Американский математик и криптограф Лоурен Смитлайн сумел расшифровать письмо, отправленное двести лет назад профессором математики Робертом Паттерсоном своему другу, президенту США Томасу Джефферсону. Смитлайн совершил то, что не смогли сделать до него целые поколения исследователей, – он разгадал так называемый шифр Паттерсона. Проще говоря, он первым за двести лет прочитал страничку из письма математика Роберта Паттерсона президенту США Томасу Джефферсону.

«Искусство тайнописи, или, как его обычно называют, шифрования, в течение многих веков привлекало внимание как государственных мужей, так и философов; все знакомые с нынешним состоянием этого искусства, как я считаю, признают, что оно по-прежнему далеко от совершенства». Так начинается то самое письмо, отправленное Джефферсону из Филадельфии 19 декабря 1801 года.

Описывая свой шифр, Паттерсон в лице Томаса Джефферсона обращался не только к президенту США, но и к любителю криптографии и президенту Американского философского общества. Сам Паттерсон был вице-президентом этой уважаемой организации.

Работа Паттерсона удовлетворяла всем критериям идеального шифра – она годилась для любого языка, не требовала подробных инструкций, текст легко записывался и считывался и, что самое важное, был абсолютно непонятен.

Роберт Паттерсон был уверен, что создал совершенный шифр, который невозможно взломать без знания ключа.

У историков нет подтверждений тому, что Томас Джефферсон все же смог прочесть страничку с образцом сообщения, которую Паттерсон приложил к письму. Зато известно, что в 1803 году президент США отправил в Париж послу США во Франции Роберту Ливингстону описание разработанного Паттерсоном шифра. Джефферсон охарактеризовал шифр как «простейший» и «самый неподбираемый».

Действительно, Лоурену Смитлайну пришлось изрядно поломать голову, чтобы взломать шифр при помощи технологий XXI века. Насколько можно судить, он разгадывал шифр не один месяц и прочел сообщение в 2007 году.

В конце XVIII – начале XIX века были широко распространены два вида шифров. Первые – это шифры-подстановки. В них вместо каждой буквы алфавита ставилась какая-то другая. Текст становился абсолютно нечитаемым, но вполне мог быть расшифрован. Было достаточно узнать, какая буква встречается в тексте чаще всего, после чего заменить ее на самую распространенную в обычном языке.

Вторая схема шифрования заключалась в кодировании информации. Каждому слову соответствовал некий номер. Используя специальные таблицы, можно было декодировать числа обратно в слова. Паттерсону эта схема была не по душе, ведь запомнить книгу с номерами слов – непростая задача.

В паттерсоновском шифре сообщение писалось сверху вниз и слева направо. Затем его разбивали на несколько секций, которые не должны были содержать больше девяти строк. Строки в каждой секции нумеровались и перемешивались в произвольном порядке. Порядок строк в секции давал первую половину ключа, например: 5—1—3—2—4—7– 6—8 для секции из восьми строк.

Затем в начало каждой строки можно вставить случайные буквы, чье количество колебалось от одной до девяти. Получившаяся последовательность давала вторую половину ключа, например, 1—7—9—3—3—2—1—7 (в первую строку вставили одну букву, во вторую семь букв и так далее).

Сам ключ записывался как двузначное число, где десятки – цифра из первой половины, а единицы – число добавленных в начало бессмысленных букв. Дешифровщику достаточно было отнять от каждой строчки по указанному количеству букв и переставить их в нужном порядке (двести лет назад для этого приходилось вооружаться ножницами и переклеивать вырезанные строки на лист бумаги).

Чтобы взломать шифр, Смитлайну пришлось составить компьютерную программу и изучить частоты двухбуквенных сочетаний, а затем перебрать несколько возможных размеров сеток. Программе пришлось изучить 100 тысяч вариантов, прежде чем решение было найдено.

А что же было в письме Паттерсона? – спросите вы. Там оказались зашифрованными первые строки Декларации независимости США, написанной самим Томасом Джефферсоном. Видимо, математик решил пошутить над президентом.