” JUDSON KNIGHT
Kryptologi är studiet av både kryptografi, användningen av meddelanden som döljs med hjälp av koder eller chiffer, och kryptoanalys, eller hur man bryter kodade meddelanden. Den är nästan lika gammal som civilisationen själv, även om chiffer och koder före den sena medeltiden i Västeuropa tenderade att vara extremt enkla med dagens mått mätt. Framsteg inom matematiken gjorde det möjligt att utveckla allt mer sofistikerade system. Ytterligare förbättringar inom kryptologin följde med skapandet av moderna stående arméer och underrättelsetjänster under 1800-talet. Efter världskrigen och skapandet av datorn gick kryptologin in i ett mycket mer avancerat skede, vilket resulterade i skapandet av koder och chiffer som är så sofistikerade att praktiskt taget ingen mänsklig genialitet utan hjälp av datorteknik kan knäcka dem.
Antika kryptologin
Förra exempel på kryptologi kan hittas i mesopotamiska, egyptiska, kinesiska och indiska skriftlärares arbete. I dessa fyra civilisationens vaggor, som uppstod under
perioden mellan 3500 och 2000 f.Kr. kunde få människor läsa och skriva, därför var skriftspråket en hemlig kod i sig självt. Att ytterligare dölja innebörden bakom ogenomskinliga hieroglyfer, kilskrift eller ideogram tjänade till att begränsa den avsedda målgruppen ytterligare.
Specialiseringen av skrivkunskaperna tjänade i två fall till att förhindra att dessa färdigheter överfördes till senare generationer. Kunskapen om hieroglyfisk skrift i Egypten dog ut, och utan upptäckten och dechiffreringen av Rosettastenen i början av 1800-talet skulle översättning av egyptiska texter troligen inte ha skett förrän i datoråldern – om alls. Det faktum att skriftspråket från civilisationerna i Indusflodens dalgångar i det gamla Indien fortfarande inte har översatts tjänar som bevis för att datorer inte kan lösa alla kryptologiska frågor utan en spik eller nyckel.
Grekland och Rom. Moderna forskare vet mycket mer om kryptologiska system i Grekland och Rom än i tidigare civilisationer. Spartanerna använde omkring 400 f.Kr. ett kryptografiskt system som kallades scytale, där ett papyrusark lindades runt en stav, ett meddelande skrevs ner längs stavens längd och sedan lindades papyrusarket upp. För att kunna läsa meddelandet korrekt måste mottagaren ha en stav med exakt samma diameter.
Två århundraden senare introducerade den grekiske historikern Polybius det som blev känt som Polybius-kvadratet, ett rutnät på 5 x 5 som använde sig av det grekiska alfabetets 24 bokstäver – en förebild för ADFGX-chiffret som tyskarna använde sig av under första världskriget. använde ett av de första kända chiffren, ett system som innebar en förskjutning av tre bokstäver till höger: till exempel skulle en klartext Z bli ett C, ett A ett D och så vidare.
Medeltida kryptologi
Framstegen inom kryptologin – liksom inom de flesta andra studieområden – stannade i stort sett av mellan romarrikets nedgång på 300-talet och islams framväxt på 700-talet. Arabiska forskare var pionjärer inom kryptoanalys, dvs. att lösa chiffer eller koder utan hjälp av en nyckel, från och med åttonde århundradet. År 1412 publicerade al-Kalka-shandi en avhandling där han introducerade tekniken, som senare blev känd för en populär publik av Edgar Allan Poe i ”The Gold Bug”, att lösa ett chiffer baserat på den relativa frekvensen av bokstäverna i språket.
Vid den tiden hade kryptologin återigen börjat göra framsteg i Europa, där de italienska stadsstaterna använde sig av hemliga koder för sina diplomatiska budskap på fjortonhundratalet. Meddelanden transporterades till häst, och även i fredstid var Europas vägar plågade av landsvägsrånare, så hemlighet i kommunikationen var av yttersta vikt.
Framstegen i matematisk inlärning från och med 1100-talet och framåt underlättade dessa framsteg. I början av 1200-talet introducerade den italienske matematikern Leonardo Fibonacci Fibonacci-sekvensen, där varje tal är summan av de två föregående: 1, 1, 2, 3, 5, 8 och så vidare. Fibonaccis sekvens skulle visa sig vara mycket inflytelserik inom kryptologin: till och med i slutet av 1900-talet förlitade sig vissa kryptologiska system på en elektronisk maskin kallad Fibonacci-generator, som producerade siffror i en Fibonacci-sekvens.
