Скитала шифрование как расшифровать
Целью данной статьи является попытка развенчания мифа о, якобы, самой первой системе шифрования текста под названием «Скитала», «Сцитала» или «шифр древней Спарты». Я попробую показать вдумчивому читателю, что подобная система никакого отношения к древней истории не имеет, и на практике никогда не применялась.
Публикации в Интернете.
Как выяснилось, Большая Советская Энциклопедия ничего о Скитале не знает. Даль, Ожегов, Брокгауз и Эфрон как воды в рот набрали. Другие словари дали тот же результат.
 |
Впервые о Скитале я узнал из Интернета в 2013 году. В Википедии есть небольшая страничка про неё, в которой голословные утверждения перемежаются с невероятными подробностями. В Википедии есть всё, даже то, чего нет.
Есть также несколько любительских сайтов, которые, после перепечатки из Википедии той статьи о Скитале, пытаются оживить этот интеллектуальный трупик. Ничего нового в них нет, и все они, к сожалению, на одно лицо. Поэтому считаю, что будет правильным, если в процессе изложения я буду обращаться только к Википедии, как к единственному источнику информации.
Итак, Википедия сообщает нам, что первыми «Скиталу» использовали античные греки и спартанцы. При этом Википедия даёт три ссылки на первоисточники. Две из них это современные печатные издания на английском и французском языках. Мы этих информационных посредников рассматривать не будем, опасаясь эффекта «испорченного телефона». А третья ссылка – это Плутарх, «Сравнительные жизнеописания». Перейдя по этой третьей ссылке, мы увидим, что одно из первых изданий «жизнеописания» вышло в 1470 году! Нашей Эры! Ни о каких «античных греках и спартанцах» в 15-м веке говорить, как вы понимаете, не приходится.
Таковы факты, а с ними не поспоришь.
Принцип шифровки.
Теперь посмотрим на саму систему шифровки «Скитала» с практической точки зрения.
Зададимся вопросом: зачем нужен был этот вид шифровки? Википедия утверждает, что такой вид использовался в двух сферах жизни:
— для передачи государственных секретов;
— во время военных действий.
Для первого пункта мы включим наше воображение. Допустим, что в столице какого-то государства сидят большие начальники и ведут широкую переписку с огромным бюрократическим аппаратом по всей стране и с посольствами других государств. И у каждого чиновника своя именная скитала. И у каждого большого начальника в столице имеется целый склад сотен, если не тысяч, вторых экземпляров именных скиталл. И ни один начальник или чиновник даже не догадывается, как можно расшифровать такую шифровку и смело доверяет ей самые страшные государственные тайны.
Какая идиллия! Просто душа поёт. Одно плохо – да сих пор не найдено ни одной ископаемой скиталы. Также нет ни одного музея, где её можно посмотреть. Даже Википедия приводит рисунок скиталы, а не её фотографию. Сплошная виртуализация!
Что касается военных действий, то позвольте напомнить, что на изготовление послания с помощью скиталы требуется время. И время не малое. А на войне малейшее промедление может стоить жизни. Поэтому использовались другие, более скоростные способы передачи данных: бой барабана, дым костров, звуки трубы и т. д. Но если вы твёрдо решили проиграть бой, то скитала вам в руки.
Дешифровка скиталы.
Википедия утверждает, что метод взлома шифра скиталы был предложен ещё Аристотелем. Якобы, «не зная точного диаметра палочки, можно использовать конус, имеющий переменный диаметр и перемещать пергамент с сообщением по его длине до тех пор, пока текст не начнёт читаться».
Уважаемые читатели, я честно пытался выполнить эту процедуру. С непомерным упорством, достойным лучшего применения, я снова и снова пытался наматывать на обычную морковку ленту новогоднего серпантина. Ругаясь и поминая недобрым словом Аристотеля, я два дня потратил на исследование этой пустышки и в результате пришёл к выводу, о котором теперь уверенно заявляю:
двигать витки ленты по конусу НЕВОЗМОЖНО.
расшифровать текст скиталы с помощью конуса НЕВОЗМОЖНО.
