Niewidzialny atrament - Invisible ink

Zaszyfrowany list od Benedicta Arnolda , oryginalnie napisany niewidzialnym atramentem. Pismo ręczne Peggy Shippen Arnold przeplata się z zakodowaną komunikacją w dłoni Arnolda.

Niewidzialny tusz , znany również jako tusz zabezpieczający lub tusz współczujący , jest substancją używaną do pisania, która jest niewidoczna po nałożeniu lub wkrótce potem i może być później uwidoczniona za pomocą pewnych środków. Niewidzialny atrament to jedna z form steganografii .

Historia

Jednym z najwcześniejszych pisarzy wymieniających niewidzialny atrament jest Eneasz Tacticus z IV wieku p.n.e. Wspomina o tym, omawiając, jak przetrwać w oblężeniu, ale nie wskazuje, jakiego rodzaju atramentu należy użyć. Była to część jego listy 20 różnych metod tajnej komunikacji w książce zatytułowanej O obronie fortyfikacji . Jedna z technik, które obejmowały steganografię, polegała na nakłuwaniu maleńkiej dziurki nad lub pod literami w dokumencie, aby przeliterować tajną wiadomość. Nie obejmowało to niewidzialnego atramentu, ale Niemcy udoskonalili tę metodę podczas I i II wojny światowej . Użyli niewidzialnego atramentu i mikrokropek zamiast nakłuć szpilkami.

Filon z Bizancjum może być pierwszym znanym pisarzem, który opisał niewidzialny atrament przy użyciu odczynnika około 217-218 pne, z galasami dębu i witriolem . Te składniki zostały użyte do wytworzenia atramentu żółciowego dębu . Ludzie wkrótce odkryli, że mogą pisać niewidocznie jednym ze składników, a następnie powodować pojawienie się napisu, dodając drugi. Pliniusz Starszy i rzymski poeta Owidiusz doradzali, jak używać soków roślinnych i mleka do pisania grypsów. Cytryny były również używane jako atramenty organiczne przez Arabów około 600  rne, a także w XVI wieku w Europie.

Giovanni Battista della Porta przypisuje się pierwszy przepis na atrament sympatyczny, pochodzący z ałunu i octu , a także pierwszą książkę o tajnym piśmie i niewidzialnych atramentach, Magia Naturalis (1558, 1589). Od tego czasu do różnych sekretnych celów używano szerokiej gamy niewidzialnych atramentów. Formuła podobna do atramentu z żółciowego dębu została stworzona przez Jamesa Jaya i użyta przez George'a Washingtona i Culper Spy Ring podczas rewolucji amerykańskiej, a sok z cytryny był używany przez „szpiegów soku z cytryny” (Carl Muller i 4 innych Niemców, którzy wszyscy zginęli ich wysiłki albo przez samobójstwo, albo egzekucję, wraz z Johnem Hahnem, angielskim piekarzem) podczas I wojny światowej. Podczas II wojny światowej jako niewidzialny atrament używano obojętnych lub kwaśnych roztworów fenoloftaleiny , związku chemicznego ekstrahowanego z tabletek na zaparcia . Jest bezbarwny, ale zmienia kolor na różowy pod wpływem zasad, takich jak amoniak i soda wodorowęglanowa .

Ogólne zastosowanie i użytkowanie

Niewidzialny atrament może być nakładany na powierzchnię do pisania za pomocą specjalnego rysika , stempla , pióra wiecznego , wykałaczki , pióra do kaligrafii , wacika , a nawet palca zanurzonego w płynie. Po wyschnięciu napisana powierzchnia wygląda tak, jakby była pusta, z podobną teksturą i współczynnikiem odbicia jak otaczająca je powierzchnia.

Atrament można później uwidocznić różnymi metodami, w zależności od rodzaju użytego niewidzialnego atramentu. Atrament może być ujawniony przez ciepło lub przez zastosowanie odpowiedniej substancji chemicznej lub może być widoczny przez oglądanie w świetle ultrafioletowym . Atramenty, które powstają w wyniku reakcji chemicznej, mogą zależeć od reakcji kwasowo-zasadowej (takiej jak papierek lakmusowy ), reakcji podobnych do procesu wzorcowego lub od setek innych. Płyny wywoływacza można nakładać za pomocą spryskiwacza, ale niektóre wywoływacze mają postać pary, np. opary amoniaku używane do wywoływania atramentu fenoloftaleinowego .

