Архив новостей олимпиады по математике и криптографии

 

08-06-2017 Криптографическая деятельность в России при Петре Великом


к.т.н. Ларин Д.А.

В этом году исполняется 345 лет со дня рождения первого российского Императора Петра Великого (30.05 (9.06 нов. стиль)1672- 28.01.(8.02) 1725).

Петр I вошел в историю России как великий реформатор. Главным итогом петровских реформ стало преодоление серьезного отставания России от европейских держав в военной, экономической, политической областях. Петр I коренным образом изменил структуру государственного управления и исполнительной власти русского государства, создал боеспособные армию и флот, сумевшие в ходе Северной войны одержать победу над Швецией, имевшей одну из лучших армий в Европе. Во время правления Петра произошел существенный прорыв в экономике России, было создано множество предприятий, мануфактуры, оружейные заводы, металлургические и горнодобывающие предприятия, верфи для строительства кораблей и т.д. Серьезный импульс получило развитие торговли, в том числе и международной. Огромное значение Петр придавал повышению образовательного уровня населения России. По его инициативе открывались учебные заведения, была учреждена Академия наук, сотни молодых людей отправились учиться за границу, с другой стороны в Россию было приглашены для работы и преподавательской деятельности многие иностранные специалисты. Особо следует отметить дипломатическую деятельность первого русского императора, как пишет историк Н.Н. Молчанов: «В сфере дипломатии особенно наглядно обнаружились результаты его (Петра – авт.) титанической работы по укреплению могущества России, превратившейся в великую державу». Разумеется, эффективное государственное управление, военные победы и дипломатические успехи были бы невозможны без активной криптографической деятельности. Петр это отлично осознавал и уделял большое внимание криптографии как надежному средству сохранения государственных секретов.

В петровскую эпоху в России велась активная криптографическая деятельность. Шифрование стало основным видом защиты информации, хотя продолжали использоваться и другие методы: стеганография, физическая защита, условная сигнализация и т.п. При этом если в предыдущие времена практически вся шифрпереписка была посвящена дипломатическим вопросам, то при Петре также стала активно шифроваться военная и внутриполитическая информация. Шифрованная связь становится основным средством управления центральным государственным аппаратом и местными органами власти, армией и флотом.

Для организации связи были созданы ряд учреждений (Кабинет его императорского величества, Посольская канцелярия, Коллегия иностранных дел и т.д.), со строгим распределением задач между ними. Деятельность данных учреждений была регламентирована законодательно. Широко практиковались организационно-административные методы защиты информации, такие как особый подбор кадров, для осуществления криптографической деятельности и строгий контроль за их работой, организация пропускного режима в помещения, где производилось шифрование и расшифрование или хранились шифры, обеспечение охраны гонцов и курьеров и т.д. Из новшеств в области связи отметим, что для обеспечения управления флотом и прибрежными районами страны в качестве средства связи стали широко использоваться суда.

К концу XVII века Россия становится самой крупной европейской державой, занимающей огромную территорию от Днепра на западе и до Тихого океана на востоке. Для организации эффективного управления этой огромной территорией в первую очередь была необходима быстрая, надежная и конфиденциальная связь. Основным средством передачи сообщений в это время являлась почта. Наиболее распространенным методом защиты информации являлась физическая защита. Ямщики отвечали за сохранность почты и целостность печатей.

С созданием регулярной армии возникла настоятельная потребность в необходимости совершенствования управления войсками в мирное и военное время. Уже во время азовских походов против турок в 1695 и 1696 годах Петр I впервые организовал работу военно-полевой почты, возглавлял ее первый русский почтмейстер А.А. Виниус. Отправления по линии этой почты назывались чрезвычайными.

Особое значение при Петре I для защиты информации во время военных походов и дипломатической деятельности приобрела криптография. Шифры использовались во время Азовских походов и Великого Посольства. Однако наибольшие потребности в осуществлении криптографической деятельности возникли в начале ХVIII века, когда за рубежом появились дипломатических представительства России, с которыми необходимо было поддерживать связь. В 1700 году началась Северная война со Швецией, что потребовало организации эффективного управления войсками на весьма значительном театре военных действий, а также координации действий с союзниками, и здесь нельзя было обойтись без шифров. И, наконец, реформы системы государственного управления огромной страной, также требовали обеспечения секретности переписки внутри страны.