система шифрования «Скитала» придумана недавно.
 |
 |
Чтобы усложнить процесс взлома шифра можно наматывать ленту в один большой виток. В этом случае все буквы на ленте будут располагаться ровно, и рассчитать диаметр будет невозможно. В качестве основы может подойти обод специального колеса, как показано на рисунке слева. В таком колесе, особым образом расположенные ключевые спицы указывают на те буквы, которые нужно читать. Затем лента сдвигается на одну букву и опять прочитывается. Таких сдвигов должно быть несколько.
Также для усложнения расшифровки можно писать текст на обеих сторонах ленты. А если ещё более усложнить эту систему шифровки, то можно прийти к системе шифрования «Решётка», описанной мной ранее в другой статье.
И напоследок хочу предложить свою систему расшифровки текста написанного на ленте скиталы. Оказывается, что расшифровать такой текст можно гораздо быстрее, чем его написать. Для этого нужно иметь только циркуль. В полевых условиях подойдёт надломленная пополам веточка. В начале ставим один конец циркуля на первую букву ленты, а второй конец прижимаем к 5-й (или 6-й) букве. Затем, с тем же раствором циркуля и, не отрывая второго конца от 5-й буквы, переставляем первый конец на 10-ю букву. Так шагая по ленте, мы читаем каждую пятую букву. Если из этих букв сразу складывается слово, то читаем далее. Если слово не складывается, то увеличиваем раствор циркуля на одну букву и читаем каждую 6-ю, затем каждую 7-ю. И так до получения осмысленного текста. Замечу, что в этом случае нас совершенно не интересует диаметр скиталы.
Учитывая всё вышесказанное, позволю себе ещё раз повторить, что система шифрования «Скитала» была придумана недавно, несколько лет или максимум несколько десятилетий назад, никто над ней серьёзно не работал и уж тем более не использовал на практике. Потому, что такая глупость никому не нужна.
Алгоритм шифра Скитала
Шифр Скитала (или шифр древней Спарты) изначально осуществлялся путем наматывания полоски с шифрованным текстом на палочку. При этом буквы выстраивались в ряды, расположенные вдоль палочки. Ряды считывались и сообщение расшифровывалось. Аналогичный порядок действий выполнялся для шифрования.
При реализации алгоритма на ЭВМ, естественно, не используются палочки. Вместо них строка текста записывается в таблицу. Шифрование производится следующим образом:
Блок-схема алгоритма: 
Пример шифрования методом Скитала
:
Сообщение: hello_world
Длина сообщения: k=11
Количество строк: m=4
Количество столбцов: n=[(11-1)/4]+1=10/4+1=2+1 => n=3
Запишем наше сообщение в матрицу m*n :
| h | e | l |
| l | o | _ |
| w | o | r |
| l | d |
Теперь вместо символов напишем их индексы в исходном сообщении так, как оно читается:
| 0 | 1 | 2 |
| 3 | 4 | 5 |
| 6 | 7 | 8 |
| 9 | 10 | 11 |
При шифровании методом Скитала шифруемое сообщение делится на блоки длинной n и каждый блок записывается слева направо в отдельную строку. Далее исходное сообщение читается последовательно по столбцам сверху вниз. Так и получается зашифрованное сообщение.
Следовательно, в зашифрованном сообщении индексы символов будут расположены в порядке их прочтения следующим образом:
| 0 | 4 | 8 |
| 1 | 5 | 9 |
| 2 | 6 | 10 |
| 3 | 7 | 11 |
Теперь мы видим, что, например, вместо индекса 5 символа стоит индекс 9 символа, вместо индекса 6 символа стоит индекс 2 символа: 
На рисунке слева приведена таблица исходного сообщения, а справа — зашифрованного.
Пример расчета новых индексов: 
Скитала
В криптографии скитала (или сцитала от греческого σκυτάλη, жезл), известный также как шифр Древней Спарты, представляет собой прибор, используемый для осуществления перестановочного шифрования, состоит из цилиндра и узкой полоски пергамента, обматывавшейся вокруг него по спирали, на которой писалось сообщение. Античные греки и спартанцы в частности, использовали этот шифр для связи во время военных кампаний.
Содержание
Шифрование
Шифруемый текст писался на пергаментной ленте по длине палочки, после того как длина палочки оказывалась исчерпанной, она поворачивалась и текст писался далее, пока либо не заканчивался текст, либо не исписывалась вся пергаментная лента. В последнем случае использовался очередной кусок пергаментной ленты. Дешифровка выполнялась с использованием палочки такого же диаметра.
