En criptografía , un cifrado musical es un algoritmo para el cifrado de un texto simple en símbolos o sonidos musicales. Los cifrados basados en música están relacionados con los criptogramas musicales , pero no son lo mismo . Estos últimos eran sistemas utilizados por los compositores para crear temas o motivos musicales para representar nombres basados en similitudes entre letras del alfabeto y nombres de notas musicales, como el motivo BACH , mientras que los cifrados musicales eran sistemas típicamente utilizados por los criptógrafos para ocultar o codificar mensajes por razones de secreto o espionaje.
Existen distintos tipos de cifrados musicales, que se distinguen por el método de cifrado y los símbolos musicales utilizados. En cuanto a los primeros, la mayoría son cifrados de sustitución simples con una correspondencia uno a uno entre letras individuales del alfabeto y una nota musical específica. También hay cifrados musicales históricos que utilizan sustitución homofónica (uno a muchos), sustitución polifónica (muchos a uno), símbolos de cifrado compuestos y/o claves de cifrado ; todos los cuales pueden hacer que el mensaje cifrado sea más difícil de descifrar. [1] En cuanto al tipo de símbolo utilizado para la sustitución, la mayoría de los cifrados musicales utilizan el tono de una nota musical como símbolo de cifrado principal. Dado que hay menos notas en una escala musical estándar (por ejemplo, siete para escalas diatónicas y doce para escalas cromáticas ) que letras del alfabeto, los criptógrafos a menudo combinaban el nombre de la nota con características adicionales (como registro de octava , duración rítmica o clave ) para crear un conjunto completo de símbolos de cifrado que coincidan con cada letra. Sin embargo, hay algunos cifrados musicales que se basan exclusivamente en el ritmo en lugar del tono [2] o en nombres de grados de escala relativos en lugar de tonos absolutos. [3] [4] [5]
Los cifrados musicales suelen tener elementos criptográficos y esteganográficos. En pocas palabras, el cifrado consiste en codificar un mensaje para que sea ilegible; la esteganografía consiste en ocultar un mensaje para que nadie sepa que está ahí. La mayoría de los especialistas en cifrados musicales creían que cifrar el texto en símbolos musicales le proporcionaba una seguridad adicional porque, si se interceptaba, la mayoría de la gente ni siquiera sospecharía que la partitura contenía un mensaje. Sin embargo, como señala Francesco Lana de Terzi , esto no suele deberse a que la melodía cifrada resultante parezca una pieza musical normal, sino más bien a que muy poca gente sabe lo suficiente sobre música como para darse cuenta de que no lo es ("ma gl'intelligenti di musica sono poci"). [6] Un mensaje también puede ocultarse visualmente dentro de una página de música sin que sea realmente un cifrado musical. William F. Friedman incorporó un mensaje secreto basado en el cifrado de Francis Bacon en un arreglo de partitura de "My Old Kentucky Home" de Stephen Foster alterando visualmente la apariencia de las plicas de las notas . [7] Otra estrategia esteganográfica es cifrar musicalmente un texto simple, pero ocultar las notas portadoras del mensaje dentro de una partitura musical más grande que requiere algún marcador visual que las distinga de las notas de símbolo nulo sin significado (por ejemplo, la melodía cifrada está solo en la línea del tenor o solo en las notas con plicas apuntando hacia abajo). [8] [9]
Los cifrados musicales diatónicos utilizan únicamente los siete nombres de notas básicas de la escala diatónica: A, B, C, D, E, F y G. Si bien algunos sistemas reutilizan los mismos siete tonos para varias letras (por ejemplo, el tono A puede representar las letras A, H, Oo V), [10] la mayoría de los algoritmos combinan estos tonos con otros atributos musicales para lograr una correspondencia uno a uno. Quizás el cifrado musical más antiguo documentado se encuentra en un manuscrito de 1432 llamado "Los libritos de sermones de Fray Nicolás Felipe". El cifrado de Felipe utiliza solo cinco tonos, pero cada nota puede aparecer con una de cuatro duraciones rítmicas diferentes, lo que proporciona veinte símbolos distintos. [11] Un cifrado similar aparece en un manuscrito anónimo británico del siglo XV [12] así como en un tratado mucho más posterior de Giambattista della Porta . [13]