Теперь рассмотрим шифрсистемы, которые применялись в России, в эпоху Петра Великого. Как и в прежние годы, основным шифром на Руси была простая замена, то есть знаки открытого текста заменялись на буквы (при этом буквы могли принадлежать как алфавиту открытого текста, так и другой азбуки), цифры или специально придуманные знаки. При этом следует отметить, что в шифрах Петровской эпохи употреблялись только, привычные нам, арабские цифры, так как в начале XVIII века Петром была выведена из употребления архаичная буквенная кириллическая нумерация, заимствованная у греков. В качестве знаков шифрованного текста употреблялись и буквенные сочетания.

Тексты, которые надо было зашифровать, могли быть написаны на русском, французском, немецком, а иногда даже греческом языках. Как известно Петр прекрасно владел несколькими европейскими языками, в то же время на государственной службе состояло много иностранцев, именно в переписке с ними в основном использовались немецкий и французский. При этом следует отметить, что с точки зрения стойкости предпочтительнее использование русского языка. За границей было очень мало людей владевших русским языком, а знание лингвистических особенностей языка может существенно помочь криптоаналитику в дешифровании.

Новым явлением для российских шифров петровской эпохи, по сравнению с предыдущими временами, стало наличие во многих из них «пустышек» — знаков шифрованного текста, которым не соответствует никакой знак открытого текста, то есть они не несли никакого смысла. Как правило, пустышек было немного, обычно 5 – 8 знаков. Наличие пустышек увеличивает стойкость шифра, так как они дают криптоаналитику неверную информацию о количестве знаков в алфавите открытого текста, разбивают структурные лингвистические связи открытого текста и изменяют статистические закономерности, то есть именно те свойства текста, которые используют при дешифровании шифра простой замены. Кроме того, пустышки увеличивают длину шифрованного текста по сравнению с открытым, что усложняет их взаимное сопоставление. Кроме того, в некоторых случаях отдельные знаки применялись для зашифрования точек и запятых, содержавшихся в открытом тексте, также для этого могли использоваться пустышки. Это особо оговаривалось в кратких правилах пользования шифром.

Вскоре к обычному алфавиту простой замены стали добавлять обозначения для наиболее употребительных слогов, слов и целых фраз, то есть стали употребляться номенклаторы. Петровские номенклаторы были весьма простыми, они содержали небольшой словарь, называвшийся «суплемент» и содержавший некоторое количество слов (имен собственных, географических наименований или каких-то устойчивых словосочетаний, которые могли часто использоваться в открытых текстах, корреспондентов, использовавших данный шифр).

Шифр Петровской эпохи представлял собой лист бумаги, на котором от руки был написан ключ таблица замены (обычно под горизонтально расположенными в алфавитной последовательности буквами кириллицы или иного алфавита, подписаны соответствующие элементы шифроалфавита), а также суплемент (если это был номенклатор). Ниже могли помещаться пустышки и краткие правила использования шифра.

Еще одной особенностью петровских шифров является то, что шифралфавит мог составляться из символов разных типов, например, смеси букв разных алфавитов, цифр и т.д.

Главным новшеством в шифровальном деле появившемся в Петровскую эпоху стало применение более сложных, чем простая замена шифров. Так в 20-х годах XVIII века от шифров простой замены переходят к замене пропорциональной, когда наиболее часто встречающимся знакам открытого текста присваиваются несколько шифробозначений, что затрудняет использование «классического способа» криптоанализа шифра простой замены – частотного анализа. Еще раньше примерно с 1708 года в России начали применяться шифры разнозначной замены (когда для замены одного знака открытого текста используются один или два знака шифртекста) Следует отметить, что шифры такого типа являются несколько более стойкими, чем «классическая» простая замена, но они чувствительны к ошибкам при шифровании. Как к замене нужной буквы на другую букву, так и к пропуску или вставке лишней буквы.

В Петровскую эпоху началась нормативно-правовая регламентация криптографической деятельности. Так в 1716 году был принят «Устав воинский», первый в истории России документ подобного рода. В соответствии с Уставом учреждены должности «адъютантов, ординарцев, курьеров для передачи и доставки секретных донесений», а также отредактированы "Правила действия военно-полевой почты". Военная полевая почта, стала активно использоваться для быстрого обмена конфиденциальной корреспонденцией между крупными воинскими соединениями и вновь создаваемыми центральными органами управления армией и флотом - Военной коллегией и Адмиралтейств-коллегией. Для доставки особо важной и срочной воинской корреспонденции в адрес императора или президентов оборонных коллегий при главнокомандующих армиями были учреждены должности военно-полевых курьеров. Следует отметить, что «собственноручно отредактированные Петром I "Правила действия военно-полевой почты" являются, по сути, первым дошедшим до нас документом той эпохи, в котором было четко и определенно сформулировано назначение военно-курьерской связи».

