Moderne encryptie is complex, maar de wortels ervan zijn verrassend eenvoudig. In de kern is een productcodering slechts een manier om de beveiliging te verhogen. U neemt een gewoon document, codeert het één keer en codeert vervolgens het resultaat opnieuw. Door twee of meer basissubstitutie- of transpositiemethoden op elkaar te stapelen, creëer je een muur die aanzienlijk moeilijker te doorbreken is dan een enkele laag.
In het tijdperk vóór computers vertrouwden cryptografen zwaar op deze techniek. Ze hadden geen algoritmen om het zware werk te doen. In plaats daarvan gebruikten ze op woorden gebaseerde sleutels en rechthoekige matrices om gegevens in willekeurige volgorde te verplaatsen. Een populaire variant was het fractioneringssysteem. Zo werkte het: eerst ruil je symbolen in de leesbare tekst voor meerdere nieuwe symbolen. Als u afzonderlijke letters in paren omzet, wordt dit een biliteraal cijfer genoemd. Vervolgens past u een laatste omzettingsstap toe. Deze laatste fase wordt vaak superencryptie genoemd.
Het bekendste voorbeeld hiervan was het ADFGVX-cijfer. Het Duitse leger gebruikte het tijdens de Eerste Wereldoorlog. Het was een veldcode die vervanging en transpositie combineerde op een manier die zowel slim als dodelijk was.
Het ADFGVX-mechanisme
Het ADFGVX-systeem gebruikte een 6×6-matrix. Dit raster behandelde de 26 letters van het alfabet en de 10 cijfers. Elk teken in het oorspronkelijke bericht werd vervangen door een paar symbolen gekozen uit deze set: A, D, F, G, V en X. Hierdoor ontstond het biliterale cijfer.
Maar daar stopte de codering niet. De resulterende paren werden in een rechthoekige array geschreven. De laatste stap was een routecijfer. Soldaten lazen de kolommen in een specifieke volgorde, bepaald door een trefwoord. Deze omzetting vervormde de reeds vervangen tekst. Het maakte de boodschap vrijwel onbegrijpelijk voor iedereen die de matrix en het trefwoord niet kende.
Het ADFGVX-cijfer was een van de beroemdste veldcijfers aller tijden.
Waarom het ertoe deed
Dit was niet alleen een academische oefening. Het was inlichtingen op het slagveld. De Duitsers vertrouwden op dit systeem. Zij geloofden dat de combinatie van vervanging en omzetting veilig was. Een tijdlang was dat zo. Maar de gelaagdheid zorgde ook voor een voorspelbare structuur. Die structuur werd de sleutel tot zijn ondergang.
In 1918 brak de Franse cryptanalist Georges J. Painvin de code. Hij had geen supercomputer. Hij gebruikte statistische analyse en patroonherkenning. Painvin identificeerde kritieke kwetsbaarheden in de manier waarop het Duitse leger het cijfer gebruikte. Zijn succes had onmiddellijke en verwoestende gevolgen. Het deed de balans doorslaan tijdens de Tweede Slag om de Marne.
Het vertrouwen van het Duitse leger in hun productcode stortte in. De gelaagdheid die hun communicatie moest beschermen, maakte hen juist kwetsbaar voor een ervaren menselijke analist. Uit Painvins werk blijkt dat zelfs complexe handmatige systemen grenzen hebben. Het bewees dat, ongeacht hoeveel lagen je toevoegt, als de onderliggende methode een fout vertoont, deze aan het licht zal komen.
We gebruiken vandaag nog steeds dezelfde basislogica. Software-encryptie bestaat nog steeds uit lagen van algoritmen. Maar nu wordt het “product” verwerkt door silicium, en niet door papieren roosters. Het principe blijft echter hetzelfde. Meer lagen kunnen meer veiligheid betekenen. Maar ze kunnen ook meer complexiteit betekenen. En in complexiteit ontstaan fouten.
Het ADFGVX-cijfer is nu een overblijfsel. Maar het verhaal is nog steeds relevant. Het herinnert ons eraan dat beveiliging niet alleen om de hulpmiddelen gaat