Istnieją również zabawkowe pisaki z niewidocznym atramentem, które mają dwie końcówki — jedną do niewidocznego pisania atramentem, a drugą do wywoływania atramentu. Niewidzialny atrament jest czasami używany do drukowania części obrazów lub tekstu w książkach do zabawy dla dzieci, zawsze zawierający „ dekoder pióra ”, który służy do pokazywania niewidocznych części tekstów lub obrazów, ujawniając w ten sposób odpowiedzi na pytania wydrukowane zwykłym atramentem lub uzupełnianie brakujących części zdjęć.

Markery zabezpieczające lub markery UV z tuszem fluorescencyjnym, który świeci po oświetleniu światłem UV, są często używane do niewidocznego oznaczania cennych przedmiotów gospodarstwa domowego w przypadku włamania . Istnieją specjalne długopisy ekspres bezpieczeństwa sformułowane na piśmie na nieporowatych powierzchniach, takich jak szkło , tworzywa sztucznego , metalu itp znakiem mogą być odczytywane za pomocą światła UV lub inne źródło światła UV. Markery zabezpieczające są dostępne w handlu i są szeroko stosowane jako środek przeciwdziałania przestępczości.

Niektóre dostępne w handlu niewidzialne atramenty świecą bardzo jasno w różnych kolorach w świetle ultrafioletowym . To sprawia, że ​​nadają się do użytku w readmisji, takich jak ręczne stemplowanie.

Istnieją pewne niewidoczne rodzaje atramentu, które mogą być niewidoczne tylko po nałożeniu na niektóre rodzaje powierzchni, ale nadal są widoczne na innych.

Niektórzy sprzedawcy oferują teraz niewidoczny atrament do użytku w komputerowych drukarkach atramentowych . Takie atramenty są zwykle widoczne w świetle ultrafioletowym . Typowe zastosowania obejmują drukowanie informacji na formularzach biznesowych do wykorzystania przez procesor formularzy, bez zaśmiecania widocznej zawartości formularza. Na przykład, niektóre stacje sortowania poczty United States Postal Service używają atramentu widocznego w promieniowaniu UV do drukowania kodów kreskowych na wysłanych kopertach, podając informacje o trasie do wykorzystania przez urządzenia do obsługi poczty w dalszej części linii przed doręczeniem.

Bardzo rzadko w sztuce używano niewidzialnego atramentu. Zwykle jest rozwinięty, choć nie zawsze. Są artyści, którzy używają tego efektu w połączeniu z niewidzialnymi i innymi reaktywnymi tuszami i farbami, aby stworzyć różnorodne efekty w połączeniu ze światłem UV.

System głosowania E2E o nazwie Scantegrity II wykorzystuje niewidzialny atrament, aby umożliwić wyborcy uzyskanie kodu potwierdzającego tylko dla głosowanego wyboru.

Właściwości „idealnego” niewidzialnego atramentu

To, czym jest „idealny” niewidzialny atrament, zależy od jego przeznaczenia. Na przykład znakowanie właściwości powinno idealnie być wykonane za pomocą atramentu łatwego do odczytania w świetle ultrafioletowym, podczas gdy w szpiegostwie taki atrament byłby uważany za zbyt łatwy do wykrycia, ponieważ duża liczba liter może być stosunkowo szybko rastrowana przy użyciu światła UV.

Niewidzialne atramenty są z natury „niepewne” w stosunku do zdeterminowanego i dobrze wyposażonego inspektora, który należy zrównoważyć z trudnościami logistycznymi w przeprowadzaniu masowej kontroli wysyłanej poczty. Łatwiej jest przeprowadzać niewykryte na dużą skalę sprawdzanie milionów wiadomości elektronicznych niż masowo sprawdzać nawet niewielki ułamek poczty konwencjonalnej. Poza dyktaturami, w których do szpiegowania rodaków zatrudniana jest duża liczba pracowników, sprawdzanie wysyłanej poczty jest możliwe tylko w określonych sytuacjach, takich jak listy do i od konkretnego podejrzanego lub obiektu.

