Послания от ангелов и первый шаг к компьютерам: стеганография Средневековья и Ренессанса

Древние греки и римляне изобрели почти всё — от демократии до акведуков и… стеганографии, о чем шла речь в предыдущей публикации ^[1]. С закатом же античности в значительной части мира наступил упадок культуры и технологий. Однако стеганографический «олимпийский огонь» не погас, а лишь временно поблек: вскоре его подхватили и разожгли с новой силой на Ближнем Востоке и в Европе. Некоторые методики тайнописи Средних веков и Ренессанса опередили свое время и даже создали отложенную предпосылку к появлению компьютеров и переходу в цифровую эпоху.

В блог Бастиона снова заглянула старший научный сотрудник Московского музей криптографии, кандидат исторических наук Анастасия Ашаева. В прошлой статье эксперт рассказала о стеганографических методиках и контейнерах античности. На этот раз поговорим о тайнописи Средневековья и эпохи Возрождения. Итак, поехали.

Тайнопись Ближнего Востока

В Средневековье Арабский халифат развернул настоящую охоту за античным наследием. Халифы из династии Аббасидов поставили на поток скупку и перевод трудов на древнегреческом, латыни, древнеегипетском и персидском языках. В том числе арабы приобретали работы по математике и криптографии, от которых они отталкивались в собственных изысканиях.

Стеганография же («спрятанное письмо») упоминается еще в знаменитом «Манускрипте о дешифровке криптографических сообщений» Аль-Кинди (IX в.), где был описан метод частотного анализа. Однако в Арабском халифате тайнопись оставалась на подхвате у криптографии и не получила широкого распространения.

Главным популяризатором стеганографии на Ближнем Востоке стал египетский ученый, энциклопедист и чиновник канцелярии Мамлюкского султаната Аль-Калкашанди (1355–1418). Из-под его пера вышла 14-томная энциклопедия государственного делопроизводства, которая содержит и ценные сведения по тайнописи. В своем труде «Субх аль-А'ша» («Светоч для слепого») Аль-Калкашанди посвятил целый раздел стеганографическому сокрытию секретных посланий в письмах. Автор предлагал применять такие методики в военной и дипломатической переписке, чтобы защитить ее от посторонних глаз.

Невидимые чернила по-восточному

В целом выделяются невидимые чернила двух видов:

1. Органические жидкости: молоко, уксус, фруктовые соки. Обычно такие чернила проявляются при легком нагревании.

2. «Симпатические» химикалии. Они имеют более сложные составы. Чтобы прочитать послание, нужно обработать бумагу или пергамент специальным химическим реактивом, вытащить текст на солнечный свет или, наоборот, поместить в полную темноту.

Вслед за Филоном Византийским и Овидием ^[1] Аль-Калкашанди предлагает ряд рецептов невидимых чернил обоих видов. Итак, надеваем защитный фартук и начинаем химические опыты.

Первый рецепт Аль-Калкашанди — письмо водным раствором медного купороса. Такая надпись проявляется, только если смазать бумагу растертыми в воде чернильными орешками.

Другой способ — письмо растворенными в дождевой воде квасцами на проклеенной бумаге. Секретное послание нужно увлажнить, затем высушить — и тайное станет явным.  

Более экзотический рецепт — чернила из желчи черепахи. Написанный таким образом текст виден лишь в полной темноте. 

Следующий метод — словно блюдо из кулинарного шоу. Это смесь из черного лимона (что это за растение, исследователи гадают до сих пор), корней колоцинта, обжаренных в оливковом масле, и яичного желтка. Для проявления текста нужно нагреть послание. 

Лингвистическая стеганография по-восточному

Аль-Калкашанди также описывает методы сокрытия смысла сообщения в самом тексте. Например, автор пересказывает поучительную историю из более раннего труда — «Маалим аль-китаба» под авторством Ибн Шиса (VIII в).

Некий царь, имя которого защищено NDA не называется, решил схватить провинившегося приближенного. Перед этим правитель приказал своему секретарю написать несчастливцу хвалебное письмо, чтобы усыпить его бдительность. Возможно, царь хотел, чтобы приближенный еще больше наследил в своих темных делах или выдал товарищей.

