Van klassiek geheimschrift tot moderne cryptologie

De oudste geheimschriften waren een soort woordspel. De Egyptenaren gebruikten die niet echt om een geheim te verbergen, maar eerder als een vermakelijke aansporing om ze te ontcijferen. Serieuzer waren pottenbakkers uit Mesopotamië die hun recepten niet wilden prijsgeven aan zomaar iedereen. Toch duurde het nog eeuwen voordat iemand op het idee kwam om ze tijdens een oorlog te gebruiken. Het waren echter de Arabieren die de moderne cryptologie begonnen. Daarmee begon een nieuw tijdperk van steeds betere en meer ingewikkelde geheimschriften.

De eerste geheimschriften

In Egypte zijn de oudste vormen van geheimschrift gevonden. Ze dateren van ongeveer 1900 v.Chr. De Egyptenaren gebruikten ze niet om geheime boodschappen over te brengen. Het waren gewoon raadsels die je als lezer kon oplossen. Een soort kruiswoordraadsels. Een bekend voorbeeld is de 'Stèle van Paser' uit 1150 v.Chr., tijdens de heerschappij van Ramses VI. Paser had als vizier de hoogste positie aan het hof. De stèle is een hymne aan de godin Mut, in de Oud-Egyptische taal betekende Mut 'moeder'. De hiëroglyfen op deze stèle kun je zowel horizontaal als verticaal lezen, maar ook rondom. Geheimschrift zonder de bedoeling van het verbergen van de tekst, noemt men ook wel proto-cryptografie.

Op het oudste spijkerschrifttablet, uit ±1500 v.Chr., is wel echt geprobeerd om de tekst te verbergen. Het ging om een recept voor het maken van glazuur voor aardewerk. Zolang nog niet overal bekend was hoe dit werd geproduceerd, bleef men het in geheimschrift noteren. Dit kleitablet werd gevonden in Selucia (Mesopotamië) aan de oever van de rivier de Tigris.

Geheimschriften of codes

Methoden waarmee gewone teksten kunnen worden versleuteld (beveiligd) en ontsleuteld, noemt men ook wel cryptografie of cryptologie. Een andere term voor ontsleutelen is decryptie. Officieel is er verschil tussen een geheimschrift en een code, maar dat is in de praktijk niet altijd duidelijk en soms overlappen ze elkaar. In een code kan een woord door een bepaald symbool worden vervangen. Voor een geheimschrift echter, heb je per letter een ander symbool. Versleutelen doet men door bijvoorbeeld de woorden en lettergrepen te veranderen. In een geheimschrift kan ook een element zonder betekenis worden gebruikt. Klassieke cryptografie kan worden opgedeeld in:

• substitutieversleuteling
• transpositieversleuteling
• concealmentversleuteling

Substitutieversleuteling

Deze versleuteling vervangt niet alleen letters, maar ook combinaties van letters. Ze worden niet alleen vervangen door andere letters, maar ook door symbolen. Eenvoudige substitutie is als er andere letters voor in de plaats komen, maar als er symbolen worden gebruikt, heet het polygrafische substitutie. Verder maakt men nog het volgende onderscheid:

• monoalfabetische substitutie; voor het te versleutelen bericht gebruikt men één enkel substitutie-alfabet
• polyalfabetische substitutie; het substitutie-alfabet verandert tijdens de versleuteling

Transpositieversleuteling

Bij transpositieversleuteling worden de letters niet vervangen, maar op een andere manier gerangschikt. Vaak gebruikte men de techniek van kolomtranspositie, bv het transpositiecijfer en de dubbele transpositie. Verder had je de onderbroken transpositie die de tekst nog beter beschermde, want de tekst kon je op een nog onregelmatigere manier invullen. Dit principe van het herschikken van de letters die volgens bepaalde regels een nieuwe positie krijgen, noemt men ook wel 'algoritme'. Een voorbeeld van de werking ervan is verderop in deze tekst bij 'eerste militair gebruik'.

Concealmentversleuteling

Concealmentversleuteling is verborgen versleuteling. Het is een minder serieus genomen hoofdstroming binnen de klassieke cryptografie. De boodschap zelf wordt niet onduidelijk gemaakt, maar alleen het bestaan ervan. Daarom wordt dit ook wel ingedeeld bij steganografie. Steganografie is het verbergen van informatie in onschuldig ogende objecten. In het Oud-Grieks betekent 'steganos' verborgen, terwijl 'graffein' schrijven is. Enkele voorbeelden van concealmentversleuteling zijn:

• nullenversleuteling; de meeste tekens zijn nullen en hebben geen betekenis, vb is ons volkslied waarvan de eerste letters per couplet samen 'Willem van Nassov' vormen (dat noem je acrostichon), al is het in dit geval niet als geheim bedoeld
• gaatjesversleuteling; dit was 'puncture cipher' en populair in Engeland, want je kon een krant gratis doorsturen per post, men prikte kleine gaatjes onder bepaalde woorden in de krant, als je die achter elkaar zette, kreeg je een boodschap, ander gedrukt werk is ook geschikt, in het Oude Griekenland schreef Aeneas Tacticus hierover

Eerste militaire gebruik

In de 5de eeuw v.Chr. werd in Sparta (Griekenland) voor het eerst een geheimschrift gebruikt door het leger. De militaire leider die dit inschakelde was Julius Caesar. Hij versleutelde niet alleen zijn orders aan het leger, maar ook zijn privé correspondentie. Bij dit geheimschrift werd een scytale gebruikt.

