Túžba odhaľovať tajomstvá

Tajné správy, nerozlúštené staré písma, X označuje poklad, hekeri, kvantové počítače, ale aj voľnočasové hry pre širokú verejnosť. To všetko spadá pod šifrovanie.

Snaha utajovať informácie je vlastná asi všetkým ľuďom. Rovnako ako aj snaha utajené informácie odhaľovať. Vedecky sa kódmi a šiframi zaoberá kryptológia, ktorá pokrýva tvorbu šifier (kryptografiu) a ich lúštenie (kryptoanalýzu). Popri serióznych šifrách však existujú aj možnosti pre nadšených amatérov.

Od Cézara po kvantový vek

Šifry boli pôvodne vymyslené s praktickým a vážnym cieľom: odovzdať citlivé informácie politického, vojenského alebo obchodného charakteru tak, aby ich nezískali nepriatelia alebo konkurencia. Prvé šifry sa objavili už v antickom Grécku a Ríme, pričom slávna je najmä Cézarova šifra založená na posune každého písmena správy o niekoľko pozícií dopredu alebo dozadu v abecede. Keďže abecedný posun je spoločný pre celú správu, je šifra ľahko rozlúštiteľná: aj bez použitia sofistikovaných metód nie je ťažké s trochou odhodlania jednoducho vyskúšať všetky možnosti.

Neskôr vyvinuté metódy využívali tajné znaky, heslá a abecedné posuny meniace sa naprieč šifrovaným textom až po strojové mechanické alebo elektronické implementácie, akou bola aj slávna nemecká Enigma. Ich cieľom bolo dosiahnuť, aby vyskúšanie všetkých možností trvalo astronomicky dlho a šifry boli nerozlúštiteľné aj pri ovládaní princípu šifrovania.

Ruka v ruke s vývojom techník šifrovania išiel vývoj techník dešifrovania. Tie často využívali vlastnosti jazyka, ako napríklad rôznu početnosť jednotlivých písmen v jazyku (v slovenčine je to A, O, E…) alebo ešte častejšie zlyhania ľudského faktora ako opakovanie toho istého hesla pre viacero správ. Aj pri lúštení šifier našli uplatnenie stroje, čoho asi najznámejším príkladom je práve dešifrovanie spomínanej Enigmy.

Nekonečné preteky

Matematicky dokázateľne nevylúštiteľná šifra (nazývaná Vernamova) síce existuje, no vyžaduje naozaj náhodne vygenerovaný kľúč rovnakej dĺžky ako šifrovaný text a ten môže byť použitý iba raz. Ak sú tieto podmienky splnené, neexistuje žiadny záchytný bod, žiadna pravidelnosť, ktorá by sa dala využiť pri dešifrovaní. To je však v praxi zložité: kľúč (v podobe sekvencie písmen, čísel alebo bitov) treba tiež bezpečne doručiť adresátovi, musí byť naozaj náhodný a ak chceme zašifrovať niekoľko terabajtov dát, tak aj kľúč musí mať niekoľko terabajtov. Aj preto sa bežne používajú menej bezpečné šifry a preteky medzi kryptografmi a kryptoanalytikmi neustále trvajú.

V súčasnosti sa so šifrovaním stretávame najmä v online svete napríklad pri posielaní emailov alebo pri internetových platbách. Často používané sú tzv. asymetrické šifry, ktoré na zašifrovanie a odšifrovanie správy používajú rôzne kľúče, jeden verejný, jeden súkromný. Pointou je, že kým zašifrovanie správy verejným kľúčom je jednoduché, jej odšifrovanie bez poznania súkromného kľúča adresáta je ekvivalentné matematicky zložitej operácii, ktorá by aj najvýkonnejším počítačom trvala roky, desaťročia alebo viac.

Pocit bezpečia však narúša potenciál kvantových počítačov, ktoré by dokázali aj tieto zložité úlohy vyriešiť lusknutím kvantových prstov. Preto sa začínajú používať šifry založené na výpočtoch zložitých aj pre kvantové počítače, tzv. postkvantové šifrovanie (to, že dostatočne výkonné kvantové počítače ešte neexistujú, nie je zárukou bezpečia, hekeri a štátne špionážne agentúry si môžu v súčasnosti nerozlúštiteľné správy odložiť na neskôr). Kvantová mechanika však pomáha aj v kryptografii, dovoľuje totiž generovať naozaj náhodné čísla a zároveň poskytuje spôsob posielať správy tak, že vieme zistiť, či ich niekto cestou nečítal.