Brytyjski podręcznik szkoleniowy SOE używany podczas II wojny światowej określił następujące właściwości „idealnego” niewidzialnego atramentu:

1. Miesza się z wodą.
2. Nielotny, tzn. bez wyraźnego zapachu.
3. Nie odkłada się kryształów na papierze, tzn. nie jest łatwo dostrzegalny w padającym świetle.
4. Niewidoczny w świetle ultrafioletowym.
5. Nie rozkłada i nie odbarwia papieru np . azotanu srebra .
6. Nie reaguje z jodem ani z innymi zwykłymi programistami.
7. Potencjalnych deweloperów atramentu powinno być jak najmniej.
8. Nie powinien rozwijać się pod wpływem ciepła.
9. Łatwo dostępny i ma co najmniej jeden prawdopodobny niewinny użytek przez posiadacza.
10. Nie jest to związek kilku substancji chemicznych, ponieważ naruszałoby to punkt 7.

Z praktycznego doświadczenia „6” i „9” były zwykle niekompatybilne. Agenci SOE zostali przeszkoleni, aby nie ryzykować życiem, polegając na niepewnych atramentach, z których większość pochodziła z I wojny światowej. Ogólnie rzecz biorąc, SOE używało niewidzialnych atramentów jako zapasowej metody komunikacji, gdy inne, bezpieczniejsze techniki komunikacji były niedostępne. Agencja była znana z dostarczania specjalnych atramentów swoim agentom terenowym, zamiast polegać na improwizacji z dostępnych na co dzień chemikaliów. Kiedy agenci byli zmuszani do improwizacji, radzili im rozcieńczyć swój niewidzialny atrament tak bardzo, jak to możliwe, aby zmniejszyć szanse wykrycia.

Przesiewowe listy do tajnych wiadomości

Każdy niewidzialny atrament może być widoczny przez kogoś, kto jest wystarczająco zdeterminowany, ale ograniczeniem jest ogólnie dostępny czas i fakt, że nie można przyłożyć godzin wysiłku do każdej pojedynczej kartki papieru. Zatem skuteczne użycie niewidzialnego atramentu zależy od tego, aby nie wzbudzać podejrzeń, że niewidzialny atrament może być obecny.

Charakterystyczne oznaki niewidocznego atramentu, takie jak zadrapania ostrym długopisem, szorstkość lub zmienione odbicie papieru (albo matowe, albo bardziej błyszczące, zwykle po użyciu nierozcieńczonego atramentu), mogą być oczywiste dla uważnego obserwatora, który po prostu korzysta z silne światło, szkło powiększające i jego nos. Ponadto słowa kluczowe w widocznej literze, takie jak „ciepło” lub jakakolwiek inna dziwna nazwa kodowa, w nieodpowiednim kontekście mogą ostrzec cenzora o obecności niewidzialnego atramentu. Niewidoczny atrament nie jest skuteczny w przypadku papierów błyszczących lub bardzo gładkich, ponieważ zaklejanie tych papierów zapobiega wchłanianiu atramentu w głąb papieru i jest on łatwo widoczny, zwłaszcza jeśli papier jest badany pod światło. Istnieją jednak dostępne w handlu tusze do nieporowatych powierzchni, które są widoczne tylko w świetle ultrafioletowym, a poza tym są praktycznie niewidoczne na takich powierzchniach.

Używając światła ultrafioletowego lub dygestorium z jodem, wiadomości mogą być szybko sprawdzane pod kątem niewidocznego atramentu, a także odczytywane bez uprzedniego trwałego wywoływania niewidzialnego atramentu. Tak więc, jeśli cenzor użyje tej metody do przechwycenia wiadomości, list może następnie zostać wysłany do zamierzonego odbiorcy, który nie będzie wiedział, że tajna wiadomość została już przechwycona przez osobę trzecią.

Teoretycznie „stacja przesiewowa” mogłaby obejmować inspekcję wzrokową i węchową, badanie w świetle ultrafioletowym, a następnie ogrzewanie wszystkich przedmiotów w piecu przed próbą wystawienia na działanie oparów jodu w celu zapewnienia optymalnego bezpieczeństwa w optymalnym czasie.

