Inkluz

Simon Singh:
Księga szyfrów. Od starożytnego Egiptu do kryptografii kwantowej
(The Code Book. The Secret History of Codes and Codebreaking)
Wydawnictwo i rok wydania: Albatros, 2001
Rok pierwszego wydania: 1999
ISBN: 83-88087-45-2
Tłumaczenie: Piotr Amsterdamski

Po Księgę szyfrów sięgnąłem z dużą dozą ciekawości doprawionej szczyptą niepewności. Zupełnie nie wiedziałem, czego mam się spodziewać po książce popularnonaukowej opisującej historię kryptografii, dziedzinę nauki jak dotąd mi obcą. Na domiar złego wyczytałem gdzieś, że Simon Singh zwykł ubarwiać swą prozę kosztem delikatnego przekręcania niektórych szczegółow historycznych -- czy to w celu podkreślenia dramaturgii przedstawianych wydarzeń, czy to dla odpowiedniego spuentowania jakiejś anegdoty. Mitomanii we wszelkich odmianach nie lubię, a w prozie popularnonaukowej po prostu nie widzę dla niej miejsca.

Wszystkie obawy prysnęły po przeczytaniu kilkanastu pierwszych stron. Lektura Księgi szyfrów wciągnęła mnie momentalnie po uszy. Rozentuzjazmowany przewracałem więc dalej kartki, lecz wolałem nie wyciągać pochopnych wniosków. Istniała przecież realna szansa, że książka lada rozdział sflaczeje i początkowego impetu już nie odzyska. Ku mojej wielkiej radości nic takiego nie nastąpiło i po doczytaniu ostatniego rozdziału z czystym sumieniem mogłem wystawić Księdze szyfrów najwyższą notę w Biblionetce. Jednocześnie z wielkim zdziwieniem zauważyłem, że przede mną oceniły ją zaledwie trzy osoby. Wyjaśnienia takiego stanu rzeczy długo nie musiałem szukać: rodzime wydanie dzieła Singha padło ofiarą kiepskiego marketingu. Ta znakomita książka nie została w dostatecznym stopniu wypromowana na polskim rynku. Być może trafiłaby do większej ilości czytelników, gdyby wydano ją w serii Na ścieżkach nauki. Wydawnictwo Prószyński i S-ka wolało jednak skoncentrować swą uwagę na Tajemnych przekazach Kippenhahna. Książki niemieckiego naukowca nie zdążyłem jeszcze poznać, ale trudno mi uwierzyć, by mogła być lepsza od tematycznie konkurencyjnej Księgi szyfrów.

Simon Singh zafascynował mnie historią kryptografii, ale nie mogę z czystym sumieniem powiedzieć, że to właśnie tematyka jest tu najmocniejszą nutą. Gusta, te naukowe jak wszystkie inne, bywają różne i innych czytelników nie musi zbytnio ciekawić różnica pomiędzy szyframi monoalfabetycznymi i polialfabetycznymi. Siła Księgi... bierze się z dwóch innych, wynikających z siebie nawzajem czynników. Przede wszystkim, choć w podstawowym założeniu opowiada o ewolucji szyfrów od starożytności po czasy współczesne, nie można przylepić jej jednoznacznej etykietki. U Singha opisy coraz to bardziej wymyślnych metod kodowania informacji i sposobów łamania tychże przeplatają się z niezliczonymi anegdotami historycznymi, krótkimi informacjami biograficznymi oraz notkami dotyczącymi poszczególnych epok cywilizacyjnych. Księga szyfrów to zatem nie tylko wędrówka korytarzami historii kryptografii, ale fascynująca podróż w czasie, dzięki której dowiemy się, jak z biegiem wieków zmieniał się sposób myślenia. Dziejowa scenografia cały czas pozostaje jednakże tylko scenografią -- na pierwszym planie non-stop obserwujemy zmagania twórców szyfrów z szyfrów łamaczami, batalię toczącą się od czasów starożytności. Historia kryptografii jest bowiem wybitnie epizodyczna, składa się z oddzielnych "bitw": Powstaje nowy szyfr, który przez pewien czas wydaje się nie do złamania, aż wreszcie ktoś wpada na genialny pomysł i bezlitośnie się z nim rozprawia. Zakodowane wiadomości ponownie stają się podatne na odczytanie, a kryptografowie wracają do swych pracowni i starają się wymyślić jeszcze lepsze zabezpieczenie. Koło się zamyka, a cały cykl powtarza się wiele, wiele razy.