I slutet av 1400-talet publicerade en annan inflytelserik italiensk matematiker, Leon Battista Alberti, ett verk där han introducerade idén om en chifferskiva. Den senare är en anordning för att koda och avkoda meddelanden med hjälp av koncentriska hjul som är präglade med alfabetiska och numeriska tecken. Till och med i slutet av 1800-talet använde kryptografer chifferskivor baserade på Albertis modell.
Den tidigmoderna eran (1500-1900)
På grund av sin hemliga natur hade kryptografin – ett ord som bygger på grekiska rötter som betyder ”hemlig skrift” – länge varit
förknippad med det ockulta, och en ockult som utvecklade konsten var den tyska munken Trithemius i början av 1500-talet. Trithemius utvecklade en tabell där varje rad innehöll alla bokstäverna i alfabetet, men där varje påföljande rad var förskjuten med en bokstav. Den första bokstaven i klartext skulle krypteras med hjälp av den första raden, den andra bokstaven med hjälp av den andra raden och så vidare. I slutet av 1500-talet anpassade den franske kryptografen Blaise de Vigenère Trithemius-tabellen till sin egen Vigenère-tabell, som på 1900-talet blev grunden för den allmänt använda datakrypteringsstandarden, DES.
Under 1700-talet och i början av 1800-talet hade kryptografin fått stor spridning i Europa, där regeringarna använde sig av särskilda kontor som kallades ”svarta rum” för att dechiffrera avlyssnad kommunikation. I Amerika utvecklade Thomas Jefferson ett tidigt chifferhjul, och på 1840-talet introducerade Samuel F. B. Morse en maskin som skulle få stor betydelse för kryptologin: telegrafen. Fram till dess hade all kodad eller chiffrerad kommunikation skrivits och burits för hand, och telegrafen var det första sättet att överföra på distans. Den använde också en av världens mest kända koder, Morsekoden, och bidrog till att påverka det utbredda folkliga intresset för kryptografi. (Det är ingen tillfällighet att Poes skönlitterära skrifter om kryptologi sammanföll med denna era.)
På 1850-talet introducerade Charles Wheatstone och Lyon Playfair Playfair-systemet, som använde en Polybius-kvadrat och krypterade bokstäver i par. Denna parning gjorde avkodningen svårare, eftersom det var mindre lätt att se hur ofta vissa bokstäver förekom. Playfair-systemet visade sig vara så effektivt att de allierade använde det i begränsad form mot japanerna under andra världskriget. Trots dessa framsteg under epoken var kryptografin fortfarande långt ifrån avancerad under det amerikanska inbördeskriget. Konfederationen var så missgynnad när det gällde kryptoanalys att dess regering ibland publicerade odechiffrerade unionsmeddelanden i tidningar med en förfrågan om läsarnas hjälp med att dechiffrera dem.
Tjugonde århundradet
I början av 1900-talet hade en annan uppfinning, radion, en djupgående effekt på kryptografin genom att den kraftigt förbättrade avsändarnas förmåga att sända meddelanden till avlägsna områden. Första världskriget markerade en vattendelare för kryptografin. Det var inte bara den första stora konflikten där radio användes, det var också den sista där en stormakt misslyckades med att använda kryptografisk kommunikation. På östfronten skickade ryssarna okodade meddelanden som lätt kunde tolkas av rysktalande underrättelseofficerare på den tyska och österrikiska sidan, vilket ledde till en massiv seger för centralmakterna vid Tannenberg 1914.
Kriget innebar också debuten för tyskarnas ADFGX-chiffer, som var så sofistikerat att franska kryptoanalytiker bara lyckades dechiffrera det under en dag, varefter tyskarna återigen bytte nyckel. Men krigets kryptografiska dimension tillhörde inte helt och hållet centralmakterna. Brittisk signalspaning knäckte det tyska chiffret och avlyssnade ett meddelande från Tysklands utrikesminister Arthur Zimmermann till Mexikos president, där han lovade att återlämna de territorier som Mexiko hade förlorat till Förenta staterna i det mexikanska kriget om landet anföll Förenta staterna. När president Woodrow Wilson fick kännedom om Zimmermann-telegrammet förklarade han Tyskland krig.