Таким образом, длина блока n определялась длиной и диаметром палочки, а само шифрование заключалось в перестановке символов исходного текста в соответствии с длиной окружности палочки. Например, используя палочку, по длине окружности которой помещается 4 символа, а длина палочки позволяет записать 6 символов, исходный текст: «это шифр древней спарты» превратится в шифрограмму: «эфвптрнаодершрйтиесы».
Схематически это можно изобразить так:
Таким образом, после разматывания ленты, шифротекст будет следующим «ЭФВПТРНАОДЕРШРЙТИЕСЫ».
Дешифровка
Для расшифровки адресат использовал палочку такого же диаметра, на которую он наматывал пергамент, чтобы прочитать сообщение. Преимущество шифра скитала состоит в простоте и отсутствии ошибок — очень важное качество на поле боя. Однако такой шифр может быть легко взломан. Например, метод взлома скиталы был предложен ещё Аристотелем. Метод состоит в том, что не зная точного диаметра палочки, можно использовать конус, имеющий переменный диаметр и перемещать пергамент с сообщением по его длине до тех пор, пока текст не начнёт читаться — таким образом дешифруется диаметр скиталы.
История
Скорее всего, впервые скитала упоминается греческим поэтом Архилохом, жившим в 7 веке до н. э. Другие греческие и римские писатели последующих веков также упоминают её, например Аполлоний Родосский (середина 3го века до н. э.) что ясно показывает использование скиталы в качестве криптографического устройства. Описание её работы приводится у Плутарха (50-120 до н. э.):
А скитала вот что такое. Отправляя к месту службы начальника флота или сухопутного войска, эфоры берут две круглые палки совершенно одинаковой длины и толщины. Одну они оставляют себе, другую передают отъезжающему. Эти палки и называют скиталами. Когда эфорам нужно сообщить какую-нибудь важную тайну, они вырезают длинную и узкую, вроде ремня, полосу папируса, наматывают её на свою скиталу, не оставляя на ней ни одного промежутка, так чтобы вся поверхность палки была охвачена этой полосой. Затем, оставляя папирус на скитале в том виде, как он есть, они пишут на нем то, что нужно, а написав, снимают полосу и без палки отправляют ее военачальнику. Так как буквы на ней стоят без всякой связи, но разбросаны в беспорядке, прочитать написанное он может, только взяв свою скиталу и намотав на нее вырезанную полосу, располагая ее извивы в прежнем порядке, чтобы, водя глазами вокруг палки и переходя от предыдущего к последующему, иметь перед собой связное сообщение. Полоса папируса называется, как и деревянная палка, «скиталой», подобно тому как измеряемый предмет называется по мере.
— Плутарх, Сравнительные жизнеописания (Лисандр), пер. М. Е. Сергеенко.
Скитала (шифр)
Слово «скитала», используемое для названия шифра, произошло от древнегреческого сцитала, что переводится, как жезл. Такое шифрование относится к типу перестановочных. Авторство изобретения этого способа кодирования текста криптография отдаёт Древней Спарте.
Способ кодировки
Идея шифрования текста заключается в том, что сообщение писалось на узкой полоске пергамента. А та в свою очередь наматывалась на палочку (жезл) определённой длины и диаметра.
Для прочтения полоска античной бумаги наматывалась на жезл плотно, виток к витку. Намотка должна была осуществляться так, чтобы между соседними витками не оставалось никакого промежутка. В то же время витки не должны были накладываться друг на друга. Только в этом случае достигалась полная идентичность написанного и читаемого текстов.
Далее читалась строка вдоль длины получившегося цилиндра. Затем палочка поворачивалась на определённый угол и читалась следующая строка. Полностью сообщение считывалось при полном обороте жезла, являвшегося частью шифра «скитала». Чтобы передаваемое сообщение без искажений уяснялось принимающей стороной. Адресант и адресат должны были иметь жезл одинаковой длины и диаметра.
Кроме «стандартизованных» размеров скиталы постоянную величину должен был иметь шрифт и ширина пергаментной полоски. Только в этом случае написанный текст одинаково изображался и читался на любом стандартном жезле.
