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La misteriosa arte della crittografia: come hanno fatto gli studiosi arabi a scoprire i segreti dei cifrari nel IX secolo?
Nel mondo arabo del IX secolo, mentre la scienza e l'arte erano in ascesa, un erudito versatile di nome al-Kindi fu il primo a introdurre un nuovo campo, la crittografia. Scrisse il Manoscritto sulla decodifica dei messaggi cifrati, un'opera che segnò la nascita della crittografia moderna, in particolare per la riorganizzazione della crittoanalisi. Il lavoro di Al-Kindi non si limitò a riassumere le conoscenze esistenti, ma introdusse anche il concetto di analisi di frequenza, una tecnica utilizzata ancora oggi per decifrare i codici classici.
L'analisi di frequenza è un metodo per comprendere e decifrare i messaggi criptati, basato sullo studio della frequenza con cui lettere o gruppi di lettere compaiono nel testo cifrato.
La base dell'analisi di frequenza è che la frequenza di occorrenza di determinate lettere o gruppi di lettere in ogni lingua mostra una certa regolarità. Ad esempio, in inglese le lettere più comuni sono E, T, A e O, mentre Z, Q, X e J sono relativamente rare. Pertanto, i crittografi possono dedurre le lettere corrispondenti del testo in chiaro contando la frequenza con cui compaiono nel testo cifrato. All'epoca di al-Kindi, questa tecnica era un mezzo efficace per decifrare i messaggi criptati, soprattutto nei cifrari a sostituzione semplice.
Applicazione dell'analisi di frequenza nei cifrari a sostituzione semplice
In un cifrario a sostituzione semplice, ogni lettera del testo in chiaro viene sostituita con un'altra lettera e questa sostituzione è coerente per ogni lettera. Ad esempio, se tutte le E vengono trasformate in X, allora le X che compaiono frequentemente nel testo cifrato potrebbero rappresentare delle E. In generale, i crittografi devono prima calcolare la frequenza delle lettere nel testo cifrato e poi mapparle in base alle lettere del testo in chiaro ipotizzate. In generale, X compare più spesso di altre lettere, il che suggerisce che potrebbe corrispondere alla e nel testo in chiaro, ed è meno probabile che si tratti delle lettere meno comuni Z o Q.
I semplici cifrari a sostituzione possono essere decifrati utilizzando l'analisi di frequenza, in cui le combinazioni comuni di lettere rivelano la struttura del cifrario.
Un'analisi più approfondita potrebbe anche considerare la frequenza delle coppie di lettere (bigrammi) e delle combinazioni di tre lettere (traslitterazioni). Ad esempio, in inglese le lettere Q e U appaiono spesso insieme, anche se la lettera Q da sola è rara. Caratteristiche così simili diedero origine a ulteriori prove e speculazioni nell'analisi delle frequenze condotta da Al-Kindi in quel periodo.
Analisi di casi specifici
Supponiamo che un'analista di nome Eve intercetti un testo cifrato e sappia che il testo cifrato è crittografato utilizzando un semplice cifrario a sostituzione. Eve è riuscita a identificare facilmente che la lettera I era la più comune, XL era la combinazione di lettere più comune e XLI era la combinazione di tre lettere più comune, contando le frequenze delle lettere nel testo cifrato. Ciò suggerisce fortemente che X corrisponda alla lettera t, L alla lettera h e I alla lettera e.
Basandosi unicamente sulla frequenza con cui apparivano le lettere, Eva fu in grado di dedurre gradualmente il contenuto nascosto nell'intero testo cifrato.
Man mano che le speculazioni proseguono, Eva riesce a pronunciare altre parole. Ad esempio, "Rtate" potrebbe essere "state", il che la porterebbe a dedurre che R corrisponde alla lettera s. Mettendo insieme i pezzi in questo modo, potrebbe alla fine riuscire a decifrare l'intero testo cifrato e a coglierne il succo. Questo processo richiede non solo abilità, ma anche pazienza e una profonda intuizione.
Storia e applicazioni
Il "Manoscritto sulla decodifica dei messaggi codificati" è il primo documento noto sull'analisi delle frequenze, che suscitò un vasto entusiasmo per la ricerca nella comunità scientifica dell'epoca. Nel corso del tempo questa tecnologia si diffuse rapidamente in Europa e, durante il Rinascimento, era stato elaborato un quadro teorico completo e un manuale pratico. Nel 1474, l'italiano Cicco Simonetta scrisse un manuale sulla decifrazione del latino e dell'italiano, che fornì una base teorica per i crittografi successivi.
Nei secoli successivi, innumerevoli tecniche crittografiche furono influenzate dall'analisi di frequenza, che divenne uno strumento importante nella crittografia.
Tuttavia, con lo sviluppo della tecnologia crittografica, i crittografi hanno iniziato a sviluppare alternative più complesse, come la sostituzione omofonica e la sostituzione polialfabetica. Sebbene queste tecnologie migliorino la sicurezza della crittografia, rendono anche il processo di decifrazione più macchinoso. Inoltre, le macchine a rotore dei primi anni del XX secolo, come la macchina Enigma, erano quasi completamente resistenti alla decifrazione mediante analisi di frequenza; la decodifica di queste complesse tecniche di crittografia avrebbe richiesto tecniche di analisi più avanzate e complete.
Oggigiorno, grazie al rapido sviluppo della tecnologia informatica, il processo di analisi delle frequenze è diventato più efficiente e i computer possono completare operazioni che in precedenza richiedevano molta manodopera in pochi secondi. Ciò rende la crittografia classica pressoché inutile per la moderna protezione dei dati. Tuttavia, il principio dell'analisi di frequenza continua a ispirare la nuova generazione di tecnologie crittografiche, promuovendo il progresso e lo sviluppo della crittografia.
Questa innovazione degli studiosi arabi ha davvero cambiato la nostra comprensione e applicazione della crittografia? Ciò significa che la saggezza antica può ancora dimostrare la sua straordinaria durata ed efficacia di fronte alle sfide della tecnologia moderna?
