Disco di Leon Battista Alberti
Leon Battista (1404) fu innanzitutto un crittoanalista. Scoprì che le frequenze delle lettere nei testi seguono certe regole. Lavorando su testi latini scoprì ad esempio che su 300 vocali si hanno 400 consonanti, oppure che se una parola finisce con una consonante, l'ultima lettera deve essere per forza una c,s,t o x. Osservò se in un testo si incontravano più di 20 simboli diversi, si doveva essere in presenza di crittografia che utilizzava codici privi di significato utilizzati come disturbo, oppure si stava usando crittografia omofona, ovvero un sistema crittografico che associa alla stessa lettera più simboli.
In base alle sue deduzioni e scoperte sui punti deboli della crittografia dell'epoca, inventò forse il primo sistema polialfabetico.
Non esistendo i computers, si servì di un disco di 2 dischi di rame, uno più piccolo dell'altro, collegati al centro e liberi di ruotare indipendentemente.
Sul disco più esterno erano riportate tutte le lettere dell'alfabeto ad esclusione di H,Y e K. Erano invece aggiunte le cifre 1, 2, 3 e 4 (per ragioni particolari che vedremo in seguito).
Sul disco interno erano invece presenti tutte le lettere dell'alfabeto più "et", in ordine casuale.
Mittente e destinatario avevano entrambi la stessa macchinetta. Entrambi concordavano una lettera che sarebbe stata la chiave di partenza. Per crittare il messaggio, il mittente iniziava ruotando il disco interno in maniera casuale. Iniziava quindi a scrivere il testo cifrato, riportando per prima cosa la lettera sul disco piccolo in corrispondenza della chiave concordata sul disco grande. Passava quindi ad eseguire la sostituzione del testo prelevando i caratteri sul disco più piccolo in corrispondenza dei caratteri da cifrare sul disco più grande. Terminata la prima parola, ruotava di nuovo in maniera casuale il disco interno ed iniziava a scrivere la nuova parola riportando nel cifrato la lettera sul disco piccolo in corrispondenza della chiave concordata sul disco grande, seguita dalla parola le cui lettere venivano ancora sostituite dalla corrispondenza tra disco grande e disco piccolo. In questo modo, ogni parola utilizzava un proprio alfabeto di sostituzione e con tale dispositivo ne erano a disposizione 24 (ecco perchè questo sistema è classificato tra i polialfabetici). In questo modo, Leon Battista riusciva ad impedire l'analisi statistica basata sulla frequenza delle lettere da lui stesso studiata.
Interessante notare come tale dispositivo venisse utilizzato anche come piccolo nomenclatore: Leon Battista aveva stabilito un codice formato da 336 valori, combinando 1,2,3,4 in gruppi di 2, 3 e 4 cifre (11, 12, 13, 14, 21...111,112...1111,1112...). Grazie alle quattro cifre riportate nel disco più grande, era possibile cifrare il codice, rendendolo più sicuro, sebbene avesse già di per sé una certa sicurezza per l'epoca. Per cifrare tali numeri si utilizzava la stessa tecnica vista in precedenza.
Esempio d'uso.
Mettiamo di dover cifrare la frase "Messaggio da Leon".
Iniziamo convenendo una lettera che fa da riferimento, diciamo la C.
Ruotiamo a caso il disco interno e passiamo da questa posizione di riposo....
... a quest'altra situazione, con il disco interno posizionato come in figura qua sotto. Dato che il riferimento è la lettera C, iniziamo a scriver il messaggio indicando al destinatario come deve ruotare il suo disco interno. Per farlo iniziamo la parola cifrata con Y, e ne deriva:
Messaggio = YXHTTETSSRV
Nuova rotazione casuale e cifratura della seconda parola:
Da = CETQ
Nuova rotazione e cifratura:
Leon = DGZNF
Messaggio da Leon = YXHTTETSSRV CETQ DGZNF
Niente male come metodo, specie per quei tempi. L'unico neo consiste nel fatto che la sicurezza è affidata ad una chiave di cifratura di un solo carattere: possedendo un disco di Leon, sarebbe semplicissimo decifrare il messaggio anche senza sapere che la prima lettera di ogni parola è la chiave di cifratura, basterebbe provare per ogni parola le 24 posizioni del disco.