Bogata, atrakcyjnie przedstawiona treść byłaby niemożliwością bez zręcznego pióra. Barwna proza to drugi z potężnych atutów Księgi szyfrów. Singh nie dorównuje pod tym względem niepokonanemu Saganowi, ale z pewnością niewiele mu do niego brakuje. Co tu dużo mówić -- lektura Księgi szyfrów wciąga niczym dobra beletrystyka. Zaprawdę, wielka to sztuka sprawić, by odbiorca książki popularnonaukowej podczas czytania czuł przemożną chęć przerzucania stron dalej, by zastanawiał się z autentyczną ciekawością, czego dowie się za chwilę. I nikt nie ma prawa powiedzieć, że Singh osiągnął to, wyposażając Księgę... w tanią sensacyjność. Nie mogę potwierdzić stuprocentowej prawdziwości każdego z niezliczonych epizodów historycznych przytaczanych na ponad czterystu stronach; widzę jednak, że zasadniczą warstwę książki stanowią rzeczowe i przystępnie podane informacje z dziedziny kryptografii, gdzie wolno mówić wyłącznie o sensacyjności naukowej, na pewno nie "taniej".

Na koniec rozwiać należy ostatnią potencjalną obawę czytających tę recenzję. Czy Księga szyfrów nie jest zbyt skomplikowana od strony matematycznej? Odpowiedź brzmi: po trzykroć nie. Powiedziałbym raczej, że jeśli ktoś przed lekturą Księgi szyfrów powinien się wzdragać, to są to właśnie matematycy. Singh unika bowiem jak ognia wszelkich matematycznych aspektów, a gdy w końcowych rozdziałach opisujących zasadę działania klucza publicznego przedstawienie pewnych arytmetyczno-numerycznych niuansów staje się nieuniknione, autor prezentuje je w sposób maksymalnie przystępny, na tyle "powolny", że zniecierpliwi to każdą osobę z pewnym pojęciem o matematyce. Na szczęście mowa tu tylko o kilku stronach (oraz o jednym z uzupełnień, które znajdziemy na końcu książki). W Księdze... problematyka łamania poszczególnych szyfrów sprowadza się do algorytmiki. Mówiąc bardziej obrazowo, Singh konsekwentnie ignoruje czysto matematyczne strony zagadnienia i skupia swoje pióro wyłącznie na kolejnych krokach, które wykonać musi kryptoanalityk, gdy w ręce wpadnie mu wiadomość zakodowana określoną metodą. Osoby "ścisłe" mają pełne prawo uznać to za wadę książki, lecz oczywistością jest, że przeciętny czytelnik zrezygnowałby z lektury, gdyby zaserwowano mu dokładne, nafaszerowane matematyką wyjaśnienie sposobu, w jaki Marian Rejewski radził sobie z szyframi niemieckiej Enigmy.

Grunt pod ocenę końcową przygotowałem -- miejmy nadzieję -- w wystarczającym stopniu. A jeśli ktoś jest ciekawy, jakie dokładnie zagadnienia Singh przedstawił w swej książce, poniżej znajdzie omówienie treści wszystkich ośmiu jej rozdziałów -- omówienie dość obszerne, aspirujące do miana streszczenia.

Śjfhńjkćję lóńjęćźńję ró Lśjfhf śźzgspy. Rąśkóńwkbćą łęluwsą.

