je něco hluboce fascinujícího a lidé takto komunikují už po staletí. Kryptografie bývala obvykle nástrojem v rukou mocných – a také těch, kteří po moci toužili. Sehrála klíčovou roli v nejrůznějších historických intrikách a spiknutích a síla šifer dokázala změnit běh dějin: mohla rozhodnout, který z dvou znepřátelených národů vyhraje válku, nebo zda někdo přežije, zemře, stane se králem, či stráví zbytek života ve vězení.

Následující kapitoly tě provedou některými z těchto osudových událostí až do 20. století, kdy dešifrovací experti zásadně ovlivnili průběh druhé světové války. Dozvíš se o rostoucí sofistikovanosti kryptografie a uvidíš, jak šifrování a luštění šifer posílily rozvoj informačních technologií.

V tomto shrnutí také objevíš:

• jak můžeš zašifrovat své soukromé dopisy tak, aby byly v bezpečí před spolužáky nebo zvědavými sourozenci,
• jak slabá šifra fatálně ovlivnila osud Marie Stuartovny, skotské královny,
• a proč se tvá vláda pravděpodobně bude snažit udělat vše pro to, abys nemohl bez omezení používat nejmodernější šifrovací metody.

Ačkoli se může zdát, že tajné kódy jsou poměrně moderní záležitost, nejstarší známá forma kryptografie – tedy praxe skrývání skutečného významu zprávy – sahá až do pátého století před naším letopočtem. Právě tehdy si Řekové, kteří čelili neustálé hrozbě perského dobytí, uvědomili, že bezpečná komunikace je nezbytná. Výsledkem byl vznik kryptografie jako oboru, který se už v počátcích rozdělil do dvou hlavních větví: transpozice a substituce.

Transpoziční šifra funguje tak, že přeskupuje písmena slova nebo věty a tím vytváří šifru – tajný způsob zápisu. Například šifra „rail fence“, oblíbený typ transpozice, střídá písmena zprávy v cikcak vzoru mezi dvěma (nebo více) řádky.

Druhou metodou je substituce, systém, v němž jedno písmeno nahrazuje jiné. Například A = V, B = X a tak dále, dokud každé písmeno abecedy nemá svůj náhradní protějšek; tak vznikne šifrová abeceda. Protože se v celé zprávě používá jediná taková abeceda, mluvíme o monoalfabetické šifře.

Jednou z nejjednodušších forem substituce je Caesarova šifra, pojmenovaná po Juliu Caesarovi, který ji s oblibou používal. Vychází z běžné abecedy, ale začíná na jiném písmenu – abeceda je posunuta o předem daný počet znaků. Pokud například posuneš abecedu o tři místa, pak A = D, B = E, C = F a tak dále.

Jednoduché Caesarovy šifry však dokázaly zmást odhodlané protivníky jen po omezenou dobu. Proto byla vyvinuta šifrová abeceda s klíčovým slovem, která monoalfabetickou šifru vylepšila. Princip je podobný jako u Caesarovy šifry, ale abeceda začíná klíčovým slovem či frází, po níž následuje zbytek běžné abecedy bez písmen, která se v klíčovém slově už vyskytla. Pokud by například klíčovým slovem bylo „CAESAR“, šifrová abeceda by začínala CAESR a pokračovala by BDFGHIJK… Tak by platilo A = C, B = A, C = E, D = S a tak dále.

Šifry se objevily už velmi brzy, ale záhy se proti nim postavili kryptanalytici – odborníci, kteří vyvíjejí metody pro luštění šifer. A mezi těmi, kdo se této disciplíně věnovali, nevynikal nikdo tolik jako arabští kryptanalytici. Ti kolem roku 750 n. l. vynalezli mimořádně účinný nástroj na lámání šifer: frekvenční analýzu, určenou k rozluštění monoalfabetických šifer.

V každém psaném jazyce se některá písmena a slova vyskytují častěji než jiná. Frekvenční analýza je navržena tak, aby v monoalfabeticky zašifrovaném textu odhalila právě tyto nejčastější znaky; znalost toho, která písmena se používají nejvíce, pak zásadně pomáhá při dešifrování. V psané angličtině jsou například nejčastější písmena E, T, A, O, N, S a R.

Představ si, že máš šifrovanou zprávu, která začíná „piuub gkulvwpev!“. Kryptanalytik, vyzbrojený znalostí frekvence písmen, může začít nahrazovat nejčastější znaky v šifře nejčastějšími písmeny v angličtině a postupně tak odhalovat původní text. Jakmile se podaří uhodnout několik písmen a slov, zbytek zprávy se často rozluští poměrně snadno.

Jak se tvůrci šifer zdokonalovali, musely se vyvíjet i kryptografické metody. Mezi druhým a patnáctým stoletím se však bezpečnost šifer zlepšovala jen pozvolna. Jedním z vylepšení bylo přidání kódů – kryptografického nástroje, který nahrazuje celá slova nebo fráze jinými symboly či čísly. Nomenklátor je například šifrová pomůcka, která kombinuje abecední substituci s kódy pro často se opakující slova a jména.

Ani tato strategie ale nebyla tak bezpečná, jak se zdálo, a její slabiny tragicky odhalila královská poprava. Dne 8. února 1587 byla Marie Stuartovna, skotská královna, popravena poté, co byla souzena a shledána vinnou ze spiknutí s cílem zavraždit svou sestřenici, anglickou královnu Alžbětu I. Marie trvala na své nevině a netušila, že její korespondence, zašifrovaná pomocí monoalfabetického nomenklátoru, byla pro Alžbětiny kryptology poměrně snadnou kořistí.

V tu chvíli bylo zřejmé, že kryptanalytici jsou příliš pokročilí na to, aby je tehdejší metody dokázaly spolehlivě zadržet, a že jsou zapotřebí nové kryptografické postupy. Koneckonců, pokud se oběťmi slabých šifer mohly stát i královské rody, kdo byl vlastně v bezpečí?