Alberti şifresi

Alberti Şifre diski.

İtalyan mimar Leon Battista Alberti tarafından 1467 yılında yaratılan Alberti Şifresi (İngilizce: Alberti Cipher), ilk polialfabetik şifrelerden biriydi. De componendis cifris adlı çalışmasının ilk sayfalarında papalık sekreteri Leonardo Dati ile yeni geliştirilen hareketli tip baskı makinesinin onun şifre çarkının geliştirilmesine yol açtığı hakkında yaptığı konuşmayı anlattı.

Şifreleme diski

Alberti'nin şifre diski, karışık alfabeler ve değişken periyotlarla polialfabetik yer değiştirmenin ilk örneğini oluşturmaktadır Formül ("Formula") adı verilen bu cihaz, biri diğerine göre dönebilen ortak bir pimle tutturulmuş iki eş-merkezli diskten oluşuyordu. Büyük olana Stabilis [sabit veya hareketsiz], küçük olana ise Mobilis [hareketli] denir. Her diskin çevresi 24 eşit hücreye bölünmüştür. Dış halkada düz metin için bir büyük harf alfabesi, iç halkada ise şifreli metin için bir küçük harf karışık alfabesi bulunur. Dış halkada ayrıca, atanmış sayısal değerlere sahip 336 ifade içeren bir kod kitabının üst şifrelemesi için 1'den 4'e kadar sayılar bulunur.

Bu, kod numaralarını gizlemek için çok etkili bir yöntemdir, çünkü eşdeğerleri diğer bozuk harflerden ayırt edilemez. Alfabenin kayması kriptogramın gövdesinde yer alan anahtar harfler tarafından kontrol edilir.

Bu şifrenin kesin bir incelemesi için, De Cifris kitabının iki bölümü İngilizce olarak yeniden üretilmiştir.

“	Chapter XIV. I will first describe the movable index. Suppose that we agreed to use the letter k as an index letter in the movable disk. At the moment of writing I will position the two disks of the formula as I wish, for example juxtaposing the index letter to capital B, with all other small letters corresponding to the capital letters above them. When writing to you, I will first write a capital B that corresponds to the index k in the formula. This means that if you want to read my message you must use the identical formula you have with you, turning the movable disk until the letter B corresponds to the index k. Thus all small letters in the ciphertext will receive the meaning and sound of those above them in the stationary disk. When I have written three or four words I will change the position of the index in our formula, turning the disk until, say, the index k is under capital R. Then I will write a capital R in my message, from this point onward the small k will no longer mean B but R, and the letters that follow in the text, will receive new meanings from the capital letters above them in the stationary disk. When you read the message you have received, you will be advised by the capital letter, which you know is only used as a signal, that from this moment the position of the movable disk and the index has been changed. Hence, you will also place the index under that capital letter, and in this way, you will be able to read and understand the text very easily. The four letters in the movable disk facing the four numbered cells of the outer ring will not have, so to speak, any meaning by themselves and may be inserted as nulls within the text. However, if used in groups or repeated, they will be of great advantage, as I will explain later on. Chapter XV. We can also choose the index letter among the capital letters and agree between us which of them will be the index. Let us suppose we chose the letter B as an index. The first letter to appear in the message will be a small one at will, say q. Hence, turning the movable disk in the formula you will place this letter under the capital B that serves as an index. It follows that q will take the sound and meaning of B. For the other letters we will continue writing in the manner described earlier for the movable index. When it is necessary to change the setup of the disks in the formula, then I will insert one, and no more, of the numeral letters into the message, that is to say, one of the letters of the small disk facing the numbers which corresponds to, let’s say, 3 or 4, etc. Turning the movable disk I will juxtapose this letter to the agreed upon index B and, successively, as required by the logic of writing, I will continue giving the value of the capitals to the small letters. To further confuse the scrutinizers you can also agree with your correspondent that the capital letters intermingled in the message have the function of nulls and must be disregarded, or you may resort to similar conventions, which are not worth recalling. Thus changing the position of the index by rotating the movable disk, one will be able to express the phonetic and semantic value of each capital letter using twenty-four different alphabetic characters, whereas each small letter can correspond to any capital letter or any of the four numbers in the alphabet of the stationary disk. Now I come to the convenient use of the numbers, which is admirable.	„

Bu incelemenin Türkçe çevirisi ise şöyledir:

“	Bölüm XIV. İlk olarak hareketli indeksi tanımlayacağım. Hareketli diskte indeks harfi olarak k harfini kullanmayı kabul ettiğimizi varsayalım. Yazma anında formülün iki diskini istediğim gibi konumlandıracağım, örneğin indeks harfini büyük B harfinin yanına, diğer tüm küçük harfleri de üstlerindeki büyük harflere karşılık gelecek şekilde yerleştireceğim. Size yazarken, önce formüldeki k indeksine karşılık gelen büyük B harfini yazacağım. Bu, mesajımı okumak istediğinizde yanınızda bulunan formülün aynısını kullanmanız, B harfi k indeksine karşılık gelene kadar hareketli diski çevirmeniz gerektiği anlamına gelir. Böylece şifreli metindeki tüm küçük harfler sabit diskte üstlerinde bulunan harflerin anlamını ve sesini alacaktır. Üç ya da dört kelime yazdıktan sonra, formülümüzdeki indeksin konumunu değiştireceğim, örneğin k indeksi büyük R'nin altına gelene kadar diski çevireceğim. Sonra mesajıma büyük R yazacağım, bu noktadan sonra küçük k artık B değil R anlamına gelecek ve metinde takip eden harfler, sabit diskte üzerlerindeki büyük harflerden yeni anlamlar alacaklar. Aldığınız mesajı okuduğunuzda, sadece bir işaret olarak kullanıldığını bildiğiniz büyük harfle, bu andan itibaren hareketli diskin ve indeksin konumunun değiştiği size bildirilecektir. Dolayısıyla, indeksi de bu büyük harfin altına yerleştireceksiniz ve bu şekilde metni çok kolay bir şekilde okuyup anlayabileceksiniz. Dış halkanın dört numaralı hücresine bakan hareketli diskteki dört harfin, deyim yerindeyse, tek başlarına bir anlamı olmayacak ve metin içinde boşluklar olarak yer alabileceklerdir. Ancak, gruplar halinde veya tekrarlanarak kullanıldıklarında, daha sonra açıklayacağım gibi, büyük avantaj sağlayacaklardır. Bölüm XV. İndeks harfini büyük harfler arasından da seçebilir ve hangisinin indeks olacağı konusunda aramızda anlaşabiliriz. Diyelim ki B harfini indeks olarak seçtik. Mesajda görünecek ilk harf isteğe bağlı olarak küçük bir harf olacaktır, örneğin q. Dolayısıyla, formüldeki hareketli diski çevirerek bu harfi indeks olarak kullanılan büyük B harfinin altına yerleştireceksiniz. Buradan q'nun B'nin sesini ve anlamını alacağı sonucu çıkar. Diğer harfler için, hareketli indeks için daha önce açıklanan şekilde yazmaya devam edeceğiz. Formüldeki disklerin düzenini değiştirmek gerektiğinde, mesaja rakam harflerinden birini ekleyeceğim ve daha fazlasını eklemeyeceğim, yani, diyelim ki 3 veya 4'e karşılık gelen sayıların karşısındaki küçük diskin harflerinden birini, vb. Hareketli diski çevirerek bu harfi üzerinde mutabık kalınan B indeksiyle yan yana getireceğim ve yazı mantığının gerektirdiği şekilde büyük harflerin değerini küçük harflere vermeye devam edeceğim. İnceleyicilerin kafasını daha da karıştırmak için, mesaja karışan büyük harflerin boş harf işlevi gördüğü ve dikkate alınmaması gerektiği konusunda muhabirinizle anlaşabilir ya da hatırlamaya değmeyecek benzer kurallara başvurabilirsiniz. Böylece hareketli diski döndürerek indeksin konumunu değiştiren kişi, her büyük harfin fonetik ve semantik değerini yirmi dört farklı alfabetik karakter kullanarak ifade edebilecekken, her küçük harf herhangi bir büyük harfe veya sabit diskin alfabesindeki dört sayıdan herhangi birine karşılık gelebilecektir. Şimdi de takdire şayan olan sayıların rahat kullanımına geliyorum.	„

Kullanım

İlk şifreleme yöntemi

Küçük halkadaki küçük bir harf indeks olarak kullanılır.

Bu örnekte iç halkadaki g harfi indeks olarak seçilmiş ve sabit halkadaki büyük harfin (bu durumda A) altına taşınmıştır. Kullanılan alfabeler şunlardır (şekle bakınız):

ABCDEFGILMNOPQRSTVXZ1234 (Sabit disk)

gklnprtuz&xysomqihfdbace (Hareketli disk)

Gönderi: “La guerra si farà ...”