[CO TO ZA ZDANIE? -- przyp. korektor]

OCENA: 10/10

Klamrą spinającą pierwszy rozdział jest historia Marii Królowej Szkotów, która została ścięta za udział w spisku przeciwko królowej Elżbiecie I. W procesie kluczową rolę odegrała zaszyfrowana korespondencja pomiędzy Marią a Anthonym Babingtonem, jednym z organizatorów spisku. Kontrwywiad angielski kierowany przez sir Francisa Walsinghama zdołał złamać szyfr i tym sposobem dostarczył niepodważalnych dowodów winy Królowej Szkotów. Simon Singh szczegółowo wyjaśnia, jak skonstruowany był szyfr i jakie okoliczności umożliwiły jego pokonanie. Kilka stron poświęcono również tragicznemu życiu monarchini. Zasadnicza część pierwszego rozdziału opisuje jednakże rozwój kryptografii od starożytności po szesnasty wiek. Autor zaczyna od zdefiniowania pojęć, które pojawią się na kartach jego książki niezliczoną ilość razy. Dowiadujemy się zatem, czym dokładnie szyfr różni się od kodu, jaki jest stosunek kryptoanalizy do kryptografii, czym jest klucz, a czym algorytm szyfrowania i dlaczego ten drugi może być jawny, a ten pierwszy już nie. Poznajemy także znaczenie pojęcia steganografii wraz z kilkoma przykładami pomysłowego przemycania niezaszyfrowanych wiadomości i analizujemy szyfr Juliusza Cezara, jeden z najsłynniejszych szyfrów monoalfabetycznych. Singh opowiada następnie o wielkim przełomie kryptograficznym, jaki nastąpił w średniowieczu na Bliskim Wschodzie, gdy arabscy uczeni odkryli, że zasady rządzące częstotliwością występowania liter pozwalają na złamanie najbardziej wyrafinowanych szyfrów monoalfabetycznych. Wyniki muzułmańskich badań przedarły się do Europy bardzo powoli, o czym świadczy fakt, że jeszcze w epoce renesansu szyfry monoalfabetyczne były powszechnie wykorzystywane do utajniania korespondencji dyplomatycznej pomiędzy rywalizującymi państwami. Naiwni kryptografowie nie podejrzewali, że istnieje metoda pozwalająca bez większych trudności odszyfrować ich sekrety, a inteligentni kryptoanalitycy wykorzystywali analizę częstotliwości do łamania wrogich kodów. Tym sposobem ofiarą wywodzącej się z Arabii przenikliwości padła Maria Królowa Szkotów, ścięta na zamku w Fotheringhay 8. lutego 1587 r. Według legendy pierwszy cios topora nie oddzielił głowy od tułowia i Maria ponagliła oprawcę słowami: Kacie, czyń swą powinność!

Pierwszy szyfr polialfabetyczny niezasłużenie ochrzczono nazwiskiem francuskiego dyplomaty Blaise de Vigenere. Niezasłużenie, gdyż ta metoda kodowania opracowana została tak naprawdę przez Włocha Belaso, a Vigenere wykorzystał tylko wyniki jego prac w swym Traicte de Chiffres z 1585 r. Jak zwał, tak zwał. Rzecz w tym, że polialfabetyczny szyfr złamany został dopiero mniej więcej trzysta lat później, przez ekscentrycznego naukowca angielskiego Charlesa Babbage (notabene wynalazcę maszyny różnicowej). Należałoby więc sądzić, że w XVII i XVIII w. z szyfru polialfabetycznego -- tak zwanego Le Chiffre Indechiffrable -- korzystali wszyscy, którym zależało na absolutnej poufności przekazywanych wiadomości. Nic podobnego. Popularność szyfru polialfabetycznego była zupełnie niewspółmierna z jego siłą, po części z powodu lenistwa kryptografów -- używanie szyfru polialfabetycznego było bardziej czasochłonne niż korzystanie z monoalfabetycznego. Co za tym idzie, udoskonalano dalej ten ostatni. W drugim rozdziale Singh opowiada również o Wielkim Szyfrze Ludwika XIV i o związanej z nim zagadką Człowieka w Żelaznej Masce; o powstaniu pierwszych europejskich Czarnych Komnat, rządowych agencji kryptograficznych, prababek współczesnej amerykańskiej NSA (Narodowej Agencji Bezpieczeństwa); o narodzinach telegrafu i o wpływie nowego, potężnego środka komunikacji na szyfrowanie wiadomości; o wątkach kryptograficznych w dziewiętnastowiecznej literaturze. Zwieńczenie tej części książki stanowi opis zaszyfrowanego listu pozostawionego przez Thomasa J. Beale, dziewiętnastowiecznego poszukiwacza skarbów na Dzikim Zachodzie. List jest powszechnie dostępny, ale jak dotąd nikomu nie udało się złamać kluczowej części wyjawiającej, w którym miejscu w Wirginii zakopano złoto i srebro o wartości dwudziestu milionów dolarów. Wielki, nieodkryty skarb -- to bez wątpienia brzmi naiwnie, ale... Po detale odsyłam Was do Księgi szyfrów (tudzież do Internetu).

