Взламывая шифр Зодиака: как энтузиасты разгадали послание серийного убийцы

31 июля 1969 года в офисы нескольких американских газет поступили письма с примерно одинаковым содержанием. Анонимный автор писал, что берёт на себя ответственность за серию убийств, и угрожал продолжить убивать, если приложенные материалы не будут опубликованы. К каждому из писем прилагался лист со 136 символами.

Так начинается история о самом приоритетном неразгаданном шифре в списке ФБР — криптограмме серийного убийцы Зодиака. В новом материале разбираемся, почему тексты Зодиака не могли дешифровать на протяжении 50 лет, как криптографам всё-таки удалось его раскусить и какие вообще бывают шифры. 

Как расшифровали первый текст?

После публикации зашифрованных писем в газетах супруги Дональд и Бетти Харден расшифровали криптограмму, которая станет известна как Z408 (по первой букве имени Zodiac и количеству использованных знаков). Убийца использовал один из шифров подстановки: каждой букве соответствовал один или несколько использованных в шифровке символов.

Что за подстановка?

Все способы симметричного шифрования (где для шифрования и расшифровывания используется один и тот же ключ) строятся на двух принципах: подстановке и перестановке. В шифрах подстановки элементы исходного текста в соответствии с неким правилом заменяются на другие, шифрующие, элементы. 

Почему не поймали Зодиака?

Следующие тексты убийцы расшифровать так же быстро не получилось. После ряда безуспешных попыток дешифровки криптографы заметили странность: в Z340 частота встречаемости биграмм практически соответствовала случайному распределению, в отличие от Z408. Это натолкнуло исследователей на мысль о возможном использовании перестановки.

А что за перестановка?

В шифрах перестановки элементы текста остаются неизменными, но переставляются в порядке, отличном от исходного. К таким можно отнести, например, анаграммы, в которых буквы исходного слова перемешиваются, образуя другое слово, — правда, без строгого следования какому-то алгоритму. 

И что было дальше?

Затем в дело вступили цифровые технологии. В 2006 году группа программистов создала софт ZKDecrypto, способный автоматически дешифровать Z408. На его основе Ян Ван Эйке в 2014 году создал AZdecrypt, решающий до двухсот подобных шифров в секунду.
 
AZdecrypt эффективно справлялся с решением шифров подстановки, позволяя быстро находить слова в последовательностях символов. Однако оставалась задача определения правильного порядка расположения этих символов. Решить её удалось только в 2020 году.

Исследователи отмечают, что шифр оставался неразгаданным столь долго из-за множества преднамеренных усложнений, внесённых Зодиаком. Среди них — разделение текста на секции и сложные перестановки с нарушением последовательности. Зодиак успешно применил принцип «безопасность через неясность» (security through obscurity), предполагающий, что сама трудность выявления метода шифрования служит его защитой.

Прочитать примерный перевод сообщения Зодиака, написанного с помощью Z430, узнать о шифрах Цезаря и Бофора, а также о том, почему Z13 и Z32, вероятно, никогда не будут расшифрованы, можно из полной версии статьи.

Время чтения: 16 минут

🤖 «Системный Блокъ» @sysblok