Niewidoczne rodzaje atramentów

Ze względów praktycznych atramenty są tutaj wymienione zgodnie z metodą ich wytwarzania. Należy jednak rozumieć, że niektóre atramenty – szczególnie te pochodzenia organicznego lub te składające się z mieszaniny kilku substancji chemicznych – mogą być uwidocznione kilkoma metodami. Na przykład niewidzialne pismo wodą z mydłem można uwidocznić przez ciepło, reakcję z fenoloftaleiną, oglądanie w świetle ultrafioletowym lub umieszczenie strony w dygestorium z jodem.

Atramenty opracowane przez ciepło

Niektóre z nich to substancje organiczne, które utleniają się po podgrzaniu, co zwykle powoduje ich brązowienie. W przypadku tego typu tuszu „utrwalanego na gorąco” zadziała każdy kwaśny płyn. Najbezpieczniejszym sposobem użycia którejkolwiek z poniższych substancji do niewidzialnego atramentu jest rozcieńczenie, zwykle wodą, blisko punktu, w którym stają się trudne do wytworzenia.

• Napój z colą
• Roztwór miodu, cukier (cukier zamienia się w karmel przez odwodnienie)
• Sok z cytryny, jabłka, pomarańczy lub cebuli (kwasy organiczne i papier tworzą estry pod wpływem ciepła)
• Mleko (laktoza odwodniona)
• Płyny ustrojowe, takie jak surowica krwi .
• Roztwór mydła ( karboksyl częściowo się utlenia)
• Wino lub ocet
• Chlorek kobaltu , który po podgrzaniu zmienia kolor na niebieski i po chwili staje się ponownie niewidoczny (jeśli nie jest nadmiernie podgrzany)

Napis uwidacznia się przez podgrzanie papieru na kaloryferze , prasowanie , suszenie do włosów lub włożenie do piekarnika . 100-watowa żarówka jest mniej podatna na uszkodzenie papieru.

Atramenty opracowane w wyniku reakcji chemicznej

W większości przypadków substancje te zmieniają kolor po zmieszaniu z kwasem lub zasadą .

• Fenoloftaleina , powszechnie stosowana jako wskaźnik pH , zmienia kolor na różowy w obecności zasady, takiej jak opary amoniaku lub węglan sodu .
• Ocet , objawia się wodą z czerwonej kapusty . Ocet zawiera kwas octowy, który wpływa na wskaźnik pH w wodzie z czerwonej kapusty. Ocet może być również wytwarzany przez ciepło, jak wyżej.
• Amoniak , rozwijany przez wodę z czerwonej kapusty.
• Siarczan miedzi , opracowany przez jodku sodu , węglanu sodu , wodorotlenku amonu lub żelazicyjanku potasu .
• Azotan ołowiu(II) , wytwarzany przez jodek sodu .
• Siarczan żelaza(II) , rozwijany przez węglan sodu lub żelazicyjanian potasu .
• Chlorek kobaltu(II) , rozwijany przez żelazicyjanek potasu .
• Siarczan żelaza(III) , rozwijany przez siarczek sodu .
• Skrobia , opracowana przez roztwór jodu , który zmienia kolor skrobi na ciemnoniebieski, a papier na jasnoniebieski.
• Sok z cytryny , opracowany przez roztwór jodu (atrament zmienia kolor na biały, papier zmienia kolor na jasnoniebieski).
• Chlorek sodu (zwykła sól kuchenna), opracowany przez azotan srebra .
• Szczawian ceru opracowany przez siarczan manganu i nadtlenek wodoru

Atramenty widoczne w świetle ultrafioletowym

Rachunek 20 USD z widocznym paskiem w świetle ultrafioletowym

Niektóre atramenty słabo świecą ( fluorescencja ) pod lampą ultrafioletową . Jest to właściwość wielu substancji, zwłaszcza substancji organicznych i płynów ustrojowych.

