Şifre kırma geleneğinin mucidi El-Kindî ve kriptografi teknikleri

Çok gizli bilgilerin iletilmesi oldukça tehlikeli ve riskli bir iştir. Bu sebeple önemli bilgilerin yanlış ellere geçmesini önlemek amacıyla mesajların yalnızca gerekli bilgiye sahip kişilerce okunabilmesi için mesaj karıştırma, maskeleme veya şifreleme teknikleri kullanılır. Kriptografi olarak bilinen bu işlemde mesajın karıştırılmasına şifreleme, çözülmesine ise şifre çözme denir. Mesajı alması istenen kişi haricindeki kişiler, mesajı anlayabilmek için kripto analiz tekniklerini kullanarak şifreyi çözmek zorundadır. Kur'an'daki Arapça yazılar üstünde çalışan dokuzuncu yüzyıl Bağdatlı âlim El-kindi, bazı harflerin diğerlerinden daha fazla kullanıldığını fark etti ve kriptografinin temellerini attı. El-Kindi, bu gözlemini geliştirerek, frekans analizi adını verdiği bir kod kırma yöntemi buldu. Bu kod türü, harflerin sembol veya diğer harflerle değiştirilmesiyle oluşuyordu. Kodu kıracak kişinin, yazılanı anlaması için hangi sembolün hangi harfi gösterdiğini, bulması gerekmekteydi. Şayet bu kod yöntemi kullanılarak İngilizce bir mesaj yazılsaydı, İngilizce 'de en fazla kullanılan harf 'e' olduğundan, en çok kullanılan sembol e harfine denk gelen sembol olurdu. Her ne kadar Kindî daha yüksek güvenlikli şifreleme ve şifre kırma sağlayan yöntemleri bin yüz yıl önce keşfetmiş olsa da, 'kripto analiz' kelimesi oldukça yeni bir kelime olup, ilk kez 1920 yılında William Friedman adında bir kişi tarafından kullanılmıştır. El- Kindi'nin 'Şifreli Mesajların Kırılması Hakkında' isimli eseri, diğer kültürlerdeki insanları yeni şifreleme metodları bulmak için motive etmiş ve modern şifrelemenin temellerini atmıştır. Bu eserin bir bölümünde sıklık analizi yöntemi açıklanır. Kindi, bir harfin yerine başka bir harf ya da sembol kullanılması durumunda yeni harfin eski harfin tüm özelliklerini devralacağını fark etmişti. Buna göre, görünen tüm 'a' harflerinin yerine 't' harfi, 'th' ikilisinin yerine de 'g' harfi koyulsa, bunlar yine de yerine geçtikleri harflerin özelliklerini taşıyacaktır. Yani 'athlete' kelimesi 'tglete' haline gelecektir. Bu durumda harfler değişse bile, harflerin tekrarlanma sıklığı gibi özellikleri değişmeden kalmaktadır. İngilizce diline baktığımızda 'e' harfinin en fazla kullanılan harf olduğunu ve tüm harflerin yüzde on üçünü oluşturduğunu görüyoruz. Bu durumda, 'e' harfinin yârine '#' sembolünü koyarsak, '#' sembolü en çok kullanılan sembol olacak, yani 'yeni' sembollerin yüzde on üçünü oluşturacaktır. Kriptoanalistler, bu bilgiden yola çıkarak '#' sembolünün 'e' harfini temsil ettiğini anlayabilmektedir. Sıklık analizi, temel yazı alfabesiyle oluşturulan klasik şifre ve kodların kırılmasında en temel araçtır. Bu yöntemin verimli kullanılabilmesi için, şifreyi çözmek isteyen kişinin şifreleme yapılan dilde lisan ve istatistik bilgisiyle problem çözme becerilerine sahip olması gerekir. Modern şifreleme yöntemleri çok daha karmaşık olmakla beraber, 2. Dünya Savaşı yıllarında İngiltere ve Amerika, önde gelen gazetelerde şifreli bulmacalar yayınlayarak bunları en hızlı çözen kişileri kriptoanalist olarak işe alıyordu. Kindî'nin 9. yüzyıla ait 'Şifreli Mesajların Kırılması Hakkında' eserinin elyazmasından... 'Hangi dilde yazıldığı bilinen şifreli mesajları çözmek için aynı dilde yazılmış bir sayfayı dolduracak uzunlukta farklı bir düz yazı bulmak ve bu yazıda her bir harfin kaç kere geçtiğini saymak gerekir. En çok geçen harfe birinci, en çok geçen ikinci harfe ikinci ve en çok geçen üçüncü harfe üçüncü diye örnek metindeki bütün harfler tamamlanana kadar devam ederiz... Daha sonra çözmek istediğimiz şifrelenmiş metne bakarak bundaki sembolleri de aynı şekilde sınıflandırırız. En çok geçen sembolü bulup bunun yerine örnek metinde belirlediğimiz birinci harfi koyarız; en çok geçen ikinci sembolün yerine örnek metinde belirlediğimiz ikinci harfi koyarız ve çözmek istediğimiz metindeki tüm harfler tamamlanana kadar böylece devam ederiz.' Yunanlılar, M.