La necesidad de desarrollar cifrados polialfabéticos surgió en el año 850 tras el trabajo de Al-Kindi " Tratado sobre el desciframiento de mensajes criptográficos ". Junto con los métodos de criptografía, también aparecieron los métodos de criptoanálisis . Ambas direcciones estudian los mismos objetos, pero desde diferentes ángulos.
El cifrado de sustitución simple ha sido durante mucho tiempo suficiente para el secreto. Pero a principios del siglo XV, cuando muchos criptoanalistas de esa época ya descifraban fácilmente cualquier mensaje con un cifrado de sustitución simple, era necesario buscar un cifrado más confiable. El artista, compositor, poeta y filósofo Leon Battista Alberti desarrolló un cifrado más fuerte . Por sugerencia de su amigo Leonardo Dato, quien se desempeña como secretario del Papa, Alberti se interesó en la idea de crear una nueva cifra. En su Tratado sobre cifrados (1466), Alberti sugirió que no se usara un alfabeto cifrado para el cifrado, sino dos o más. Durante el cifrado, un alfabeto cifrado reemplazó a otro [1] .
Además, algunas mejoras, basadas en los trabajos de Alberti, fueron realizadas por el abad alemán Johann Trithemius , el autor del primer libro impreso sobre criptografía publicado en 1518 "Polygraphy". En el cifrado también trabajó el científico italiano Giovanni Porta, quien, además de crear cifrados, también trabajó en descifrar cifrados polialfabéticos . Cuando Port tenía 28 años (1563), escribió su libro Sobre la correspondencia secreta, en el que describía todos los sistemas de cifrado conocidos.
La forma final de la cifra, en la que Alberti, Trithemius y Porta trabajaron durante un siglo en diferentes momentos, fue traicionada por el diplomático francés Blaise de Vigenère . Hoy en día, este cifrado polialfabético es conocido por todos como el cifrado Vigenère . Debido a su trabajo, Vigenere tuvo que lidiar constantemente con el cifrado, pero no tuvo tiempo de enfrentarse al estudio de la criptografía hasta su jubilación. Entonces, en 1586, Vigenère presentó la versión final del cifrado a la comisión de Enrique III en Francia. El destacado escritor y matemático Charles Lutwidge Dodgson calificó el cifrado de Vigenère como indescifrable en su artículo The Alphabet Cipher ; este cifrado fue considerado como tal durante otros 300 años.
Sin embargo, el cifrado de Vigenère no fue tan popular como el cifrado de sustitución. Y había la siguiente razón para esto: para usar el cifrado Vigenère sin computadoras modernas y equipo especializado, era necesario pasar horas descifrando y encriptando mensajes. Por ello, se popularizaron los llamados cifrados homofónicos , que eran más fáciles de utilizar, aunque no tan fiables como el cifrado de Vigenère.
El cifrado Vigenère tenía la reputación de ser excepcionalmente resistente al descifrado "manual". Esta noción fue refutada después de que Kasiski descifrara por completo el cifrado en el siglo XIX, aunque se conocen casos de descifrado de este cifrado por parte de algunos criptoanalistas experimentados ya en el siglo XVI.
El cifrado de Vigenère es lo suficientemente simple para usarse en el campo, especialmente si se usan discos de cifrado. Por ejemplo, los confederados utilizaron un disco de cifrado de cobre para el cifrado de Vigenère durante el transcurso de la Guerra Civil Estadounidense . Los mensajes confederados estaban lejos de ser secretos, y sus adversarios pirateaban regularmente los mensajes. La principal vulnerabilidad del comando confederado fue que usaron solo tres frases clave: "Manchester Bluff", "Complete Victory" y, cuando la guerra estaba llegando a su fin, "Come Retribution".
Con una diferencia de varios años, los matemáticos Charles Babbage y Friedrich Kasiski trabajaron en el desarrollo de un método de descifrado. Los resultados de su trabajo son casi los mismos, excepto que Kasiski dio una formulación estricta del desciframiento del cifrado de Vigenère, mientras que el desciframiento de Babbage permaneció solo en las páginas de su diario.
El matemático inglés Charles Babbage fue una personalidad polifacética que trabajó en muchos campos de la ciencia y la tecnología. Cuando tomó el cifrado de Vigenère, muchos criptoanalistas habían renunciado a intentar descifrarlo. El ímpetu para el estudio provino de una disputa con el dentista de Bristol J. Thwaites en 1854. Este último afirmó haber creado un nuevo cifrado que no se podía descifrar y trató de patentarlo. Babbage afirmó que este cifrado había existido durante varios siglos. El proceso de la disputa llevó a Babbage a la conclusión de que se debería intentar descifrar el cifrado de Vigenère.
La complejidad del cifrado radica en el hecho de que cada letra puede codificarse con varias letras del nuevo alfabeto; por lo tanto, las palabras inicialmente idénticas pueden verse diferentes. Pero si una palabra en el texto aparece varias veces, existe la posibilidad de que el código cifrado de esta palabra sea el mismo en algunos casos. Basándose en esta suposición, Babbage comenzó su trabajo.
Babbage logró descifrar el cifrado de Vigenère en el mismo 1854, pero no publicó su investigación y nadie sabía sobre el descubrimiento. Este hecho se conoció solo en el siglo XX, cuando los científicos analizaron las numerosas notas de Babbage. Hay dos versiones de por qué Babbage no anunció su logro. La primera versión es que el servicio secreto británico exigió a Babbage que mantuviera en secreto su trabajo porque le daba a Gran Bretaña una clara ventaja sobre Rusia, su enemigo en la Guerra de Crimea . La segunda versión es que "tenía ese hábito: dejar sin terminar empresas significativas y prometedoras y no informar sobre sus descubrimientos" [2] .
Independientemente de Babbage, Friedrich Wilhelm Kasiski encontró una forma de descifrar el cifrado de Vigenère , quien lo publicó en 1863 en Die Geheimschriften und die Dechiffirrkunst (Criptografía y el arte de descifrar). Esta publicación era en ese momento la única que describía algoritmos para descifrar cifrados polialfabéticos. Puede considerarse el punto de partida en la historia de descifrar este tipo de cifrado. El algoritmo de craqueo se conoce hoy como el método Kasiska .
El coronel Fabián, tras el inicio de la guerra de Estados Unidos contra Alemania, entregó su laboratorio criptográfico al gobierno. William Frederick Friedman estuvo a cargo del entrenamiento de las tropas de reconocimiento, y una de sus ayudantes fue su esposa, la criptógrafo Elizabeth Friedman . A fines de 1917, Friedman ya había sentado las bases en forma de 7 monografías sobre criptografía, que se convirtieron en el impulso para descubrimientos más importantes. Así, en 1920 se publicó The Riverbank Publications , que se considera fundamental en esta disciplina. En el mismo año, se publica una de las publicaciones más importantes en la historia de la criptografía, The Index of Coincidence and Its Applications in Cryptography . En este artículo, Friedman introduce el concepto de " índice de coincidencia " y propone una metodología para calcular las coincidencias. En una publicación relacionada, Friedman describe un método para determinar el período de la gamma en el cifrado de Vigenère y también presenta un método de descifrado sin llave que utiliza una gamma no equiprobable (prueba de Fridman, 1925). Esta fue la primera demostración exitosa de métodos estadísticos probabilísticos en criptografía [3] .