Szyfry wykorzystywane są przede wszystkim w kontaktach dyplomatycznych i wojskowych, nie należy więc dziwić się, że nierzadko złamanie wiadomości zakodowanej przez wroga wpływało znacząco na bieg historii. Doskonałym przykładem tego zjawiska jest telegram wysłany przez Arthura Zimmermanna, niemieckiego ministra spraw zagranicznych w latach 1916-1917. Zimmermann zaadresował go do ambasadora Niemiec w Meksyku, Heinricha von Eckardta, z poleceniem namówienia rządu meksykańskiego do zaatakowania USA w sojuszu z Niemcami. Brytyjczykom udało się przechwycić wiadomość i złamać szyfr. Przekazali następnie treść telegramu Amerykanom, co doprowadziło do szybkiego wypowiedzenia wojny Niemcom przez USA. Zimmermann pokonany został własną bronią -- próbował odwlec zagrożenie ze strony Stanów Zjednoczonych, a doprowadził jedynie do szybszego rozstrzygnięcia wojny na niekorzyść własnego kraju. Druga połowa trzeciego rozdziału poświęcona jest powstaniu Enigmy, najsłynniejszej (choć nie najdoskonalszej) maszyny szyfrującej w dziejach, której twórcą był niemiecki inżynier Arthur Scherbius. Singh opisuje nie tylko "dzieciństwo" Enigmy, ale również sposób jej działania -- i czyni to niesamowicie przystępnie oraz zajmująco. Omówienie algorytmu szyfrowania Enigmy to jeden z najsilniejszych punktów całej książki. Pomiędzy historią telegramu Zimmermanna a stronicami poświęconymi Enigmie znalazło się trochę miejsca dla "Świętego Graala" kryptografii -- jedynego wynalezionego jak dotąd szyfru, który jest absolutnie nie do złamania. Singh niestety szybko rozwiewa wszelki entuzjazm, wyjaśniając, że korzystanie z tegoż szyfru jest zupełnie niepraktyczne ze względu na problem sprawnego rozprowadzania ogromnej ilości kluczy.

Cały czwarty rozdział opowiada o zaciętej walce, jaką przez prawie dwadzieścia lat polscy i brytyjscy matematycy toczyli z Enigmą, próbując opracować wydajny i skuteczny sposób na radzenie sobe z zaszyfrowanymi przez nazistów wiadomościami. Historia rozpoczyna się od Hansa-Thila Schmidta, który wykradł plany maszyny i przekazał je Francuzom. Materiały trafiły wkrótce do polskiego Biura Szyfrów i na ich podstawie Enigmę przez blisko dziesięć lat rozgryzał matematyk Marian Rejewski. Rejewski dokonał swoistego przełomu w kryptografii, gdyż jako pierwszy kryptoanalityk zastosował na szeroką skalę matematyczne teorie związane z permutacjami. Rodzimych czytelników ucieszy zapewne fakt, że Singh wielokrotnie podkreśla olbrzymią wagę osiągnięć polskiego matematyka i nie popełnia bardzo nieprzyjemnego dla Polaków faux pas twórców filmu Enigma. Pracę Rejewskiego kontynuowali brytyjscy naukowcy z Bletchley Park z Alanem Turingiem na czele. Wojna wypowiedziana Enigmie zakończyła się wreszcie sukcesem. Smutny odcień nadają całej historii dalsze losy Alana Turinga. Jeden z największych geniuszy matematycznych dwudziestego wieku nigdy nie został doceniony za życia. Wręcz przeciwnie. Gdy w powojennych latach odkryto, że Turing jest homoseksualistą, publicznie go upokorzono. Matematyk popełnił samobójstwo w wieku czterdziestu dwóch lat.

