- Identifier les 26 disques et le rôle de leurs alphabets désordonnés.
- Suivre le chiffrement et le déchiffrement d'un message pas à pas.
- Distinguer l'ordre secret des disques du choix d'une ligne chiffrée.
- Situer Jefferson, Bazeries et le M-94 sans les confondre.
cylindre de Jefferson
Le cylindre de Jefferson est un dispositif de chiffrement polyalphabétique formé de 26 disques rotatifs sur un même axe, chacun portant l'alphabet dans un ordre différent. Pour chiffrer, on aligne le texte clair sur une ligne puis on transmet une autre ligne visible. Le destinataire retrouve le message en alignant la ligne reçue sur un cylindre identique dont les disques sont placés dans le même ordre secret.
Sommaire
Ce que vous allez apprendre
En clair
Imaginez 26 roues montées côte à côte sur un même axe. Chaque roue porte l'alphabet, mais les lettres n'y suivent pas le même ordre. En tournant les roues, l'expéditeur fait apparaître son message sur une ligne. Une autre ligne du cylindre devient le message chiffré.
Le destinataire possède le même appareil, avec les disques rangés dans le même ordre secret. Il reproduit la ligne reçue, puis cherche parmi les autres lignes celle qui forme un texte intelligible.
Définition
Le cylindre de Jefferson est un appareil mécanique de chiffrement polyalphabétique. Il réunit 26 disques rotatifs sur un axe commun. Chaque disque porte les 26 lettres de l'alphabet dans un ordre qui lui est propre. L'information secrète n'est donc pas un simple décalage de lettres : c'est l'ordre dans lequel les 26 disques sont placés sur l'axe.
Pour chiffrer, l'expéditeur tourne les disques jusqu'à lire le texte clair sur une même ligne, puis choisit une autre ligne visible comme texte chiffré. Pour déchiffrer, le destinataire doit posséder un cylindre identique et conserver exactement le même ordre des disques. Il aligne la ligne chiffrée reçue et repère la ligne intelligible.
Si les 26 disques sont tous distingués, leur ordre peut être choisi de 26! façons. La factorielle 26 est le produit des entiers de 1 à 26 : , soit un peu plus de 4 × 1026 arrangements. Ce dénombrement décrit les ordres possibles des disques ; le fonctionnement exige que les deux correspondants aient choisi le même.
Un exemple, pas à pas
Deux correspondants disposent de cylindres identiques. Leurs 26 disques sont montés dans le même ordre secret. Ils veulent transmettre le mot « SECRET » et conviennent d'utiliser les six premiers disques pour cet exemple.
1. L'expéditeur tourne le premier disque jusqu'à placer S sur la ligne de lecture. Il place ensuite E, C, R, E et T sur cette même ligne avec les cinq disques suivants.
2. Pour rendre le calcul contrôlable, fixons comme ligne chiffrée celle située cinq crans après la ligne claire. Sur les six disques de cet exemple, les correspondances utiles sont : disque 1, S donne Q ; disque 2, E donne X ; disque 3, C donne M ; disque 4, R donne B ; disque 5, E donne J ; disque 6, T donne L. L'expéditeur lit donc « QXMBJL » sur cette ligne et transmet ces six lettres.
3. Le destinataire aligne « QXMBJL » sur une ligne de son cylindre. Avec les mêmes disques dans le même ordre, il lit cinq crans dans le sens opposé : Q redonne S, X redonne E, M redonne C, B redonne R, J redonne E et L redonne T. La ligne retrouvée porte bien « SECRET ».
Le contrôle est matériel : après l'alignement du texte reçu, le mot attendu doit être lisible sur une seule ligne. Un disque placé au mauvais rang perturbe la correspondance globale, même si certaines lettres peuvent ponctuellement rester inchangées.
En pratique
Pour chiffrer un texte, on commence par vérifier l'ordre secret des disques. On aligne ensuite le texte clair sur une ligne et l'on copie une autre ligne visible, sans transmettre la ligne claire.
Pour déchiffrer, on utilise un cylindre identique plutôt qu'un arrangement seulement ressemblant. La condition observable est stricte : les mêmes disques doivent occuper les mêmes positions chez les deux correspondants.
Comme objet historique, le cylindre rend visible la différence entre le message, les alphabets inscrits et la clé. Tourner un disque agit sur une lettre ; permuter les disques change la clé elle-même.
À ne pas confondre
Le cylindre de Jefferson et le dispositif de Bazeries. La source les relie par le même principe, mais pas par une transmission directe : Étienne Bazeries réinventa indépendamment le système en 1891. L'attribution et la date permettent donc de les distinguer.
Le cylindre de Jefferson et le M-94. Le M-94, également désigné CSP-488, est un dispositif analogue développé par l'armée américaine dans les années 1920. Cette désignation ne renomme pas l'appareil abandonné par Jefferson en 1802.
Limites et pièges
Un ordre différent perturbe la lecture prévue. Même si les deux appareils possèdent les mêmes 26 disques, une seule permutation différente suffit à déplacer au moins deux alphabets. Elle modifie la correspondance globale, même si certaines lettres d'un message peuvent ponctuellement rester inchangées. Il faut rétablir exactement l'ordre secret partagé avant de déchiffrer.
26! compte des arrangements, pas des lignes chiffrées. Le nombre supérieur à 4 × 1026 vient des permutations des 26 disques. Pour un arrangement fixé, l'expéditeur choisit une autre ligne visible ; ces deux choix ne doivent pas être confondus.
L'intelligibilité sert de repère. Après avoir aligné la ligne reçue, le destinataire cherche celle qui forme un texte intelligible. Si aucune ligne ne convient, il faut contrôler la copie du message et l'ordre des disques plutôt que choisir arbitrairement des lettres.
Une filiation historique n'est pas une identité matérielle. Le système de Bazeries est une réinvention indépendante et le CSP-488 ou M-94 est seulement décrit comme analogue. Il faut conserver ces nuances lorsqu'on retrace l'histoire du mécanisme.
Pour aller plus loin
Le nombre d'ordres possibles conduit à un problème de dénombrement : ranger 26 disques distingués revient à choisir successivement une place parmi 26, puis 25, jusqu'à la dernière. Le produit obtenu est 26!, soit exactement 403 291 461 126 605 635 584 000 000 arrangements.
Le mécanisme montre aussi comment une clé peut être portée par l'organisation physique d'un objet. Les lettres gravées restent visibles ; c'est leur association, déterminée par la position des disques, qui change lorsque l'ordre secret change.
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