Moderní šifrování je složité, ale jeho kořeny jsou překvapivě jednoduché. Bloková šifra je založena na jednoduchém principu vícevrstvého zabezpečení. Vezmete prostý text, jednou jej zašifrujete a pak znovu zašifrujete výsledek. Kombinací dvou nebo více základních substitučních nebo permutačních technik vytvoříte obranu, jejíž prolomení je mnohem obtížnější než u jednovrstvé obrany.
V předpočítačové éře tuto techniku hojně využívali kryptografové. Neměli algoritmy pro provádění složitých výpočtů. Místo toho použili k promíchání dat klávesy založené na slovech a obdélníkové matice. Jednou z oblíbených možností byl frakcionační systém. Fungovalo to následovně: Nejprve byly znaky prostého textu nahrazeny několika novými znaky. Pokud byla jednotlivá písmena nahrazena ve dvojicích, nazývalo se to bilineární šifra. Poté byl aplikován konečný permutační krok. Tento poslední krok se často nazývá superšifrování.
Nejznámějším příkladem tohoto přístupu byla šifra ADFGVX. Německá armáda jej používala během první světové války. Byla to polní šifra, která kombinovala substituci a permutaci způsobem, který byl důmyslný i smrtící.
Šifrovací stroj ADFGVX
Systém ADFGVX používal matici 6×6. Tato mřížka zpracovala 26 písmen abecedy a 10 čísel. Každý znak původní zprávy byl nahrazen dvojicí znaků vybraných ze sady: A, D, F, G, V a X. Vznikla tak bilineární šifra.
Tím ale šifrování neskončilo. Výsledné páry byly zaznamenány do obdélníkového pole. Posledním krokem byla změna trasy. Vojáci čtou sloupce v určitém pořadí, určeném podle klíčového slova. Toto přeuspořádání zdeformovalo již zašifrovaný text, takže zpráva byla prakticky nečitelná pro ty, kdo neznali matici a klíčové slovo.
Šifra ADFGVX byla jednou z nejznámějších polních šifer v historii.
Proč na tom záleželo
Nebylo to jen akademické cvičení. Byla to zpravodajská informace z bojiště. Němci tomuto systému důvěřovali. Věřili, že kombinace substituce a permutace poskytuje spolehlivou ochranu. A nějakou dobu to tak bylo. Ale vrstvení také vytvořilo předvídatelnou strukturu. Právě tato struktura se stala klíčem k jejímu zhroucení.
V roce 1918 francouzský kryptoanalytik Georges J. Painvin rozluštil kód. Neměl superpočítač. Používal statistickou analýzu a rozpoznávání vzorů. Pengven identifikoval kritická zranitelnost ve způsobu, jakým německá armáda používala kód. Jeho úspěch měl okamžité a zničující následky. Změnil poměr sil ve druhé bitvě na Marně.
Důvěra německé armády v její blokovou šifru se zhroutila. Vrstvy určené k ochraně jejich komunikace je místo toho nechaly zranitelnými pro zkušené lidské analytiky. Pengwenova práce ukázala, že i složité manuální systémy mají své limity. Dokázala, že bez ohledu na počet přidaných vrstev, pokud je v základní metodě chyba, bude odhalena.
I dnes používáme stejnou základní logiku. Softwarové šifrování je také vícevrstvé. Ale nyní je „produkt“ zpracováván spíše silikonovými než papírovými sítěmi. Princip zůstává stejný: více vrstev může znamenat větší bezpečnost. Může to ale také znamenat větší složitost. A tady dochází k chybám.
Šifra ADFGVX je nyní přežitkem. Jeho příběh je ale stále aktuální. Připomíná nám, že bezpečnost není jen o nářadí.