Rozdział piąty wyróżnia się na tle pozostałych, gdyż Singh poświęcił go nie szyfrom "typowym", lecz językom tak rzadkim bądź tak starożytnym, że z powodzeniem mogą za szyfry uchodzić. Najpierw dowiemy się o niezwykłym zastosowaniu, jakie amerykańscy wojskowi podczas Drugiej Wojny Światowej znaleźli dla mowy Indian Navajo. W kampanii na Pacyfiku Navajo służyli jako radiooperatorowie i kryptografowie w jednej osobie, zapewniając utajnioną komunikację pomiędzy jednostkami. Zamiast posługiwać się "sztucznym" szyfrem, wykorzystywali... własny język, kompletnie niezrozumiały dla postronnego słuchacza. Japończykom nie udało się nawet dokonać poprawnej transkrypcji języka Navajo, nie mówiąc o jego zrozumieniu. W dalszej części rozdziału Singh opowiada o dwóch wielkich dokonaniach archeologii lingwistycznej (i osobach za nie odpowiedzialnych): o rozszyfrowaniu egipskich hieroglifów na początku dziewiętnastego wieku (Thomas Young i Jean-Francois Champollion) i o zrozumieniu pisma linearnego B z Krety w połowie dwudziestego wieku (Alice Kober, Michael Ventris, John Chadwick).

W rozdziale szóstym Simon Singh opowiada wpierw o pierwszym komputerze, Kolosusie, który skonstruowali Brytyjczycy podczas II Wojny Światowej, by złamać szyfr używany przez Niemców do kodowania komunikacji pomiędzy sztabami. Palma pierwszeństwa należy się właśnie Kolosusowi, a nie ENIAC-owi, lecz ponieważ Kolosus był tajnym projektem, początkowo to właśnie ENIAC-a okrzyknięto pierwszym komputerem -- i tak już zostało. Life is brutal... Następnie zawieramy znajomość z Lucyferem, pierwszym szyfrem blokowym, opracowanym przez Horsta Feistela z IBM. Lucyfer stał się prekursorem szyfrów wykorzystywanych w komunikacji cyfrowej, a jego bezpośredni następca to wylansowany w 1976 r. Data Encryption Standard, którego udoskonalone wersje wykorzystywane są po dziś dzień. Lada strona dowiadujemy się, że największy przełom w całej historii kryptografii miał miejsce w latach siedemdziesiątych dwudziestego wieku. Przez tysiąclecia sądzono, że nie ma lekarstwa na piętę achillesową absolutnie każdego algorytmu kodowania -- na konieczność dystrybucji kluczy w taki sposób, by nie wpadły one w niepowołane ręce. Mit ten obaliły dwie grupy naukowców amerykańskich. Whitfield Diffie, Martin Hellman i Ralph Merkle opracowali metodę pozwalającą na wymianę kluczy w sposób zupełnie jawny (szczegóły techniczne wyjaśnia Singh), a rok później Ron Rivest, Adi Shamir i Len Adleman poszli o krok dalej i stworzyli algorytm RSA pozwalający na szyfrowanie i deszyfrowanie wiadomości przy pomocy dwóch asymetrycznych kluczy -- publicznego i prywatnego -- utworzonych przy pomocy monstrualnych liczb pierwszych. Te dwa przełomowe odkrycia całkowicie zrewolucjonizowały kryptografię. Dystrybucja tajnych kluczy stała się zbędna. Pod koniec rozdziału dowiemy się, że twórców RSA wyprzedził o kilka lat Clifford Cocks, matematyk pracujący w rządowej agencji Wielkiej Brytanii. Niestety, on również padł ofiarą "syndromu Kolosusa" -- wyniki jego pracy były utajnione aż do 1997 r. i do annałów kryptograficznych wpisano Rivesta, Shamira i Adlemana.

