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El misterioso arte del cifrado: ¿cómo descubrieron los eruditos árabes los secretos de los cifrados en el siglo IX?
En el mundo árabe del siglo IX, cuando la ciencia y el arte estaban en auge, un polímata (erudito versátil) llamado al-Kindi fue pionero en el nuevo campo de la criptografía. Escribió el Manuscrito sobre la decodificación de mensajes cifrados, obra que marcó el nacimiento de la criptografía moderna, en particular la reformulación del criptoanálisis. El trabajo de Al-Kindi no sólo resumió el conocimiento existente, sino que también introdujo el concepto de análisis de frecuencia, una técnica que todavía se utiliza hoy en día para descifrar códigos clásicos.
El análisis de frecuencia es un método para comprender y descifrar mensajes cifrados mediante el estudio de la frecuencia con la que aparecen letras o grupos de letras en el texto cifrado.
La base del análisis de frecuencia es que la frecuencia de aparición de ciertas letras o grupos de letras en cada idioma muestra una cierta regularidad. Por ejemplo, en inglés, las letras E, T, A y O son las más comunes, mientras que Z, Q, X y J son relativamente poco comunes. Por lo tanto, los criptógrafos pueden inferir las letras correspondientes del texto simple contando la frecuencia de aparición de las letras en el texto cifrado. En la época de al-Kindi, esta técnica era un medio eficaz para descifrar mensajes cifrados, especialmente en cifras de sustitución simples.
Aplicación del análisis de frecuencias en cifrados de sustitución simples
En un cifrado de sustitución simple, cada letra del texto simple se reemplaza por otra letra, y este reemplazo es consistente para cada letra. Por ejemplo, si todas las E se cambian por X, entonces las X que aparecen con frecuencia en el texto cifrado pueden representar E. En términos generales, los criptógrafos primero necesitan calcular la frecuencia de las letras en el texto cifrado y luego mapearlas basándose en las letras del texto simple adivinadas. En general, X aparece con más frecuencia que otras letras, lo que sugiere que puede corresponder a e en el texto simple y es menos probable que sean las letras menos comunes Z o Q.
Los cifrados de sustitución simples se pueden descifrar mediante análisis de frecuencia, donde las combinaciones de letras comunes revelan la estructura del cifrado.
Un análisis más profundo también podría considerar la frecuencia de pares de letras (bigramas) y combinaciones de tres letras (transliteraciones). Por ejemplo, en inglés, las letras Q y U a menudo aparecen juntas, aunque la Q por sí sola es rara. Estas características similares dieron lugar a más evidencia y especulación dentro del análisis de frecuencia de Al-Kindi en ese momento.
Análisis de casos específicosSupongamos que una analista llamada Eve intercepta un texto cifrado y sabe que éste está encriptado mediante un cifrado de sustitución simple. Eve pudo identificar fácilmente que la letra I era la más común, XL era la combinación de letras más común y XLI era la combinación de tres letras más común al contar las frecuencias de las letras en el texto cifrado. Esto sugiere fuertemente que X corresponde a la letra t, L a la letra h, e I a la letra e.
Basándose únicamente en la frecuencia de aparición de las letras, Eve pudo inferir gradualmente el contenido oculto en todo el texto cifrado.
A medida que continúa la especulación, Eva puede obtener más palabras. Por ejemplo, "Rtate" podría ser "estado", lo que la llevaría a inferir que R corresponde a la letra s. Al unir las piezas de esta manera, eventualmente podría descifrar el texto cifrado completo y comprender la esencia del texto. Este proceso requiere no sólo habilidad sino también paciencia y una gran perspicacia.
Historia y aplicaciones
El "Manuscrito sobre la decodificación de mensajes codificados" es el primer documento conocido sobre análisis de frecuencia, que despertó un gran entusiasmo investigador en la comunidad científica de la época. Con el tiempo, esta tecnología se extendió rápidamente a Europa y en el Renacimiento ya se había formado un marco teórico completo y un manual práctico. En 1474, Cicco Simonetta de Italia escribió un manual sobre descifrado del latín y del italiano, que proporcionó una base teórica para los criptógrafos posteriores.
Durante los siglos siguientes, innumerables técnicas criptográficas fueron influenciadas por el análisis de frecuencia, que se convirtió en una herramienta importante en la criptografía.
Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología criptográfica, los criptógrafos comenzaron a desarrollar alternativas más complejas, como la sustitución de homófonos y la sustitución polialfabética. Si bien estas tecnologías mejoran la seguridad del cifrado, también hacen que el proceso de descifrado sea más engorroso. Además, las máquinas de rotor de principios del siglo XX, como la máquina Enigma, eran casi completamente resistentes al descifrado mediante análisis de frecuencia, y decodificar estas complejas técnicas de cifrado requeriría técnicas de análisis más avanzadas y exhaustivas.
Hoy en día, con el rápido desarrollo de la tecnología informática, el proceso de análisis de frecuencia se ha vuelto más eficiente y las computadoras pueden completar operaciones que antes requerían mucha mano de obra en unos pocos segundos. Esto hace que la criptografía clásica sea casi inútil para la protección de datos moderna. Sin embargo, el principio del análisis de frecuencia todavía sirve de inspiración para la nueva generación de tecnología criptográfica, promoviendo el progreso y el desarrollo de la criptografía.
¿Esta innovación de los eruditos árabes cambió realmente nuestra comprensión y aplicación de la criptografía? ¿Significa esto que la sabiduría antigua todavía puede demostrar su asombrosa durabilidad y eficacia frente a los desafíos de la tecnología moderna?
