A antiguidade grega, egípcia e romana pode ser caracterizada como a era da criptografia ingênua, marcada por métodos extremamente simples, mas que eram suficientes para as necessidades da época.
Entre 600 e 500 a.C., os hebreus utilizavam a cifra de substituição simples (de fácil reversão e fazendo uso de cifragem dupla para obter o texto original), monoalfabética e monogrâmica (em que os caracteres são trocados um a um por outros), e com ela escreveram o Livro de Jeremias.
O chamado Codificador de Júlio César ou Cifra de César apresentava uma das técnicas mais clássicas de criptografia, qual seja a substituição simples, em que as letras da mensagem são substituídas por outras, avançando três posições à frente no alfabeto.
2.1 – Idade Média
Os antigos e ingênuos métodos de encriptação da antiguidade foram aperfeiçoados gradativamente ao longo da Idade Média e Renascença, principalmente no império islâmico.
No império muçulmano, sob o califado abássida, entre os anos de 700 a 1200, que foi um período extraordinário de paz e prosperidade, houve um enorme desenvolvimento cultural, durante o qual vários eruditos se sobressaíram, em vários campos do conhecimento.65
A necessidade de governar um extenso território obrigou a civilização árabe- islâmica a fazer avançar várias disciplinas,66 entre elas a criptografia e a criptoanálise. Com essa última, houve uma grande evolução nos processos de desencriptação de textos disfarçados, principalmente através da análise de freqüência de letras.67
Os principais artífices árabes do desenvolvimento da criptografia foram os seguintes:
al-Khalil, ou Abu Abd al-Rahman al-Khalil ibn Ahmad ibn Amr ibn Tammam al Farahidi al-Zadi al Yahmadi (718-786) escreveu o livro Kitab al Mu'amma (O livro das mensagens criptográficas68), em grego, para o imperador bizantino. Uma forma de criptoanálise até hoje usada foi criada por ele, quando decifrou um criptograma bizantino. Ele supôs, corretamente, que o texto iniciava por Em nome de Deus Misericordioso, que era um modo comum de começar qualquer texto na época.69
al-Kindi (801-873), ou Abu Yusuf Yaqub ibn Is-haq ibn as Sabbah ibn 'omran ibn Ismail Al-Kindi, escreveu Risalah fi Istikhraj al Mu'amma (Escritos sobre a decifração de mensagens criptográficas). Este livro foi preservado, sendo considerado o
65 Para melhores informações veja-se SINGH, 2001.
66 A denominação Cifra e também zero utilizada em muitas línguas vem da palavra árabe sifr, que
significa nulo.
67 Aos poucos se percebeu que um idioma qualquer possui uma estrutura léxico-gramatical que lhe é
inerente, e a qual dificulta extraordinariamente a criação de um código secreto seguro.
68 Este livro, infelizmente, foi perdido.
69 Este método criptanalítico, conhecido como método da palavra provável, tornou-se padrão, e vem
mais antigo livro sobre criptologia. Este livro apresenta as primeiras análises de frequência.
Em 855 Abu Bakr Ahmad ben Ali ben Wahshiyya an-Nabati publicou vários alfabetos de cifras, mas que eram usados para mágicas.
Ibn Dunainir ou Ibrahim ibn Mohammad ibn Dunainir (1187-1229) é autor do livro (redescoberto em 1987), Maqasid al-Fusul al-Mutarjamah an Hall at-Tarjamah (Explicações claras para a solução de mensagens secretas). Nesse livro uma inovação importante foi introduzida, o uso das cifras algébricas, ou seja, a substituição de letras por números que podem ser transformados aritmeticamente.
Ibn Adlan ou Afif ad-Din ibn Adlan ibn Hammad ibn Ali al-Mousili an-Nahwi al-Mutarjim, é autor de um livro (também redescoberto em 1987), Al-Mu'allaf lil-Malik al-Ashraf (Escrito para o Rei al-Ashraf), o qual contém explicações detalhadas acerca do tema criptoanálise.
Por volta do ano 1000, no Emirado Ghaznavida, fundado por Sebük-Tigin no Afeganistão, registraram-se mensagens trocadas usando a criptografia.
Por volta do ano 1100 começaram a surgir alguns tímidos usos para a criptografia em geral. Em 1119 foi fundada a Ordem do Templo, uma Ordem de monges combatentes. Esta Ordem tinha por finalidade proteger os peregrinos na Terra Santa, e proporcionar meios de transmissão segura de fundos advindos do comércio. Para isso, a organização cifrava suas letras de crédito, utilizando um método próprio (a Ordem foi abolida em 1312).