Преобразование системы государственного управления страной, осуществляемые Петром, касаются и повышением эффективности системы связи. В 1720 году вводится Генеральный регламент, определяющий процесс функционирования системы управления России, в этом документе впервые четко устанавливался и порядок работы с правительственной корреспонденцией вот как это происходило:

«В соответствии с регламентом, вся правительственная корреспонденция в зависимости от степени ее важности и срочности была разделена на определенные группы. Так, особо важные правительственные документы, например именные указы императора с его личными распоряжениями, всеподданнейшие донесения и доклады на его имя, реляции, манифесты направлялись по каналам "необыкновенной", "чрезвычайной" почты, через правительственных гонцов и нарочных курьеров. Особо важную корреспонденцию из личной канцелярии императора доставляли кабинет-курьеры, входившие в штат Кабинета его императорского величества и имевшие воинские звания обер-офицерского состава. Когда же небольшая группа кабинет-курьеров (по штату 6 человек) не справлялась с доставкой всей исходящей из Кабинета особо важной корреспонденции, для выполнения обязанностей правительственных курьеров широко привлекались военные чины от капрала до полковника, в зависимости от важности даваемого им поручения. А по делам особо важным, как, например доставка писем императора главам иностранных государств, привлекались генералы (в петровское время преимущественно П.И. Ягужинский и Л.К. Нарышкин). Сенат также имел в своем распоряжении прикомандированных армейских офицеров, которых использовал в качестве курьеров для доставки адресатам своей исходящей корреспонденции».

Именно в Петровскую эпоху свои первые шаги сделал российский криптоанализ[1], стали развиваться методы тайного перехвата информации, осуществлялась агентурная добыча криптографических секретов противника. При этом важно отметить, что занимался оценкой стойкости российских шифров не кто-нибудь, а сам царь!!! Приведем две цитаты в подтверждения этому. Петр писал фельдмаршалу Огильви  по поводу одного шифра (цифири, как их тогда называли: «А которую вы перво прислали, и та не годна, понеже так, как простое письмо, честь можно». Вот еще одна нелестная оценка царя одного из российских шифров: «Сия цифирь зело к разобранию легка». Стали проявлять в России интерес и к шифрам иностранных государств, конечно о регулярном дешифровании иностранной переписки речь пока не шла, однако заинтересованность в получении информации таким методом уже была. Русским дипломатам, разведчикам и другим представителям за границей предписывалось добывать любую информацию, касающуюся шифров, организации связи, открытых текстов (против атаки «открытый текст – шифрованный текст» подавляющее большинство шифров того времени было не устойчиво). На этих лиц и их зарубежную агентуру также возлагалась задача организации перехвата иностранных сообщений за границами России.

В это время пришло понимание важности такого источника информации, как шифрованная переписка иностранных государств. Полученная информация могла быть весьма полезна российскому руководству, дипломатам, военным. Велся перехват сообщений и внутри России, совершенствовались методы перлюстрации, осуществлялась цензура, вводились ограничения на почтовое сообщения и здесь российские власти столкнулись с шифрами (дело царевича Алексея). Таким образом, можно отметить появление в России негосударственной криптографии. Заметим, что Петр I считал шифры монополией царя российского. Он строго наказывал своих подданных за использование «негосударственных» шифров («цифирей»). Однако частные лица все же пользовались собственными шифрами. Среди них можно указать царевну Софью Алексеевну, которая использовала шифр в переписке со своим фаворитом князем В.В. Голицыным.

В целом отметим, что Петр Великий был первым из российских правителей, кто предельно ясно осознал важность криптографической деятельности для обеспечения безопасности государства. Во время его правления впервые в истории отечественной криптографии к осуществлению криптографической деятельности (в том числе к составлению шифров) привлеклось все высшее руководство России, включая царя.

 

Подробнее [Ларин, 2009] Ларин Д.А. Криптографическая деятельность в России при Петре Великом. // Защита информации. INSIDE, Спб. 2009. №5, с. 76-88, №6, с. 73-86.


[1] Напомним, что криптоанализ наука о дешифровании шифров, он применяется к «чужим» шифрам для получения информации и к собственным для оценки их стойкости и, соответственно, возможности использования для защиты своих секретов,

 


Возврат к списку

IMG_9613.jpg