Disco cifrante

Il disco cifrante è formato da due corone di lettere, una fissa e una che gira su un perno comune. Ogni posizione della corona interna dà un diverso alfabeto di sostituzione, così chi scrive può cambiare alfabeto a metà del messaggio. Leon Battista Alberti descrisse il dispositivo a Roma nel 1466–1467.

Che cos’è

Un disco cifrante sostituisce ogni lettera di un messaggio con un’altra. È composto da due dischi di grandezza diversa, sovrapposti e tenuti da un perno che passa per i loro centri. Il bordo di ciascun disco è diviso nello stesso numero di caselle, così che ogni casella del disco grande sta di fronte a una casella del piccolo. Il disco grande porta l’alfabeto in chiaro nell’ordine consueto. Il piccolo porta l’alfabeto cifrato in ordine mescolato e gira sul perno.

In ogni posizione, a ciascuna lettera in chiaro corrisponde una sola lettera cifrata, e quella posizione forma un alfabeto di sostituzione completo. Girando il disco piccolo di una casella si ottiene un nuovo alfabeto, perciò un disco di 24 caselle ne contiene 24. Mittente e destinatario devono avere dischi identici e accordarsi su come regolarli. Alberti ricavava i suoi dischi da una lamina di metallo; quelli successivi furono spesso di cartone o di carta. Una griglia rotante sposta le lettere di un messaggio, mentre un disco cambia le lettere stesse.

Come funziona

Il disco di Alberti aveva 24 caselle su ogni corona. La corona fissa portava 20 lettere maiuscole in ordine alfabetico, senza H, K, J, U, W e Y, seguite dai numeri da 1 a 4. La corona mobile portava 24 lettere minuscole disposte a caso, tra cui h, k, y e il segno &. I due corrispondenti stabilivano una lettera della corona mobile come indice, per esempio la k.

Girando il disco piccolo sul suo perno, l’indice va sotto un’altra maiuscola.

Per cominciare, il mittente girava il disco fino a portare la k sotto una maiuscola scelta, poniamo la B, e scriveva quella B come primo segno del messaggio. Poi cercava ogni lettera in chiaro sulla corona esterna e la sostituiva con la minuscola sottostante. Dopo alcune parole portava la k sotto un’altra maiuscola, per esempio la R, scriveva la R nel testo e proseguiva con il nuovo alfabeto. Il destinatario regolava un disco identico nello stesso modo a ogni maiuscola incontrata e risaliva da ogni minuscola alla maiuscola posta sopra.

Cambiare alfabeto nasconde la frequenza delle lettere. Con un solo alfabeto, la lettera più comune della lingua dà sempre la stessa lettera cifrata, e un lettore paziente può contare e indovinare. Con più alfabeti, una stessa lettera in chiaro diventa diverse lettere cifrate, e una stessa lettera cifrata vale per diverse lettere in chiaro.

I numeri avevano due usi. Nell’esempio di Alberti, le lettere cifrate che corrispondevano ai numeri erano nulle, sparse nel testo per spezzare le parole. I numeri servivano anche a scrivere un codice: gruppi di due, tre o quattro delle cifre da 1 a 4, in tutto 336 gruppi, ciascuno dei quali indicava una frase concordata in anticipo. Ogni cifra veniva sostituita dalla minuscola che le stava di fronte. Poiché la corona mobile non porta numeri, i gruppi del codice sembravano lettere cifrate come tutte le altre.

Come si fa

Un compasso, un goniometro e un fermacampione bastano per fare un disco funzionante.

Tracciate con il compasso due cerchi su un cartone rigido, uno di 12 cm di diametro e uno di 10 cm. All’interno di ciascuno tracciate un secondo cerchio a circa 2 cm dal bordo, per delimitare la corona delle caselle. Con un goniometro dividete entrambe le corone in 24 caselle tirando una linea dal centro ogni 15 gradi. Ai tempi di Alberti la I e la J, come la U e la V, si scrivevano come un’unica lettera; facendo lo stesso restano 24 lettere, una per casella. Scrivetele in ordine alfabetico intorno al disco grande.

Per il disco piccolo scrivete le stesse 24 lettere su bigliettini, agitateli in un bicchiere ed estraeteli uno alla volta, segnando ogni lettera nella casella successiva. Preparate una seconda coppia di dischi per il vostro corrispondente e ricopiate esattamente l’ordine mescolato. Segnate una casella di ogni disco piccolo con una stellina: è l’indice.

Ritagliate i dischi, appoggiate il piccolo sul grande e infilate un fermacampione di ottone attraverso i due centri. Girate il disco piccolo e controllate che le linee delle due corone combacino lungo tutto il giro. Concordate con il corrispondente la maiuscola di partenza e ogni quanto si girerà il disco. Tagliate su un piano di lavoro, con la lama che si allontana dalle dita, e fate attenzione alla punta del compasso. Un disco di questo tipo illustra un metodo storico e oggi non protegge davvero un messaggio riservato.

Storia ed evoluzione

Leon Battista Alberti, umanista e architetto legato alla corte pontificia a Roma, descrisse il disco in un breve trattato latino noto come De componendis cifris. Lo scrisse dopo una conversazione sulle cifre con Leonardo Dati, segretario del papa, tra il 1466 e l’agosto 1467. Il trattato circolò manoscritto e non fu stampato nel Quattrocento. Non si conosce alcun disco cifrante più antico. Lo storico David Kahn ha ipotizzato che Alberti abbia preso l’idea delle corone di lettere rotanti dai dischi combinatori del filosofo duecentesco Raimondo Lullo, che univano concetti e non nascondevano alcun testo.

Una volvella di carta cucita sulla pagina di un libro di cifre del Cinquecento.

In seguito i libri a stampa sulla scrittura segreta offrirono ai lettori dischi di carta, detti volvelle. Il disco veniva ritagliato e fissato alla pagina con un filo, in modo che girasse dentro una corona stampata sulla pagina stessa. Il libro di Giambattista della Porta sulle cifre, nell’edizione londinese del 1591, ne contiene tre. Ogni esemplare doveva essere completato a mano, e alcuni proprietari non ritagliarono mai i dischi.

Durante la guerra di secessione americana, le stazioni di segnalazione dell’Unione usavano dischi di ottone o di cartone ideati dal chirurgo militare Albert J. Myer. Un disco portava lettere e l’altro combinazioni di numeri, che i segnalatori trasmettevano agitando bandiere, così che una lettera A poteva partire come 81. Bastava girare il disco per cambiare il codice.

Nell’Ottocento crittoanalisti come Friedrich Kasiski e Auguste Kerckhoffs pubblicarono metodi per risolvere le cifre i cui alfabeti ritornano secondo un ciclo fisso, come accade quando un disco viene girato seguendo una chiave breve e ripetuta. Nel Novecento, dischi cablati fatti girare da una macchina dopo ogni lettera portarono il principio molto più lontano nella macchina cifrante a rotori.