Em 1226 um tipo de criptografia política começou a ser usado nos arquivos oficiais de Veneza. Nele, pontos e cruzes substituíam as vogais em algumas palavras esparsas.
Cerca de 1250, o frade franciscano inglês Roger Bacon (1214-1294), que possuía vastos conhecimentos sobre linguística, física e ciências naturais, descreveu sete métodos diferentes de cifras.
Por volta de 1300, Abd al-Rahman Ibn Khaldun escreveu o Muqaddimah, um importante relato da história que incluía as diferentes das formas das letras como um código usado entre escritórios militares e de controle de impostos. Ele fez também referências à criptanálise.
Ibn Ad-Duraihim (1312–1361), ou Taj ad-Din Ali ibn Muhammad ibn Abdul'aziz ibn ad-Duraihim, foi autor do livro redescoberto em 1987, Miftah al-Kunuz fi Idah al-Marmuz (Chaves para a elucidação de mensagens secretas) que contém uma classificação das cifras, análises de frequência em várias línguas, uma tabela de Trithemius(Vigenère) e grades de transposição.
Em 1378, depois do Cisma de Avignon, o antipapa Clemente VII decidiu unificar o sistema de cifras da Itália Setentrional, designando Gabriele Lavinde para coordenar a tarefa. Lavinde compilou uma coleção de cifras num manual. Com seu alfabeto de substituição combinada (código/cifra), Lavinde uniu a cifra de substituição a um código com listas de palavras, sílabas e nomes equivalentes. Este sistema foi utilizado por diplomatas e civis europeus e americanos por mais de 450 anos.
Em 1404, Leone Battista Alberti, arquiteto, filósofo, poeta e criptologista italiano, inventou o princípio de cifras usando o polialfabeto, conhecido como Cifra de Alberti. Ele inventou também uma das primeiras máquinas de codificação assistida, usando o seu disco de cifras. Ele é considerado como um dos precursores da criptografia ocidental.
Em 1412, Qalqashandi, Shihab al-Din abu Abbas Ahmad ben Ali ben Ahmad Abd Allah al-Qalqashandi (1355-1418) escreveu a Subh al-a `sha, uma enciclopédia de 14 volumes em árabe, a qual incluía uma seção de Criptologia. Qalqashandi credita a
Taj ad-Din `Ali ibn ad-Duraihim ben Muhammad ath-Tha`alibi al-Mausili (1312-1361) a autoria dos escritos sobre criptologia (que se perderam). A obra inclui substituição e transposição, bem como uma cifra com múltiplas substituições para cada letra do texto original. Inclui também uma explicação da criptoanálise, com o uso de tabelas de frequência de letras e conjuntos de letras que podem ocorrer juntas numa palavra.
2.2 – O Renascimento
A partir do século XVI, com o início do Renascimento, a contínua animosidade entre os países europeus70 e as contínuas alianças e rompimento de alianças levara a que os governantes procurassem meios de ler a correspondência diplomática dos inimigos, atuais ou futuros. Com este objetivo, criaram-se vários gabinetes, chamados Câmaras Negras, cujo objetivo era tanto decifrar os códigos secretos, quanto criar códigos invioláveis. Por exemplo, o código secreto criado para o Rei Luís XIV pelos seus criptoanalistas, Antoine e Bonaventure Rossigno, chamado A Grande Cifra, era tão forte que somente veio a ser decifrado no século XIX por Étienne Bazeries, criptógrafo do exército francês.
Em 1518, Johannes Trithemius, monge beneditino que viveu na Alemanha, publicou o primeiro livro sobre criptografia intitulado Poligraphia, em que abordava o emprego de cifras por substituição.
Poligraphia
Em 1556, o médico e matemático italiano Girolamo Cardano inventou um dispositivo para uso de cifras, conhecido como a grade de Cardano. Basicamente, o dispositivo consistia de um gabarito provido com vários furos, que eram numerados aleatoriamente e correspondiam ao número de letras na mensagem secreta. Para enviar a mensagem, a grade é posicionada sobre o papel, e as suas letras são impressas através de cada furo, obedecendo a ordem em que foram numeradas no gabarito. Para a decodificação, basta se colocar sobre o papel uma grade semelhante e ler as letras reveladas através dos furos.