Ö 6. yüzyılda mesajları şifrelemek için basit olduğu kadar dâhice olan bir cihaz gelişirdi. Skytale adı verilen sabit genişlikte bir sopa kullanan Yunanlılar, bu sopanın üzerine uzun bir kâğıt parçasını sarıyor, bu şekilde ortaya çıkan kâğıt yüzeye yatay olarak yazı yazıyordu. Daha sonra açılarak alıcıya gönderilen bu kâğıt, alıcının elinde aynı genişlikte bir skytale varsa tekrar sararak okunabilmekteydi. Sopa daha geniş ya da daha darsa mesaj okunamıyordu. Frekans analizi, harf şeklindeki alfabeleri kullanan ikame şifreleme yöntemlerini kırmak için en sık kullanılan yöntem oldu. El-Kindi'nin çalışmasından önce, çoğu insan ikâme şifrelerinin kırılamayacağını düşünüyordu. Yirminci yüzyılda El-Kindi'nin başlattığı, kodlar ve şifreler üzerine çalışmaya, kripto analiz dendi. En ünlü şifreleme hikâyelerinden biri İkinci Dünya Savaşı sırasında yaşandı. Almanlar tarafından Enigma adı verilen daktiloya benzer cihazla şifrelendikten sonra radyoda yayınlanan askeri mesajlar, Şifre Bürosu'ndan yetenekli Polonyalı şifreciler ve Bletchley Park'tan İngiliz şifreciler tarafından çözüldü. Bu hikâye, Enigma adlı filmin senaryosuna da konu oldu. İkinci Dünya Savaşı'nda Alman ordusunun kullandığı, daktilo benzeri şifreleme makinesi olan Enigma'nın yazdıklarını çözmek için kripto analiz kullanıldı. Almanların Enigma ile yolladıkları gizli mesajlar, Polonyalı ve İngiliz şifreciler tarafından çözüldü. Gazeteci Simon Singh,1999 yılında yayınladığı Kod Kitabı'nda, El-Kindî'yi ilk şifre kırma metodunun kâşifi olarak gösterdi. 'Bir toplumda kripto analizin doğabilmesi için üç farklı alanda yüksek standartların yakalanması şarttır: Dilbilim, istatistik ve matematik. Bu şartların oluştuğu bir dönemde yaşayan Kindî, bu üç alanda ve daha nice alanlarda uzmanlaşmıştır.' İngiliz matematikçi ve bilgisayar bilimcisi, II. Dünya Savaşı'nın seyrini değiştiren, Avrupa'yı sürekli Nazi işgalinden koruyan 20'nci yüzyıl dâhisi Alan Mathison Turing, geliştirmiş olduğu testlerle birlikte makinelerin ve bilgisayarların düşünme yetisine sahip olup olamayacakları konusunda kriterler öne sürdü. Bugün hepimizin büyük meblağlar harcayarak sahip olduğu bilgisayarların ve yapay zekânın temellerini atan Turing'in fikirleri, ölümünün ardından da nanoteknolojiden moleküler biyolojiye ve matematiğe kadar her alanda kullanılmaya devam etti. Üstün bir dereceyle diploma alan Turing, merkezi limit teoremi tezi ile kolejde akademik üye seçildi. İleriki yıllarda Princeton Üniversitesi'nde de çalışan ve buradan 'Felsefe Doktoru' unvanını alan Turing, daha sonra Cambridge'ye dönerek matematik ve kriptoloji alanında çalışmalarına devam etti. İkinci Dünya Savaşı'na da etkisi ve katkısı olan Alan Turing, Alman şifrelerini kırmak için çalışmış, Polonya Şifre Bürosu ve İngiliz Hükümet Kod ve Şifre Okulu'nda görev almıştı. II. Dünya Savaşı'nın göbeğindeki İngiltere'de kriptoloji ekibindeydi. Almanlar tarafından gizli mesajların şifrelenmesi ve tekrar çözülmesi amacı ile kullanılan bir şifre makinesi olan Enigma makinesinin çözümünde çalışan Alan Turing'in İkinci Dünya Savaşı'nda Almanya'nın çözülmesinde büyük etkisi vardır. Onun üstün zekâsı, Alman hükümeti tarafından savaş sırasındaki haberleşme şifrelerini (enigma) kırmaya yetiyordu. Turing, bir süreliğine Alman deniz kuvvetlerine ait şifrelerin kırılımı için çalışan kriptoanaliz ekibinin başına getirilmişti. Bu görevdeyken, Alman şifrelerini kırmak için farklı yöntemler geliştirdi ve Enigma cihazı tarafından üretilen şifreleri kırmaya yarayan Bombe isimli bir elektromekanik makinayı kurdu. Bombe cihazları, Nazileri şifreli mesajlarını deşifre ederek müttefik devletlere Nazi Almanya'sı karşısında çok büyük bir avantaj sağlamıştı. Öyle ki Turing sayesinde pek çok kişinin hayatı kurtulmuştu ve savaşın seyri Nazilerin aleyhine dönmüştü.