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L'art mystérieux du cryptage : comment les érudits arabes ont-ils découvert les secrets des chiffres au IXe siècle ?
Au IXe siècle, dans le monde arabe, alors que la science et l'art étaient en plein essor, un polymathe (savant polyvalent) nommé al-Kindi fut le premier à lancer le nouveau domaine de la cryptographie. Il a écrit le Manuscrit sur le décodage des messages chiffrés, un ouvrage qui a marqué la naissance de la cryptographie moderne, notamment dans le remodelage de la cryptanalyse. Les travaux d’Al-Kindi ont non seulement résumé les connaissances existantes, mais ont également introduit le concept d’analyse de fréquence, une technique qui est encore utilisée aujourd’hui pour déchiffrer les codes classiques.
L'analyse de fréquence est une méthode de compréhension et de déchiffrement de messages cryptés en étudiant la fréquence à laquelle des lettres ou des groupes de lettres apparaissent dans un texte chiffré.
L’analyse de fréquence repose sur le principe que la fréquence d’apparition de certaines lettres ou groupes de lettres dans chaque langue présente une certaine régularité. Par exemple, en anglais, les lettres E, T, A et O sont les plus courantes, tandis que Z, Q, X et J sont relativement rares. Par conséquent, les cryptographes peuvent déduire les lettres correspondantes du texte en clair en comptant la fréquence d'apparition des lettres dans le texte chiffré. À l'époque d'al-Kindi, cette technique était un moyen efficace de déchiffrer les messages cryptés, en particulier dans les chiffrements de substitution simples.
Application de l'analyse de fréquence aux chiffrements par substitution simple
Dans un chiffrement par substitution simple, chaque lettre du texte en clair est remplacée par une autre lettre, et ce remplacement est cohérent pour chaque lettre. Par exemple, si tous les E sont remplacés par des X, alors les X qui apparaissent fréquemment dans le texte chiffré peuvent représenter des E. D'une manière générale, les cryptographes doivent d'abord calculer la fréquence des lettres dans le texte chiffré, puis les mapper en fonction des lettres du texte en clair devinées. En général, X apparaît plus souvent que les autres lettres, ce qui suggère qu'il peut correspondre à e dans le texte en clair, et qu'il est moins probable qu'il s'agisse des lettres moins courantes Z ou Q.
Les chiffrements par substitution simples peuvent être déchiffrés à l'aide d'une analyse de fréquence, où les combinaisons de lettres courantes révèlent la structure du chiffrement.
Une analyse plus approfondie pourrait également prendre en compte la fréquence des paires de lettres (bigrammes) et des combinaisons de trois lettres (translittérations). Par exemple, en anglais, les lettres Q et U apparaissent souvent ensemble, bien que Q seul soit rare. Ces caractéristiques similaires ont conduit à davantage de preuves et de spéculations dans l'analyse de fréquence d'Al-Kindi à l'époque.
Analyse de cas spécifique
Supposons qu’un analyste nommé Eve intercepte un texte chiffré et sache que le texte chiffré est chiffré à l’aide d’un chiffrement de substitution simple. Eve a pu facilement identifier que la lettre I était la plus courante, XL était la combinaison de lettres la plus courante et XLI était la combinaison de trois lettres la plus courante en comptant les fréquences des lettres dans le texte chiffré. Cela suggère fortement que X correspond à la lettre t, L à la lettre h et I à la lettre e.
En s'appuyant uniquement sur la fréquence d'apparition des lettres, Eve a pu déduire progressivement le contenu caché dans l'ensemble du texte chiffré.
Alors que les spéculations continuent, Eve peut obtenir plus de mots. Par exemple, « Rtate » pourrait être « état », ce qui la conduirait à déduire que R correspond à la lettre s. En assemblant les pièces du puzzle de cette façon, elle pourrait éventuellement être en mesure de déchiffrer l’intégralité du texte chiffré et d’en saisir l’essentiel. Ce processus requiert non seulement des compétences, mais aussi de la patience et une grande perspicacité.
Histoire et applications
Le « Manuscrit sur le décodage des messages codés » est le premier document connu sur l'analyse de fréquence, qui a suscité à l'époque un enthousiasme de recherche généralisé dans la communauté scientifique. Au fil du temps, cette technologie s’est rapidement répandue en Europe et, à la Renaissance, un cadre théorique complet et un manuel pratique avaient été formés. En 1474, Cicco Simonetta d'Italie écrivit un manuel sur le décryptage latin et italien, qui fournit une base théorique aux cryptographes ultérieurs.
Au cours des siècles suivants, d’innombrables techniques cryptographiques ont été influencées par l’analyse de fréquence, qui est devenue un outil important en cryptographie.
Cependant, avec le développement de la technologie cryptographique, les cryptographes ont commencé à développer des alternatives plus complexes, telles que la substitution d'homophones et la substitution polyalphabétique. Bien que ces technologies améliorent la sécurité du chiffrement, elles compliquent également le processus de déchiffrement. De plus, les machines à rotor du début du XXe siècle, comme la machine Enigma, étaient presque totalement résistantes au craquage par analyse de fréquence, et le décodage de ces techniques de cryptage complexes nécessiterait des techniques d'analyse plus avancées et plus complètes.
De nos jours, avec le développement rapide de la technologie informatique, le processus d'analyse de fréquence est devenu plus efficace et les ordinateurs peuvent effectuer des opérations qui nécessitaient auparavant beaucoup de main-d'œuvre en quelques secondes. Cela rend la cryptographie classique presque inutile pour la protection des données modernes. Cependant, le principe de l’analyse de fréquence continue d’inspirer la nouvelle génération de technologie cryptographique, favorisant le progrès et le développement de la cryptographie.
Cette innovation des savants arabes a-t-elle réellement changé notre compréhension et notre application de la cryptographie ? Cela signifie-t-il que la sagesse ancienne peut encore démontrer son étonnante durabilité et son efficacité face aux défis de la technologie moderne ?