En ediciones del mismo tratado ( De Furtivis Literarum Notis ), Porta también presenta un cifrado más simple y mucho más conocido. El cifrado musical de Porta asigna las letras Aa M(omitiendo Jy K) a una escala ascendente de octava y media de notas enteras (semibreves); con el resto del alfabeto (omitiendo Vy W) a una escala descendente de blancas (blancas). [14] Dado que las secuencias alfabéticas y escalares están tan estrechamente sincronizadas entre sí, este no es un método de cifrado muy sólido, ni las melodías que produce son muy naturales. Sin embargo, se encuentran ligeras variaciones de este mismo método empleado a lo largo de los siglos XVII y XVIII por Daniel Schwenter (1602), [15] John Wilkins (1641), [16] Athanasius Kircher (1650), [17] Kaspar Schott (1655), [18] Philip Thicknesse (1722), [19] e incluso el Ministerio de Asuntos Exteriores británico (ca. 1750). [20]
Los cifrados musicales basados en la escala cromática proporcionan un conjunto más amplio de nombres de notas para que coincidan con las letras del alfabeto. La aplicación de sostenidos y bemoles a los siete tonos diatónicos produce veintiún símbolos de cifrado únicos. Dado que esto obviamente sigue siendo menos que un alfabeto estándar, los cifrados cromáticos también requieren un conjunto de letras reducido o características adicionales (por ejemplo, registro de octava o duración). La mayoría de los cifrados cromáticos fueron desarrollados por compositores en el siglo XX, cuando la música completamente cromática era más común. Una excepción notable es un cifrado atribuido al compositor Michael Haydn (hermano del más famoso Joseph Haydn ). [21] El algoritmo de Haydn es uno de los más completos con símbolos para treinta y una letras del alfabeto alemán , puntuaciones (usando signos de silencio ), paréntesis (usando claves ) y segmentación de palabras (usando barras de compás ). Sin embargo, debido a que muchos de los tonos son equivalentes enarmónicos , este cifrado solo se puede transmitir como esteganografía visual, no a través del sonido musical. Por ejemplo, las notas do sostenido y re bemol se escriben de forma diferente, pero suenan igual en un piano. Por tanto, si uno estuviera escuchando una melodía cifrada, no sería posible oír la diferencia entre las letras Ky L. Además, el propósito de este código claramente no era generar temas musicales que pudieran pasar por música normal. El uso de una escala cromática tan extrema produce melodías tremendamente disonantes y atonales que habrían sido obviamente atípicas para la época de Haydn.
Aunque los cifrados cromáticos no parecieron ser favorecidos por los criptógrafos, hay varios compositores del siglo XX que desarrollaron sistemas para usar en su propia música: Arthur Honegger , [22] Maurice Duruflé , [23] Norman Cazden , [24] Olivier Messiaen , [25] y Jacques Chailley . [26] Similar al cifrado de Haydn, la mayoría también hace coincidir el alfabeto secuencialmente en una escala cromática y se basan en el registro de octava para extenderse a veintiséis letras. Solo el de Messiaen parece haber sido construido cuidadosamente para cumplir con los objetivos estéticos del compositor. Aunque también utilizó diferentes registros de octava, las letras del alfabeto no están mapeadas en orden escalar y también tienen valores rítmicos distintos. Messiaen llamó a su alfabeto musical el lenguaje comunicable y lo usó para incrustar texto extramusical a lo largo de su obra para órgano Méditations sur le Mystère de la Sainte Trinité .
En un cifrado de sustitución compuesto, cada letra del texto simple se reemplaza por un bloque de múltiples símbolos de cifrado (por ejemplo, 'a' = EN o 'b' = WJU). De manera similar, existen cifrados musicales compuestos en los que cada letra está representada por un motivo musical con dos o más notas. En el caso del primero, los símbolos compuestos sirven para dificultar el análisis de frecuencia ; en el segundo, el objetivo es hacer que el resultado sea más musical. Por ejemplo, en 1804, Johann Bücking ideó un cifrado compuesto que genera composiciones musicales en forma de minueto en la tonalidad de sol mayor. [27] Cada letra del alfabeto se reemplaza por un compás musical que consiste en un motivo estilísticamente típico con tres a seis notas. Después de cifrar el texto simple, se añaden compases precompuestos adicionales al principio y al final para proporcionar un marco musical adecuado. Unos años antes, Wolfgang Amadeus Mozart parece haber empleado una técnica similar (con motivos musicales mucho más sofisticados), aunque probablemente concebida más como un juego de salón que como un código real. [28] [29] Dado que los símbolos compuestos son motivos musicalmente significativos, estos códigos también podrían considerarse similares a los códigos .