Em 1565 o matemático napolitano Giovanni Battista Porta, ou Giambattista della Porta, publicou o livro De Furtivis Literarum Notis, no qual menciona um sistema de cifras usando o princípio de substituição, em que uma letra qualquer contida na mensagem original podia ser grafada de onze maneiras diferentes.
Um dos maiores aperfeiçoamentos na criptologia veio com Blaise de Vigenère, em 1586. Ele escreveu diversos livros, entre os quais (em 1585) o Traicte de Chiffres, no
70 Principalmente após a sua consolidação ou unificação política. A maioria dos países europeus já estava
unificado, a partir do século XVIII. A partir daí, as guerras, antes de motivação religiosa, passaram a ter motivação política. Ou motivação comercial, a partir do século XIX.
qual descreve o emprego da cifra por autochave e a cifra por substituição. O processo consiste na seqüência de várias cifras (como as de César) com diferentes valores de deslocamento alfanumérico.
A partir desse período, Renascença, a criptologia começou a ser seriamente estudada no Ocidente e, assim, diversas técnicas foram utilizadas e os antigos códigos monoalfabéticos foram, aos poucos, sendo substituídos por polialfabéticos.71
2.3 – A Criptologia no Século XIX
Neste século a criptologia clássica teve um grande progresso, tanto do lado dos criptógrafos, que se empenhavam em criar códigos indecifráveis, quanto do lado dos criptoanalistas, que buscavam quebrar estes códigos. Merecem destaque: o holandês Kerckoff; o francês Etienne Bazieres;72 o alemão Kasiski.73
Em 1838, o norte-americano Samuel F.B. Morse inventou o telégrafo, e concomitantemente o código Morse, que na realidade era um processo pelo qual as letras do alfabeto são substituídas por pontos e traços. Entretanto, logo surgiu a necessidade tanto civil quanto militar de ocultar pela criptografia o texto a ser transmitido via telégrafo.
2.3.1 – Os Escritórios de Informação
Durante a Guerra da Secessão nos EUA o presidente Lincoln ordenou ao agente Allan Pinkerton, dono de uma agência de investigações, que criasse um serviço oficial completo de espionagem e contra-espionagem.74
Após essa guerra, os Estados Unidos mantiveram um escritório de informações, que, entretanto, padecia da miopia dos Secretários da Guerra, que indicavam pessoas despreparadas para o comando desses escritórios. Como afirma o coronel Allison Hind, “Em 1898, contudo, a nação não estava preparada para ter um serviço secreto. Não o estava, sem dúvida, o Exército, que parecia necessitar mais dele”.
71 Esta cifra, realmente, tornou-se um método de codificação que é usado até a atualidade, em várias
versões.
72 Nascido em 1846. Criptologista militar, foi um pioneiro no desenvolvimento de máquinas de
codificação assistida, através do dispositivo conhecido com Cilindro de Bazieres, que uma versão melhorada do dispositivo inventado um século antes pelo americano Thomaz Jefferson. Em 1901 ele publicou a obra Lês Chiffres Secrets Dévoilés (As Cifras Secretas Reveladas).
73 Friedrich Wilhelm Kasiski. Foi oficial de infantaria prussiana. Em 1863 publicou o livro Die
Geheimschriften und die Dechiffrierkuns (Escritas Secretas e a Arte da Decifração), que foi o primeiro tratado publicado sobre a decodificação de mensagens usando o princípio de cifras por substituição polialfabética e o sistema de autochave inventado por Vigenère. Kasiski é considerado o precursor da moderna análise criptográfica.
74 Às vezes, um simples tipo de código podia enganar os olhos vigilantes da contra-espionagem. Durante
a Guerra da Secessão nos EUA, uma viúva, a Sra. Rose Greenhow, ou Rebel Rose, como se tornaria conhecida no mundo da espionagem. Freqüentadora dos meios diplomáticos no Norte, e sendo ela uma simpatizante do Sul, a Sra. Greenhow passava continuamente mensagens e informações essenciais para os separatistas. Ainda que vigiada de perto pelos agentes de Pinkerton, em determinada época ela fez uso de um simples código de cores, em tapeçaria. Colocando alternadamente os tapetes coloridos em sua janela, ela conseguia passar informações confidenciais, sem ser descoberta.
2.4 – A Criptologia no Século XX
2.4.1 – As Máquinas de Codificação Assistida
A Guerra de 1914-1918 trouxe várias inovações no que se referia às comunicações entre as tropas. A invenção do telégrafo aumentou em muito a quantidade de informação trocada, o que demandava rapidez tanto na codificação quanto na decodificação das mensagens.