Секретарь оказался другом адресата и решил предупредить его при помощи стеганографии. В конце письма, над дежурной фразой «Если пожелает Аллах», чиновник поставил шадду (знак удвоения) над буквой «нун» в слове «ин» (если). Прочитав послание, адресат разгадал тайный смысл и бежал из страны. Это была отсылка к 20-му аяту суры 28 «Аль-Касас».

«С окраины города второпях пришел мужчина и сказал: «О Муса (Моисей)! Знать договаривается о том, чтобы убить тебя. Уходи! Воистину, я даю тебе добрый совет».

Как же именно одна «закорючка» над буквой превратилась в такую пасхалку? Давайте разберемся.

1. Шадда (ـّـ) означает удвоение согласного (если провести аналогию с русским, то это, скажем, двойная «н» или любая другая согласная).

2. Слово «ин» (إن) в арабском означает «если».

3. Шада над буквой «нун» (ن) в слове «ин» превращает его в «инн» (إنّ), что переводится как «воистину».

4. В 20-м аяте суры 28 Корана доброжелатель, предупреждая пророка Мусу (Моисея) об опасности, использует восклицание «Воистину!»

Видимо, подозрительно льстивый тон письма в сочетании с интуицией адресата и знаниями Корана помогли ему разгадать эту головоломку и сделать правильные выводы.

Когда царь узнал о случившемся, то сразу заподозрил секретаря и приказал ему написать письмо заново. Чиновник в точности воспроизвел первое послание, включая ту самую шадду. Секретаря вывели на чистую воду, но он не стал оправдываться и честно во всем признался. Царь же оценил находчивость, смелость и правдивость своего служителя и помиловал его.

Есть и другие примеры применения лингвистической стеганографии на Ближнем Востоке в Средние века и Раннее Новое время — большинство подобных эпизодов так или иначе связано с отсылками к Корану.

Тайнопись Византийской империи

Другим преемником Древнего Рима и центром интеллектуальной жизни стала Византийская империя. Правда, в плане тайнописи византийцы не придумали ничего принципиально нового.

Несколько упоминаний о тайной передаче информации встречается в византийском военном трактате со звучным названием «Тактика Льва» (рубеж IX–X вв.). В главе об обороне городов говорится о необходимости пристально следить за жителями, чтобы они не направляли врагу секретных посланий.

Еще в трактате описывается военная хитрость, с помощью которой можно наказать перебежчиков. В двух словах, нужно отправить предателям письма, выставляющие их двойными агентами, и добавить правдоподобных деталей. Гонцы с такими посланиями «по чистой случайности» должны попасться в руки вражеских дозорных. Если трюк удастся, то враги как минимум не поверят ни единому слову перебежчиков, а то и вовсе их казнят.

Да, это не стеганография в чистом виде, но определенные ее элементы здесь налицо. Как-никак, фейковое письмо используется в качестве контейнера для компрометирующей информации. К тому же для пущей правдоподобности такое послание неплохо бы завуалировать несложной тайнописью, которую точно разгадает противник. 

В трактате описывается и уже знакомый из первой статьи способ доставки посланий на древках стрел: такими выстрелами можно обещать людям в осаде свободу или помилование в случае сдачи города. Византийцы применяли и описанный еще Геродотом трюк с тайным текстом на деревянной основе диптиха (вощеной таблички для письма), которую потом покрывали воском.

Тайнопись Западной Европы

Самое время открыть еще один регион на нашей историко-стенографической карте. Казалось бы, с падением Римской империи в Европе наступили не лучшие времена: массовая безграмотность, феодальные войны. С другой стороны, в Средневековье появляются университеты, развиваются национальные языки, совершаются прорывы в ряде дисциплин.

Стеганография также сделала определенные шаги в сторону систематизации и научного подхода. Ну, а эпоха Ренессанса вовсе отметилась настоящим стеганографическим бумом и появлением методик, которые в том или ином виде применяются и сегодня. Постараемся разложить по полочкам основные достижения европейской тайнописи этого периода.