Kódy a šifry pre všetkých

Ako sa vyjadril John Chadwick, jazykovedec, ktorý sa podieľal na dešifrovaní starovekého mykénskeho lineárneho písma B a tiež tajných kódov počas druhej svetovej vojny: Kým túžba odhaľovať tajomstvá je vlastná ľudskej povahe, nie všetci majú to šťastie nájsť si prácu, ktorej náplňou je riešenie záhad – pre ostatných sú tu hlavolamy, detektívky a rekreačné šifry.

Príkladom kryptologického vyžitia sa pre amatérskych riešiteľov sú šifrovacie hry alebo šifrovačky. Tie sa odohrávajú po celom svete, od prestížnych univerzít (najstaršou šifrovačkou je MIT Mystery Hunt) cez Wall Street (aj v ekonómii treba hľadať skryté vzory v pohyboch cien na trhoch a napríklad Jim Simons, oceňovaný matematik, ktorý sa stal neskôr priekopníkom kvantitatívneho investovania a miliardárom, strávil časť svojej kariéry lúštením kódov v Národnej bezpečnostnej agentúre) až po nám blízke lokality. Na Slovensku a v Česku sú šifrovačky prekvapivo populárnou kratochvíľou. Zo všetkých miestnych šifrovačiek spomeňme brniansku TMOU pre pokročilých alebo bratislavské hry Brieždenie a Blavou zadnou, na ktorej organizácii sa podieľa aj autor tohto textu a je vhodná aj pre začiatočníkov.

Šifrovačky

Typickou formou šifrovacej hry je hľadanie pokladu. Súťažiaci, často zoskupení do tímov, dostanú zadanie, zašifrovanú správu, ktorej vylúštením získajú polohu nasledujúceho stanovišťa, kde sa nachádza ďalšia šifra, a tak ďalej až do cieľa. Tam na nich čaká poklad, čo môže byť vecná odmena alebo len prestíž. Nad prestížou však netreba ohŕňať nos. Niektoré hry sú náročné po psychickej aj fyzickej stránke, môžu prebiehať počas noci, v náročnom teréne, bez nápovedí a tímy si pokojne nad jednou šifrou môžu lámať hlavu niekoľko hodín. To, že ste sa v skutočnosti zabávali, si často uvedomíte až spätne.

Niektoré majú zasa otvorený koniec a trvajú, až kým niekto nevyrieši poslednú šifru, čo môže byť aj niekoľko rokov. Napríklad hra Tajomstvo (The Secret) vydaná knižne v roku 1982 nebola rozlúštená dodnes. Jej autor spisovateľ Byron Preiss zomrel pri autonehode v roku 2005 a správne riešenie ani miesta pokladov nezanechal. Francúzska hra Na stope zlatej sovy (Sur la trace de la chouette d’or) vydaná knižne v roku 1993, ktorej autor tiež medzičasom zomrel (v roku 2009), no riešenie zanechal zapečatené v obálke ako súčasť pozostalosti, bola napokon vyriešená v októbri 2024.

Opakovaním k zlepšeniu

No a ako vyzerajú také šifry? Veľmi rôzne, od hádaniek a hlavolamov, ktoré by sme za šifry asi ani neoznačili, cez úlohy, v ktorých treba nájsť skrytú abecedu v rôznych podobách: latinskú, grécku, Braillovo písmo, morzeovku, semaforovú, medzinárodnú hláskovaciu tabuľku (alfa, bravo, charlie…), až po podivné mechanické objekty a šifry pracujúce s terénnymi prvkami stanovišťa.

Dobré šifry sú také, ktoré súťažiacich síce potrápia, ale ich riešenie je možné a pri spätnom pohľade očividné (na rozdiel od profesionálnych šifier, ktoré majú byť neprelomiteľné). Napriek rôznorodosti šifier sa v nich opakovanou účasťou na šifrovačkách dá zlepšovať. Keby ste si to chceli vyskúšať, nie je problém. Nájdite si zopár známych do tímu, vyberte si hru s vhodným formátom, lokalitou a časom (napríklad v online kalendári šifrovacích hier) a veľa šťastia!*

Autor článku: Lukáš Konečný
Prírodovedecká fakulta
Univerzita Komenského v Bratislave
Viac podobných článkov nájdete na vedator.space. Vedátora môžete sledovať aj prostredníctvom bezplatnej mobilnej aplikácie.