Een scytale

Een scytale was een houten staf waar een leren riempje omheen was gewikkeld. De boodschap werd dwars over het riempje geschreven, daarna maakte men het riempje los en stuurde die op. Sommigen denken dat het vermomd als een leren gordel werd vervoerd. De ontvanger had een scytale met dezelfde dikte. Die draaide het riempje eromheen en kon zo de boodschap lezen. Niet alleen het principe van letters die een andere plaats kregen in de tekst, maar ook een methode waarbij letters volgens een algoritme werden vervangen door andere symbolen was in gebruik.

Julius Caesar verving elke Latijnse letter door de letter die drie plaatsen verder in het alfabet stond. Ons alfabet zou er in het geheimschrift van Caesar zo uitzien:

gewoon alfabet abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
geheimschrift defghijklmnopqrstuvwxyzabc

Na de Oudheid

De moderne cryptologie begon bij de Arabieren rond het jaar 800 na Chr. Waarschijnlijk kwam men via een analyse van Quranteksten tot de uitvinding van de frequentieanalyse. Tot de Tweede Wereldoorlog zou dit de belangrijkste ontwikkeling blijven van de cryptologie. Een ander gedenkwaardig geval in de geschiedenis van de moderne cryptografie is die van het 'Grote Geheimschrift van Lodewijk XIV'. 170 jaar nadat het niet meer werd gebruikt, ontcijferde Franse cryptoanalist Étienne Bazeries het pas. Daardoor kon men eindelijk talloze berichten in Franse archieven ontcijferen waarvan het meest opmerkelijke een mogelijke verwijzing was naar de identiteit van de Man met het IJzeren Masker.

Al-Kindi en zijn frequentieanalyse

Al-Kindi (801-873), of Alkindus volgens zijn Latijnse naam, was een filosoof, wiskundige, astroloog, fysicus, musicus, scheikundige en wetenschapper. Tot zijn talloze geschriften behoorde een boek over cryptografie 'Risalah fi Istikhraj al-Mu'amma' (Manuscript voor het ontcijferen van cryptografische boodschappen). Daarin beschreef hij de eerste technieken voor decryptie. Het belangrijkste daarvan was frequentieanalyse.

Dat is het onderzoek naar de frequentie van letters of groepen letters die in een geheime tekst voorkomen. Binnen elke taal komen sommige letters of lettercombinaties een bepaald aantal keer voor. Daarvoor moet je wel een basiskennis hebben van de karakteristieken van die taal. In het Nederlands komen bv de 'e', 'n' en 'a' het meest voor. Vergelijkt men de letterfrequentie in een geheime tekst met normale waarden, en men ziet dat in de geheime tekst X, P en T het vaakst voorkomen, dan staat X voor 'e', P voor 'n' en T voor 'a'. Op die manier kunnen gemakkelijker ontbrekende letters in de tekst gevonden worden.

Het Grote Geheimschrift van Lodewijk XIV

Antoine Rossignol (1600–1682) was een beroemde cryptograaf die met zijn zoon Bonaventure voor de Zonnekoning (Lodewijk XIV) een geheimschrift ontwierp dat bekend werd als het 'Grote Geheimschrift van Lodewijk XIV'. Men zei dat niemand het ooit zou kunnen kraken. Alleen de Rossignols wisten hoe het werkte. Zij stonden aan het hoofd van het 'zwarte kabinet', de 'Cabinet noir'. Uiteindelijk werd dat de internationale term voor cryptografie-afdelingen.

Na de dood van de zoon van Bonaventure, Antoine-Bonaventure, werd het niet langer gebruikt. Niemand wist namelijk hoe het geheimschrift van de Rossignols werkte. Eeuwenlang kon niemand lezen wat in bepaalde gecodeerde documenten van de regering stond. Pas rond 1893 kraakte Étienne Bazeries (1846–1931) het geheimschrift in drie jaar tijd. Hij was een Franse militaire cryptenanalist. Van militaire historicus Louis Gendron kreeg hij in 1890 enkele gecodeerde brieven. Bazeries ontdekte dat iedere cijfer stond voor een Franse lettergreep, in plaats van voor een letter zoals in traditionele codes. Een bepaalde reeks herhaalde nummers, 124-22-125-46-345, stond volgens hem voor 'les ennemies' (de vijanden). Van hieruit kon hij de rest van de tekst ontcijferen.

In een van de brieven in geheimschrift, tussen de Zonnekoning en zijn maarschalk Nicolas de Catinat, vond men een mogelijke oplossing achter de identiteit van de Man met het IJzeren Masker. In de brief werd een generaal Vivien de Bulonde genoemd die de Italiaanse stad Cuneo moest aanvallen. Uit angst voor de aankomst van Oostenrijkse soldaten was hij echter gevlucht. Daarmee bracht hij de missie van de Fransen in Piedmont in gevaar. Zijn munitie en gewonde mannen liet hij gewoon achter. Lodewijk XIV was woedend en gaf in een brief bevel om hem op te sluiten in het fort in Pignerol. Hij mocht overdag lopen met een '330 309'. Er wordt gezegd dat '330' staat voor een masker en '309' voor 'volledige halt'. Hiermee is volgens velen het mysterie opgelost, maar anderen beweren dat de arrestatie van Bulonde geen geheim was, dat het zelfs in de krant stond en dat hij enkele maanden later vrij kwam. Volgens documenten stierf hij in 1709, terwijl de Man in het Masker stierf in 1703. Deze discussie duurt nog steeds voort met meerdere mogelijke personen die deze gevangene zouden kunnen zijn.