Friedrich von Öttingen-Wallerstein propuso un tipo diferente de cifrado musical compuesto basado en un cifrado cuadrado de Polibio . [30] Öttingen-Wallerstein utilizó una cuadrícula de 5x5 que contenía las letras del alfabeto (ocultas dentro de los nombres de los ángeles). En lugar de indexar las filas y columnas con números de coordenadas, utilizó las sílabas de solfeo Ut, Re, Mi Fa y Sol (es decir, los primeros cinco grados de una escala diatónica). Cada letra, por lo tanto, se convierte en un motivo melódico de dos notas. Este mismo cifrado aparece en los tratados de Gustavus Selenus (1624) [31] y Johann Balthasar Friderici (1665) [32] (pero sin crédito a la versión anterior de Öttingen-Wallerstein).
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Debido a que el cifrado de Öttingen-Wallerstein utiliza grados de escala relativos , en lugar de nombres de notas fijos, es efectivamente un cifrado polialfabético . El mismo mensaje cifrado podría transponerse a una clave musical diferente (con diferentes nombres de notas) y aún así conservar el mismo significado. La clave musical se convierte literalmente en una clave de cifrado (o criptovariable ), porque el receptor necesita esa información adicional para descifrar correctamente la melodía. Öttingen-Wallerstein insertó silencios como marcadores de clave de cifrado para indicar cuándo se necesitaba una nueva clave musical para descifrar el mensaje.
Francesco Lana de Terzi utilizó una criptovariable de cadena de texto más convencional para añadir seguridad a un cifrado musical muy sencillo "estilo Porta" (1670). [33] De manera similar a un cifrado Vigenère , una clave de cifrado de una sola letra cambia la posición del alfabeto de texto simple en relación con la secuencia de símbolos de cifrado musical; una palabra clave de varias letras cambia la escala musical para cada letra del texto en un ciclo repetitivo.
Un algoritmo de clave de cifrado más elaborado se encontró en un manuscrito anónimo en Port-Lesney, Francia, muy probablemente de mediados del siglo XVIII. [34] El llamado cifrado musical 'Port-Lesney' utiliza un dispositivo mecánico conocido como disco de cifrado Alberti [35] Hay dos discos giratorios: el disco exterior contiene dos anillos concéntricos (uno con firmas de tiempo y el otro con letras del alfabeto); el disco interior tiene un anillo de símbolos musicales compuestos y un pequeño círculo interior con tres signos de clave diferentes . Los discos se giran para alinear las letras del alfabeto con los símbolos musicales compuestos para cifrar el mensaje. Cuando la melodía se escribe en un pentagrama musical, la clave y la firma de tiempo correspondientes se agregan al principio para indicar la clave de cifrado (que el destinatario alinea en su disco para descifrar el mensaje). Este cifrado musical en particular aparentemente fue muy popular, con una docena de variaciones (en francés, alemán e inglés) que aparecieron a lo largo de los siglos XVIII y XIX. [36] [37] [38] [39]
El cifrado Solfa más reciente [40] combina algunas de las técnicas criptovariables anteriores. Como sugiere el nombre, el cifrado Solfa utiliza grados de solfeo relativos (como Öttingen-Wallerstein) en lugar de tonos fijos, lo que permite que el mismo mensaje cifrado se pueda transponer a diferentes claves musicales. Dado que solo hay siete grados de escala, estos se combinan con un componente rítmico para crear suficientes símbolos cifrados únicos. Sin embargo, en lugar de longitudes de nota absolutas (por ejemplo, negra, blanca, etc.) que se emplean en la mayoría de los cifrados musicales, el cifrado Solfa utiliza una ubicación métrica relativa . Este tipo de cifrado tonal-métrico [41] hace que la melodía cifrada sea más difícil de descifrar y más natural musicalmente (es decir, similar a las melodías tonales de práctica común). [42] Para descifrar una melodía cifrada, el receptor necesita saber en qué clave musical y con qué unidad rítmica se cifró el mensaje original, así como el signo de clave y la ubicación métrica de la primera nota. La clave cifrada también podría transmitirse como una fecha mediante el uso de la solfalogía , un método para asociar cada fecha única con un tono y una escala modal. [43] Para confundir aún más a los interceptores, la partitura transcrita podría escribirse con una clave, una armadura y un compás de señuelo. Sin embargo, el resultado musical es una melodía relativamente normal, simple y cantable en comparación con las melodías disjuntas y atonales producidas por los cifrados de sustitución de tono fijo.
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