Också 1917 utvecklade den amerikanske ingenjören Gilbert S. Vernam den första betydande automatiska krypterings- och dekrypteringsanordningen av betydelse när han sammanförde en elektromagnetisk krypteringsmaskin med en teleskrivmaskin. Ett år senare uppfann major Joseph O. Mauborgne från den amerikanska armén en engångsblock, där avsändare och mottagare har identiska block av chifferblad som används en gång och sedan förstörs – ett praktiskt taget obrytbart system. Under första världskriget utvecklades också en chiffermaskin av Edward Hebern, som försökte sälja sin idé till den amerikanska flottan. Flottan förkastade Heberns system, som senare togs över av japanerna och användes under andra världskriget. Vid tiden för det kriget hade Hebern utvecklat Mark II (SIGABA), som blev det säkraste amerikanska chiffersystemet under konflikten.
Allierade kryptologiska segrar mot axelmakterna under andra världskriget har länge hyllats inom underrättelsetjänsten, och få har fått mer beröm än knäckningen av den tyska Enigma-koden. Tyskarnas Enigma-maskin, som uppfanns av den tyske elektroingenjören Arthur Scherbius ungefär samtidigt som Hebern presenterade sin apparat, var en komplex skapelse där de variabla inställningarna av rotorer och pluggar bestämde nycklarna. Att lösa den var en stor seger för de allierade, som höll hemligt att de hade knäckt systemet för att kunna fortsätta att utnyttja det. Att knäcka koderna bidrog också till segrar i Nordafrika och Stilla havet. Samtidigt gjorde amerikanernas användning av kodtalkare som sände krypterade meddelanden på navajo-indianernas språk deras sändningar omöjliga att tyda för japanerna.
Datoråldern. Det amerikanska kryptologiska arbetet under andra världskriget hade bidragit till utvecklingen av en maskin, datorn, som skulle revolutionera kryptologin i ännu högre grad än vad telegrafen eller radion tidigare hade gjort. De flesta kryptologiska framsteg sedan kriget har involverat eller använt sig av datorer. Ett kvarts sekel efter krigsslutet, i början av 1970-talet, introducerade de amerikanska elektroingenjörerna Martin Hellman och Whitfield Diffie idén om asymmetriska chiffer eller chiffer med offentliga nycklar, som är extremt svåra att knäcka. Detta ledde till utvecklingen av RSA-algoritmen (uppkallad efter skaparna Rivest, Shamir och Adelman) vid Massachusetts Institute of Technology 1977.
Också 1977 introducerade USA:s federala regering DES, en algoritm för transposition och substitution som var så komplex att den verkade vara ett säkert sätt att skydda datadata. Med tanke på att DES hade cirka 256 möjliga nycklar (ett antal som ungefär motsvarar en 1 följt av 17 nollor) hade den då verkat obrytbar. I början av 1990-talet hade dock stora ökningar av datorernas bearbetningshastighet gjort det möjligt för hackare att bryta DES med hjälp av ”brute force”-metoder, dvs. att prova alla möjliga värden för ett visst chiffer tills man hittar en lösning. För att skydda sig mot dessa attacker utvecklades nya AES-algoritmer (Advanced Encryption Standard) som ersatte DES.
Framstegen inom datorer och elektronisk kommunikation via Internet har både möjliggjort och nödvändiggjort framsteg inom kryptologin. Den elektroniska handeln kräver till exempel sofistikerade krypteringssystem för att skydda användarnas kreditkortsinformation. På samma sätt kräver digital kommunikation via mobiltelefoner kryptering för att förhindra att telefonsamtal lätt kan avlyssnas. Bland 1990-talets utvecklingar kan nämnas Phil Zimmermanns PGP (Pretty Good Privacy) för att skydda e-postkommunikation.
”FORTSTÅENDE LÄSNING:
BÖKAR:
Beutelspacher, Albrecht. Kryptologi: En introduktion till konsten och vetenskapen att chiffrera, kryptera, dölja, gömma och skydda, beskriven utan några arkaiska skullduggerier, men inte utan listiga knep, för allmänhetens nöje och undervisning. Washington, D.C.: Mathematical Association of America, 1994.
Haldane, Robert A. The Hidden War. New York: Martin’s Press, 1978.
Kahn, David. Kahn on Codes: Secrets of the New Cryptology. New York: Macmillan, 1983.
Konheim, Alan G. Cryptography, a Primer. New York: Wiley, 1981.
Lubbe, J. C. A. van der. Basic Methods of Cryptography. New York: Cambridge University Press, 1995.
Melton, H. Keith. Den ultimata spionboken. New York: DK Publishing, 1996.
SEE ALSO
ADFGX Cipher
Kryptologi och talteori
GSM-kryptering
Pretty Good Privacy (PGP)