Uma das formas encontradas para resolver este problema foi o emprego de processos automáticos, denominadas máquinas de codificação assistida.
Um dos primeiros e mais simples conceitos de máquina de codificação assistida foi desenvolvido no século XV por Leone Battista Alberti, através do seu Disco de Cifras. O Secretário de Estado norte-americano Thomas Jefferson também desenvolveu um disco de cifras. Este consistia de 25 discos de madeira que giravam em torno de um eixo comum. A diferença para o disco de Alberti era que, em cada disco de madeira, as 26 letras do alfabeto eram gravadas de forma aleatória.
Disco de Cifras de Thomas Jefferson (1795)
Este disco não chegou a ser usado, e logo foi esquecido. Apenas um século mais tarde el foi reinventado pelo criptologista francês Etienne Bazeries. Conhecido como Cilindro de Bazeries, era composto de um conjunto com cerca de 20 ou mais discos numerados, nos quais estavam gravados diferentes alfabetos codificados em suas bordas. Como eram montados em um eixo comum, os discos podiam ser reordenados nas mais variadas seqüências numéricas. Assim, cada nova seqüência definia a cifra- chave do conjunto de discos.
Na verdade, a única vantagem destes simples dispositivos de codificação era a velocidade.
Em 1918 o polonês Arthur Scherbius desenvolveu uma máquina de codificação assistida chamada Enigma, a qual viria a ser utilizada pelo exército e marinha de guerra alemã na década de 1920 e ao longo da Segunda Guerra Mundial.
Com o início da Primeira Guerra Mundial, elas foram produzidas nos mais diversos países e, a partir de 1935, atingiram um sofisticado grau de eficiência. Seu conceito básico era a codificação feita por substituição polialfabética, empregando extensas cifras-chaves e alguns milhares de séries de letras nulas.
Variavam em tamanho, peso e eficiência, sendo que alguns modelos podiam imprimir as mensagens (sendo por este motivo, os modelos mais volumosos e pesados). As mais simples tinham semelhança com uma máquina de escrever portátil.
Durante a Segunda Guerra Mundial surgiram vários modelos de máquinas de codificação assistida, que usavam teletipos ligados a uma caixa de codificação automática. Uma das mais famosas foi a máquina utilizada pelos japoneses, conhecida como Purple Machine (Máquina Púrpura).75
2.4.2 – A Criptologia Norte-Americana
Em 1931 o criptologista americano Herbert Osborne Yardley publicou o livro American Black Chamber, o qual foi a base para o desenvolvimento do serviço de criptanalise americano e responsável também pela decodificação do código diplomático japonês, o qual era utilizado para as negociações na Conferência Naval em Washington, em 1921.
No final de década de 1940, o matemático e engenheiro eletricista norte- americano Claude Elwood Shannon tornou-se conhecido pelos seus trabalhos sobre Criptografia, circuitos digitais e Teoria Matemática da Comunicação.
A estruturação da inteligência americana no trabalho de cifragem e decifragem começou quase no final da 1ª guerra mundial. Antes havia muito pouca ou nenhuma nota ou registro sobre esta área nos EUA.
Em 1917, o Exército americano criou o Departamento de Cifras do Exército, que teve como missão inicial quebrar o código das mensagens interceptadas aos alemães. Em 1922 o Departamento de Guerra norte-americano fixou-se em Washington. Seu trabalho específico era o de estudar novos métodos de análise e decifração de mensagens. Foi por esta época, também, que se abordou pela primeira vez o problema das cifras produzidas por máquinas. Estas introduziram um novo conceito em cifragem, tornando muito mais complexo o trabalho dos decifradores. A partir de 1920 houve um significativo avanço com a aplicação de técnicas e métodos estatísticos na criptoanálise.
Durante muitos anos, o Departamento de Inteligência da Marinha de Guerra Americana foi o único órgão a interceptar o tráfego de comunicações japonês.76 Desde 1918, o Serviço de Inteligência da Marinha acompanhava as mudanças e o desenvolvimento dos sistemas japoneses, em especial o código utilizado pela Marinha japonesa. Em 1931, a Marinha, através do Gabinete OP-20-G (o Departamento da Diretoria Naval de Comunicações) se dedicou inteiramente a decifrar os dois principais códigos japoneses: o Código Diplomático e as Comunicações Navais. Para isso, os americanos criaram um cinturão de estações de escuta e interceptação de sinais de rádio na Ásia, com bases em Xangai, Guam, Olangapo, Cavite, Manila e no Hawai.