Przedostatni rozdział opowiada historię narodzin PGP, przy pomocy którego każdy Internauta może dziś "szybko, łatwo i przyjemnie" szyfrować maile i zarazem w stu procentach zabezpieczać swą korespondencję wirtualną przed niepowołanym okiem. PGP rodziło się jednak w bólach i to nie z powodów technicznych -- te były bowiem znikome, gdyż program stanowił rozwinięcie idei RSA -- lecz jurystycznych. Autor, Phil Zimmermann, zmagał się z prawami patentowymi, a swoje trzy grosze dołożyła także NSA, której bardzo nie podobała się myśl, że przeciętny obywatel będzie mógł zabezpieczać swą korespondencję przed rządową infiltracją. Na przykładzie PGP Singh opisuje konflikt kryptograficzny, jaki narodził się w latach 90. pomiędzy liberałami uważającymi, że każdy powinien mieć dostęp do łatwego i całkowicie pewnego szyfrowania poufnych informacji, a rządem twierdzącym, iż z PGP i pokrewnych systemów korzystać mogą również terroryści i przestępcy, co uniemożliwi policyjną penetrację ich siatki komunikacyjnej. Konflikt ten trwa po dziś dzień. Obecnie mamy do czynienia z zawieszeniem broni, lecz nie znaleziono jeszcze kompromisu, który w pełni satysfakcjonowałby obie strony.

Rozdział zamykający Księgę szyfrów spekuluje na temat przyszłości kryptografii. Autor opisuje, jak mechanika kwantowa wpłynąć może na szyfrowanie wiadomości i łamanie kodów w niedalekiej przyszłości. Komputery kwantowe będą w stanie pokonać każdy, najwymyślniejszy nawet konwencjonalny szyfr. Jedynym zabezpieczniem przed ich mocą będzie wtedy kwantowe szyfrowanie wykorzystujące poniekąd zasadę nieoznaczoności. "Kwantowa nieoznaczoność" -- to brzmi groźnie, lecz bez obaw: Singh prostym językiem wyjaśnia, czym komputer kwantowy różni się od klasycznego i jak szyfrowanie kwantowe ma szansę wyglądać w praktyce. Książka kończy się fascynującą hipotezą: komputer kwantowy -- potencjalnie gigantyczny przełom technologiczny -- mógł już powstać w jednym z laboratoriów rządowych USA (lub ewentualnie innego państwa), ale objęto by go wtedy klauzulą absolutnej tajności właśnie ze względu na ogromne możliwości w dziedzinie kryptografii, jakie by oferował. Niewykluczone, że jeden z największych wynalazków ludzkości jest już faktem, a my nic o tym przez dłuższy czas nie będziemy wiedzieć.

Na końcu Księgi szyfrów znajdziemy kilka dodatków (obszernych przypisów) uzupełniających treść poprzednich rozdziałów, a także "wyzwanie szyfrowe" autora -- serię zaszyfrowanych wiadomości, w której każda kolejna zakodowana jest przy pomocy wymyślniejszego algorytmu niż poprzednia. Za ich rozwiązanie autor wyznaczył sporą nagrodę. Dzisiaj czytelnik może potraktować je jedynie jako rozrywkę umysłową, gdyż szyfry Singha zostały złamane w 2000 r. przez grupę Szwedów i to oni zdobyli dziesięć tysięcy funtów. W Internecie znaleźć można sprawozdanie z ich zmagań.

Prześlij mi swoją opinię o artykule!