От магии к науке

Первым в Европе попытался поставить тайнопись и вообще скрытую передачу информации на научные рельсы Роджер Бэкон, францисканский монах и профессор Оксфордского университета. Да, профессор в рясе — вполне естественное явление для Средних веков. В своем трактате «De secretis operibus artis et naturae» («О тайных действиях искусства природы», около 1249 года) он даже предвосхищает появление оптического телеграфа: пишет о возможности передавать новости на любые расстояния с помощью неких «зажигательных зеркал».

В труде под названием «Opus Majus» («Большое сочинение», 1267 год) Бэкон напрочь «разрывает шаблон». По его словам, колдовство — это результаты скрытых свойств веществ. Опираясь на труды арабского ученого Альхазена, Бэкон излагает методы создания текстов, видимых лишь под определенным углом или через линзу. В своем «Письме о тайных действиях» он описывает очки, которые увеличивают буквы или меняют их размер на различном расстоянии. Чем вам не инструментарий для чтения микроскопических или удаленных скрытых посланий?

Методы маскировки: от Тритемия до Мазарини 

Впрочем, качественный переход тайнописи от магии к науке произошел чуть позже, в эпоху Возрождения. Особое развитие получили стеганографические способы маскировки, когда секретному посланию придается вид… чего угодно. Опишем методики, которые оставили наиболее яркий след в истории.

Ангелы и псалмы как стегоконтейнеры

Бэкон Бэконом, но настоящим отцом-основателем тайнописи (а также западной криптологии) как отдельной дисциплины стал другой ученый в рясе — аббат бенедиктинского монастыря Святого Мартина в Шпонхайме Иоганн Тритемий. Именно он и ввел термин «Стеганография» (лат. Steganographia), озаглавив так свою книгу, написанную в 1499 году.

Тогда труд Тритемия показался многим магической ересью и даже попал в индекс запрещенных католической церковью книг, ведь автор всерьез говорил о передаче сообщений на расстоянии без физических гонцов — при помощи ангелов. На самом деле под этим «ангельским телеграфом» и массой других эсхатологических и каббалистических пасхалок скрывались вполне научные криптографические и стеганографические методики.

В общей сложности в книге Тритемия описано более сотни разных способов защиты информации, самый известный из которых — шифр «Ave Maria».

Это не только шифр замены, но и метод передачи засекреченной информации у всех на виду. Шифрокнига представляет собой набор известных молитв, где каждому слову соответствует определенная буква алфавита. Таким образом, «безобидный» текст религиозного содержания становится стегоконтейнером для тайного послания. Мы уже подробно описывали этот «стеганографический» шифр в одной из прошлых публикаций ^[2], так что здесь повторяться не будем.  

Ноты и гороскопы как стегоконтейнеры

Другой описанный Тритемией метод — тоже на грани шифрования и стеганографии: передача сообщения с помощью музыкальных нот. Здесь каждой букве алфавита соответствует определенная нота и ее длительность. Для посторонних ушей все звучит как обычный григорианский хорал. Подумаешь, певчий «по ошибке» исполнил «лишний» псалом — на костер за такое не отправляют. Возможно, музыкальная тайнопись Тритемия — это первый в истории задокументированный метод использования аудиального канала для скрытой передачи данных.

Книга аббата пестрит и астрономическими таблицами, где знаки зодиака и символы планет заменяют определенные буквы или слова. Более того, Тритемий описал способ маскировки посланий под гороскопы. Для использования такого стеганографического метода собеседники сперва должны оговорить правила: скажем, положение Юпитера в знаке «Рыбы» маскирует букву «S» и т. д.  

Сообщения за решеткой

В 1550 году итальянский математик, врач, философ и изобретатель Джероламо Кардано (1501–1576) в своем труде «О тонких материях» описал инструмент, вошедший в историю как «решетка Кардано».

Первый шаг к компьютерам или Стеганография от «Шекспира»   

А вот и та самая методика, предвосхитившая переход человечества в цифровую эпоху. Речь о двоичной системе кодирования английского философа и государственного деятеля Фрэнсиса Бэкона (1561–1626; не путать с вышеупомянутым однофамильцем XIII века Роджером Бэконом). По сути, такая бинарная система сегодня лежит в основе работы компьютеров и программирования.

