1542 tarihli bir papalık şifresi, simüle edilmiş tavlama ve karakter düzeyinde bir dil modeline yenik düştü

1542'de kesintisiz bir rakam akışı olarak şifrelenmiş bir papalık mektubu çözüldü. Simonklee.dk'de yayımlanan ve Hacker News ana sayfasında öne çıkan bir yazıya göre metin, simüle edilmiş tavlama ile karakter düzeyinde bir dil modelinin birleştirilmesiyle kurtarıldı ve yıllardır bir herkese açık meydan okuma sitesinde çözülmemiş olarak duran bir bilmece kapatıldı.

Rakamlarla yazılmış bir papalık mektubu

Mektup, Nisan 1542'de Roma'dan yola çıkarak İspanya'daki V. Charles'ın sarayına gitti. Göndereni, III. Papa Paulus'un torunu ve yirmi bir yaşında papalık sekreterliğinin başındaki Kardinal Alessandro Farnese'ydi; alıcısı ise Tropea piskoposu ve Papa'nın İmparator nezdindeki büyükelçisi Giovanni Poggio. Çerçeve sayfalar düz İtalyanca, ama İmparator ile Fransa arasındaki o sırada masada olan barışa değinen asıl içerik, ilk sayfanın ortasından başlayıp tek bir net ara bölümle neredeyse sona kadar süren rakamlarla taşınıyor. Belge, Vatikan Apostolik Arşivi'nde Segr. Stato, Spagna 1A numarasıyla tutuluyor ve fotoğraflarına DECODE kaydı 92 üzerinden erişilebiliyor.

EHum adıyla anılan bir gönüllünün Ocak 2016'da yaptığı herkese açık bir transkripsiyon, hiçbir yerde kelime ayrımı olmaksızın 6.577 şifre rakamı konumu kaydediyor; bunların 44'ü okunamıyor. Temmuz 2019'da George Lasry, metni MysteryTwister'daki Vatican Challenge kapsamına aldı. Lasry, Beáta Megyesi ve Nils Kopal'ın 2020'deki çalışması metni hâlâ çözülmemiş olarak listeliyordu: aynı ciltteki komşu bir belgeyi Aloys Meister'ın 1906 tarihli papalık kriptografisi incelemesinde basılmış bir Poggio anahtarıyla eşleştirmeye çalışmışlar, başarısız olmuşlar ve bu mektubun farklı bir anahtar kullandığı sonucuna varmışlardı. Yazıya göre 16 Eylül 2026 itibarıyla meydan okuma sayfası sıfır çözüm gösteriyordu.

Sayımların gösterdiği

Herhangi bir anahtar bilinmeden basit istatistikler şifrenin tasarımını daralttı. 7 rakamı transkripsiyonun yüzde 17,5'ini oluştururken 1 yalnızca yüzde 3,1'ini. 80, 57, 27, 03 ve 73 gibi birkaç çift, her biri yüzlerce kez görünüyor; bu, rastlantının çok üzerinde. İkili rakamlar neredeyse yok: 00, bağımsız rakamların vereceği kabaca 117'nin karşısında yalnızca altı kez geçiyor. Rakamlar ayrıca 4-5-6-8 ve 0-1-2-7-9 olmak üzere iki grup arasında, ünsüz ve ünlülerin sırayla gelmesine uygun bir ritimle dönüşümlü; 73'ten sonra gelen rakam yüzde 93 oranında ilk gruba düşüyor.

1540'ların papalık şanseriyesinde birkaç anahtar tasarımı dolaşımdaydı ve yazıya göre bunlarla yapılan ilk denemeler okunabilir bir İtalyanca üretmedi. Uyan tasarım, Meister'ın derlemesindeki en basit olanı: her harfin yalnızca bir, bir ya da iki rakam uzunluğunda kodu var, hiçbir anlam ifade etmeyen null'lar yanında yer alıyor ve kodları okuyucu bağlama göre ayırıyor. Belirsizlik gerçek. Kurtarılan anahtar altında 73, d harfidir; ama aynı rakamlar tek tek okunduğunda n m'dir.

Anahtar ve sınırların birlikte kırılması

Saldırı, anahtarı ve kod sınırlarını aynı anda aradı. Yazının başlığında adı geçen simüle edilmiş tavlama olan dış arama, hangi kodların hangi harflere atandığını sürekli yeniden düzenledi. Her aday anahtar için içteki bir çözücü, rakamları soldan sağa yürüyerek birkaç kısmi okumayı canlı tuttu. Her durum bir konumu, yayımlanan son dört simgeyi ve biriken bir puanı kaydeder; aynı konuma aynı bağlamla ulaşan iki yoldan yalnızca daha iyi puanlı olan hayatta kalır.

Okumalar, her harfin olasılığını önceki dört harften tahmin eden bir five-gram karakter modeliyle değerlendirildi. Model, ağırlıklı olarak Wikisource'tan Machiavelli, Castiglione ve Vasari olmak üzere yaklaşık 4,9 milyon harf üzerinde, ayrıca Farnese sekreterliğini de içeren 1541-44 nuncio yazışmalarının basılı bir derlemesinin OCR'ından gelen yaklaşık 720.000 harfle eğitildi. Normalizasyon seçimleri — v'yi u'ya katmak, h'yi silmek ve ikili harfleri tek harfe indirmek — katibin alışkanlıklarına uyuyordu: düz metin tute, esendo ve facia yazıyor ve anahtar u ile v için tek bir kod taşıyor, h için hiç taşımıyor. Sayımlar, daha kısa bağlamlı tahminlerle harmanlandı ki tanıdık olmayan isimler elenmek yerine cezalandırılsın.

Sonuç İtalyanca olarak okunuyor. İlk on rakam, aradaki 9 hiçbir şey ifade etmeyen bir null olmak üzere, dopo la, yani "...dan sonra" ifadesine çözülüyor.

Neden önemli

Bu, modern otomatik kriptanalizin standart araç takımının — anahtarlar üzerinde stokastik arama artı aday çözümlerin n-gram puanlaması — bir şifre kelime bölünmesi ve değişken uzunlukta kodlar sunmadığında, yani sabit uzunluklu ikameye göre daha zor bir çözme problemi olduğunda bile işe yaradığının kompakt bir gösterimi. Arşivler benzer şekilde mühürlenmiş erken modern döneme ait diplomatik yazışmaların büyük hacimlerini barındırıyor ve DECODE ile MysteryTwister gibi projeler bu birikmişi paylaşılan, ele alınabilir bulmacalara dönüştürüyor. Her çözüm, uykuda duran el yazması malzemeyi okunabilir tarihe çeviriyor; bu çözüm ayrıca her şeyin ne kadarın herkese açık altyapıya bağlı olduğunu gösteriyor: bir gönüllünün altı buçuk saatlik transkripsiyonu ve sayısallaştırılmış fotoğraflar, algoritmanın ihtiyaç duyduğu ham maddeydi.