_LAGVER2RA_ (Düz metin)

AzgthpmamgQ (Şifreli metin)

Anahtar harfler A ve Q kriptograma dahil edilmiştir. 2 sayısının şifrelenmesinden kaynaklanan küçük a harfi bir sıfırdır ve deşifre sırasında atılmalıdır.

Birkaç harfin şifrelenmesinden sonra kriptograma farklı bir büyük harf (Q) eklenir ve hareketli disk buna uygun olarak döndürülerek yeni bir kombinasyon elde edilir:

QRSTVXZ1234ABCDEFGILMNOP (Sabit disk)

gklnprtuz&xysomqihfdbace (Hareketli disk)

Şifreleme bu şekilde devam edecek:

_SIFARÀ (Düz metin)

Qlfiyky (Şifreli metin)

Aynı işlem mesajın sonuna kadar farklı anahtar harflerle devam edecektir.

İkinci şifreleme yöntemi

Sabit diskteki büyük bir harf indeks olarak kullanılır.

Bu örnekte, A harfi indeks olarak seçilmiştir ve hareketli diskin küçük m harfi indeks harfinin yanına yerleştirilmiştir. Alfabedeki değişiklikler dört sayıdan birinin şifrelenmesiyle gösterilecektir.

ABCDEFGILMNOPQRSTVXZ1234 (Sabit disk)

mqihfdbacegklnprtuz&xyso (Hareketli disk)

Gönderi: “La guerra si farà ..."

_LAGVERA3 (Düz metin)

mcmbufpms (Şifreli metin)

İki R'den biri kriptanalize meydan okumak için atlanmıştır. 3 rakamını şifreleyen s harfinin varlığı, hareketli diskin yeni bir konuma çevrilmesi gerektiğini gösterir. s harfi daha sonra A harfinin altına taşınır.

ABCDEFGILMNOPQRSTVXZ1234 (Sabit disk)

somqihfdbacegklnprtuz&xy (Hareketli disk)

Şifreleme bu şekilde devam edecek:

_SIFARÀ (Düz metin)

sndhsls (Şifreli metin)

Aynı prosedür, alfabe kaymalarını belirtmek için dört sayı kullanılarak mesajın sonuna kadar devam ettirilecektir.

Alberti disk şifrelemesinin Afin Kaydırmaları, Anahtar Kelime kaydırmaları, Sezar kaydırması veya Vigenère şifrelemesi ile hiçbir ilgisi yoktur. Sezar şifrelemesi, sabit anahtarlı tek bir sıradan alfabenin kaydırılmasına dayanan basit bir ikamedir. Bir harfin eşdeğeri keşfedildikten sonra tüm eşdeğer şifre harfleri bilinir. Alberti şifresinde iki karışık alfabe vardır ve anahtar şifreleme sırasında sürekli değişir, bu nedenle tek bir harfin keşfi daha fazla ilerlemeye izin vermez. Frekans analizi de imkansızdır çünkü aynı harf her zaman farklı şekilde şifrelenir. Vigenère şifresi Sezar'ınki gibi tek bir sıradan alfabeye dayanır ve Kasiski testi yoluyla sabit periyodu keşfedildikten sonra kolayca çözülür. Alberti ile bu mümkün değildir.

Kriptanaliz

Leon Battista Alberti'nin buluşu şifrelemede devrim yarattı. Dönemin önceki şifreleriyle karşılaştırıldığında Alberti Şifresini yöntem hakkında bilgi sahibi olmadan kırmak imkansızdı. Bunun nedeni harflerin frekans dağılımının maskelenmiş olması ve o zamanlar şifrelere saldırmak için bilinen tek teknik olan frekans analizinin kullanılamamasıydı. Ayrıca Vigenère şifresinden daha kullanışlıydı.

Dış bağlantılar

• YouTube'da Alberti Cipher
• YouTube'da How to Use the Alberti Cipher Disk device with Method 1
• YouTube'da How to Use the Alberti Cipher Disk device with Method 2
• "Alberti Cipher Disk". 

Konuyla ilgili okumalar

• Alberti, Leon Battista, A Treatise on Ciphers, trans. A. Zaccagnini. Foreword by David Kahn, Galimberti, Torino 1997.
• Buonafalce, Augusto, “An Exercise in Solving the Alberti Disk”. The Cryptogram LIV, 5, ACA, Plano 1999.