Сам Бэкон окрестил свою методику «Двубуквенным шифром». Каждая литера английского алфавита заменялась пятизначной комбинацией из «А» и «B». Стеганография же заключалась в применении двух шрифтов, например, регулярного римского для «А» и курсива для «B». Таким образом, закодированные комбинации незаметно добавлялись в обычный текст для прикрытия.

Кстати, по одной из версий Фрэнсис Бэкон — это еще и по совместительству Уильям Шекспир. В начале XX века группа американских криптоаналитиков обнаружила примеры использования «Двубуквенного кода» в пьесах классика, что стало главным аргументов в пользу авторства Бэкона. Исследователи нашли чередования шрифтов, размеров и даже способов начертания букв, якобы характерные для такой методики. Впрочем, большинство ученых считают подобную версию «натягиванием совы на глобус», ведь вариации в облике печатных литер — обычное дело для типографий того времени. Так что при желании шифровки и стеганографию можно углядеть в чем угодно.

Невидимые чернила по-европейски

В Средневековье и эпоху Возрождения европейцы также экспериментировали с чудо-составами, позволяющими скрыть тайную информацию. Самый экстравагантный рецепт предложил известный криптограф Джамбаттиста делла Порта (1535–1615) в своей книге «Магия естественная» (Magia Naturalis, 1558, расширенное издание 1589).

Послание писали специальной смесью квасцов и уксуса на скорлупе сырого куриного яйца, которое затем варили вкрутую. В процессе приготовления кислотный раствор проникал сквозь поры скорлупы. Снаружи яйцо выглядело совершенно обычным — послание отображалось внутри, на поверхности отваренного белка. Адресат одним махом получал и секретный месседж, и завтрак.  

Создать такое произведение стеганографически-кулинарного искусства так никому и не удалось. Так что, скорее всего, рецепт делла Порты — это своеобразный фан, а не рабочий метод тайнописи.   

В источниках встречаются и примеры реального применения невидимых чернил. Один такой эпизод произошел во Франции в XVII веке, в ходе так называемой «Фронды принцев» (череды антиправительственных восстаний представителей знати).

Восставшие дворяне в Бордо арестовали францисканского монаха и агента кардинала Мазарини по фамилии Берто. На свою беду, смутьяны разрешили монаху написать письмо религиозного содержания другу в город Блей. Арестант добавил в текст секретное послание о своем положении невидимыми чернилами и сделал открытую приписку, на которую никто не обратил внимания: «Посылаю Вам глазную мазь; натрите ею глаза, и вы будете лучше видеть». Адресаты поняли намек, проявили невидимые чернила и получили сигнал бедствия. В итоге Берто был спасен.

Итак, после падения Римской империи флагманом в тайнописи на долгое время стал Ближний Восток, где активно применялись невидимые чернила и методики лингвистической стеганографии.

В эпоху Ренессанса стеганографическую пальму первенства перехватила Западная Европа. Труды Роджера Бэкона и Иоганна Тритемия заложили первую научную базу тайнописи, а система другого Бэкона — Фрэнсиса — сегодня прослеживается в компьютерном двоичном коде.

Главное отличие стеганографии обозначенного периода от античности — это широкая сфера применения. Искусство прятать информацию у всех на виду перестало быть уделом исключительно военных, распространившись в дипломатии и целом ряде других сфер. В ранее Новое Время такие методики войдут в обиход даже простых обывателей, а перечень стегоконтейнеров пополнится новыми «чудесами техники». Но об этом речь пойдет уже в следующей публикации цикла.

Список используемой литературы

1. Finn Brunton, Helen Nissenbaum. Obfuscation: A User's Guide for Privacy and Protest. Cambridge, Massachusetts; London, England: The MIT Press, 2015. 

2. Kahn, D. The history of steganography. In: Anderson, R. (eds) Information Hiding. IH 1996. Lecture Notes in Computer Science, vol 1174. Springer, Berlin, Heidelberg. 1996.

3. Е. Б. Черняк, «Пять столетий тайной войны». М. 1991.

4. В. Гребенников, «Стеганография. История тайнописи». М. 2019.  

PURP — Telegram-канал, где кибербезопасность раскрывается с обеих сторон баррикад

t.me/purp_sec ^[3] — инсайды и инсайты из мира этичного хакинга и бизнес-ориентированной защиты от специалистов Бастиона