Процесс шифрования заключался в перемене мест исходного текста в соответствии с буквенной ёмкостью диаметра дешифровального приспособления.
n = [(k-1)/m]+1, где [x] — целая часть числа x, а k — длина сообщения
Накладываемые ограничения на использование шифра скитала
Ограниченные размеры жезла предъявляли определённые требования к длине сообщения. Оно не могло превосходить максимально возможной длины, равной произведению количества букв вдоль окружности скиталы на число витков, укладывающихся в её длине.
Например, если окружность вмещает 5 символов, а длина 9 витков, максимальная длина текста составит 45 символов. Если требуется передать больше информации, нужно намотать следующий участок полоски или использовать ещё одну.
Пример записи:
В соответствии с приведёнными параметрами шифра сообщение «спартанское воспитание» примет такой вид: «САЕИЕТОПИРКСНАСОАПНВ». 
Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library
Персональные инструменты
Шифр Сцитала
Содержание
В криптографии скитала (или сцитала от греческого σκυτάλη, жезл), известный также как шифр Древней Спарты, представляет собой прибор, используемый для осуществления перестановочного шифрования, состоит из цилиндра и узкой полоски пергамента, обматывавшейся вокруг него по спирали, на которой писалось сообщение. Античные греки и спартанцы в частности, использовали этот шифр для связи во время военных кампаний.
Шифрование
Шифруемый текст писался на пергаментной ленте по длине палочки, после того как длина палочки оказывалась исчерпанной, она поворачивалась и текст писался далее, пока либо не заканчивался текст, либо не исписывалась вся пергаментная лента. В последнем случае использовался очередной кусок пергаментной ленты. Дешифровка выполнялась с использованием палочки такого же диаметра.
Таким образом, длина блока n определялась длиной и диаметром палочки, а само шифрование заключалось в перестановке символов исходного текста в соответствии с длиной окружности палочки. Например, используя палочку, по длине окружности которой помещается 4 символа, а длина палочки позволяет записать 6 символов, исходный текст: «это шифр древней спарты» превратится в шифрограмму: «эфвптрнао ер дйтшр ыиес».
Схематически это можно изобразить так:
Таким образом, после разматывания ленты, шифротекст будет следующим «ЭФВПТРНАОДЕРШРЙТИЕСЫ».
Дешифровка
Для расшифровки адресат использовал палочку такого же диаметра, на которую он наматывал бумагу, чтобы прочитать сообщение. Преимущество шифра скитала состоит в простоте и отсутствии ошибок — очень важное качество на поле боя. Однако такой шифр может быть легко взломан. Например, метод взлома скиталы был предложен ещё Аристотелем. Метод состоит в том, что не зная точного диаметра палочки, можно использовать конус, имеющий переменный диаметр и перемещать бумагу с сообщением по его длине до тех пор, пока текст не начнёт читаться — таким образом дешифруется диаметр скиталы.
История
Скорее всего, впервые скитала упоминается греческим поэтом Архилохом, жившим в 7 веке до н. э. Другие греческие и римские писатели последующих веков также упоминают её, например Аполлоний Родосский (середина 3го века до н. э.) что ясно показывает использование скиталы в качестве криптографического устройства. Описание её работы приводится у Плутарха (50-120 до н. э.):
А скитала вот что такое. Отправляя к месту службы начальника флота или сухопутного войска, эфоры берут две круглые палки совершенно одинаковой длины и толщины. Одну они оставляют себе, другую передают отъезжающему. Эти палки и называют скиталами. Когда эфорам нужно сообщить какую-нибудь важную тайну, они вырезают длинную и узкую, вроде ремня, полосу папируса, наматывают её на свою скиталу, не оставляя на ней ни одного промежутка, так чтобы вся поверхность палки была охвачена этой полосой. Затем, оставляя папирус на скитале в том виде, как он есть, они пишут на нем то, что нужно, а написав, снимают полосу и без палки отправляют ее военачальнику. Так как буквы на ней стоят без всякой связи, но разбросаны в беспорядке, прочитать написанное он может, только взяв свою скиталу и намотав на нее вырезанную полосу, располагая ее извивы в прежнем порядке, чтобы, водя глазами вокруг палки и переходя от предыдущего к последующему, иметь перед собой связное сообщение. Полоса папируса называется, как и деревянная палка, «скиталой», подобно тому как измеряемый предмет называется по мере.
— Плутарх, Сравнительные жизнеописания (Лисандр), пер. М. Е. Сергеенко.