Em 1927, um esforço conjunto entre o Departamento de Estado e o Exército americano levou à criação da chamada Câmara Negra, que tinha a incubência de decodificar as mensagens entre Tóquio e a embaixada japonesa. Entretanto, no inicio de 1929, Henry Lewis Stimson, então novo Secretário de Estado do Presidente Hoover,
75 Esta máquina era adaptada de um modelo de máquina usado pelos alemães, a máquina Enigma. 76 A Marinha americana tinha o seu próprio serviço de escuta e decifração na área do Pacífico.
determinou que se cortassem os fundos do departamento (o MEU-8, ou Escritório de Criptanálise do Departamento de Estado), que nesta época estava sob o seu controle.77
O Exército transferiu as atividades realizadas pelo Departamento de Estado para uma nova unidade no Departamento de Guerra, que recebeu o nome de Signal Intelligence Service, ou SIS. Uma das principais tarefas desse novo departamento foi a formação de uma nova geração de peritos em cifras e códigos, porque o pessoal anterior tinha sido dispersado. O novo grupo aproveitou os trabalhos da extinta Câmara Negra, com análises dos códigos utilizados pelos japoneses, e trabalhou para descobrir novos métodos para quebrar os novos códigos.
Os Japoneses eram hábeis em quebrar os códigos e tinham um talento especial para cria-los. Em 1921, o Escritório da Inteligência Naval obteve uma cópia da Operação de Código Secreta da Marinha Imperial Japonesa – 1918. Entretanto, a decifração do chamado Red Book ficou atrasado, e só foi completado em 1926.
No final de 1930 a Marinha americana descobriu que no mesmo Consulado Japonês em que já haviam "subtraído" o Red Book, era possível obter as chaves do sistema de cifragem de uso diplomático, exceto para as máquinas que utilizavam os sistemas "A" e "B". Os japoneses, que suspeitavam que os seus códigos tinham sido quebrados, introduziram um novo dispositivo eletromecânico, o Angooki Taipu A (que tinha sido chamado de Red Book pelos americanos). Esta máquina de cifragem utilizava rotores móveis que controlavam os sinais elétricos transmitidos pelo teclado ou recebidos pelo rádio.78
A introdução do Blue Book, como era conhecido o Código de Operações Navais japonês, em fevereiro de 1931, substituindo o Red Book, juntamente com o aumento no tráfego de comunicações diplomáticas criou uma imensa carga de trabalho para os criptoanalistas da Marinha. Isto forçou a Marinha a procurar dividir o trabalho com o Exército, bem como fornecer as mensagens interceptadas até que o Exército desenvolvesse sua própria capacidade em obter as mensagens.
Em 1933 foi feita uma tentativa de coordenar os trabalhos entre a Marinha e o Exército. A Marinha, que não desejava delegar todas as comunicações diplomáticas, propôs ao exército que cuidasse das comunicações de rádio no âmbito do Exército e todos os códigos diplomáticos, exceto os das quatro maiores potências navais (Inglaterra, França, Itália e Japão). Este acordo, segundo estimava a Marinha, poderia reduzir em dois anos o tempo necessário para quebrar o novo código Blue Book japonês.
Houve dificuldades imprevistas para que acontecesse um acordo de cooperação, que quase entrou em colapso quando o Departamento de Estado rejeitou a proposta do exército de interceptar as comunicações diplomáticas. Com a aproximação da solução do Blue Book, muito trabalho ainda restava para definir as áreas de interesse de cada
77 Em várias ocasiões da História a miopia dos responsáveis pela segurança de seus países foi contra o
inestimável conselho de Sun-Tzu (general chinês, autor de um tratado de estratégia militar escrito por volta do século IV a.C): “Nada deve ser mais estimado do que a informação, mais bem pago do que a informação, e nada deve ser mais confidencial do que o trabalho de coleta de informações”. A prova mais contundente da atitude absurda de Stimson foi a ingênua declaração que ele fez posteriormente em sua autobiografia para se justificar: "cavalheiros não lêem a correspondência alheia".
78 Entre 1924 e 1940 os criptoanalistas americanos adotaram um sistema de designação por cores para os
sistemas criptográficos japoneses de alto nível. A máquina de cifrar do corpo diplomático japonês foi designado por Red(vermelho) para a máquina tipo "A" e em 1939 Purple (púrpura) para o novo modelo "B" que o substituiu em muitas das embaixadas. A partir de 1939, uma máquina suplementar de cifrar