Inne atramenty działają w niemal odwrotny sposób, pochłaniając światło ultrafioletowe, ale bez fluorescencji. Gdy są one używane na papierze fluorescencyjnym , obszary pokryte tuszem fluoryzują mniej niż otaczający obszar papieru pod lampą ultrafioletową. Jest to szczególnie właściwość farb o żółtym odcieniu.

Niektóre atramenty widoczne w świetle UV mogą być wykryte na fotokopii ze względu na stosunkowo silny składnik ultrafioletowy w świetle z głowicy skanującej kserokopiarki.

Przykłady atramentów ujawnianych przez światło ultrafioletowe to:

• Detergenty do prania zawierające rozjaśniacze optyczne
• Mydło
• Płyny ustrojowe, serum , ślina
• Krem do opalania
• Sok cytrynowy

Atramenty, które zmieniają powierzchnię papieru

Obejmuje to praktycznie wszystkie niewidoczne atramenty, ale w ten sposób można również stosować czystą wodę destylowaną. Zastosowanie jakiegokolwiek płynu zmieni włókna lub zaklejenie powierzchni papieru.

Opary powstałe z podgrzewania kryształów jodu rozwiną pismo, które będzie brązowe, ponieważ jod przywiera preferencyjnie do zmienionych obszarów papieru. Wystawienie papieru na działanie silnego światła słonecznego przywróci napis do stanu niewidocznego, podobnie jak użycie roztworu wybielacza.

Lekkie zwilżenie papieru gąbką lub parą, a następnie wysuszenie go przed napisaniem wiadomości zapobiegnie rozwijaniu pisania tą metodą, ale nadmierne zwilżenie spowoduje charakterystyczne marszczenie się papieru.

Znikające atramenty

Atramenty, które są widoczne przez pewien czas bez zamiaru ponownego uwidocznienia, nazywane są atramentami znikającymi. Zanikające atramenty zazwyczaj polegają na reakcji chemicznej między tymolftaleiną a substancją zasadową, taką jak wodorotlenek sodu . Tymolftaleina, która zwykle jest bezbarwna, zmienia kolor na niebieski w roztworze z zasadą. Ponieważ baza wchodzi w reakcję z dwutlenkiem węgla (zawsze obecnym w powietrzu), pH spada poniżej 10,5 i kolor znika. Dostępne są teraz również pisaki, które można wymazać, przesuwając specjalnym pisakiem po oryginalnym tekście. Znikające atramenty były używane w pistoletach do kneblowania, w tajnych wiadomościach o ograniczonym czasie trwania, ze względów bezpieczeństwa na przepustkach jednorazowych, w oszukańczych celach oraz w szyciu ubrań i innych rzemiosłach, w których znaki pomiarowe muszą znikać.

Nowoczesne zastosowanie

Jako oznaka bezpieczeństwa większość niewidzialnych atramentów była znana już pod koniec I wojny światowej . Jednak w 1999 roku Centralna Agencja Wywiadowcza Stanów Zjednoczonych z powodzeniem zażądała, aby niewidzialny atrament z I wojny światowej został zwolniony z obowiązkowej odtajnienia , opierając się na założeniu, że niewidzialny atrament nadal ma znaczenie dla bezpieczeństwa narodowego . Dokumenty z I wojny światowej pozostawały utajnione do 2011 roku.

Były agent MI-6 , Richard Tomlinson, stwierdził, że pióra kulkowe Pentel Rolling Writer były szeroko wykorzystywane przez agentów MI-6 do tworzenia tajnego pisma w formie niewidzialnych wiadomości podczas misji.

W 2002 roku gang został oskarżony o szerzenie zamieszek między federalnymi zakładami karnymi za pomocą zaszyfrowanych wiadomości telefonicznych i wiadomości napisanym niewidzialnym atramentem.

Bibliografia

Uwagi

Dalsza lektura

• Kristie Macrakis (2015). Więźniowie, kochankowie i szpiedzy: historia niewidzialnego atramentu od Herodota do Al-Kaidy . Wydawnictwo Uniwersytetu Yale. Numer ISBN 978-0300212600.
• John A. Nagy (2009). Invisible Ink: Spycraft rewolucji amerykańskiej . Wydawnictwo Westholme. Numer ISBN 978-1594161414.

Zewnętrzne linki

• Tajne pisanie – CIA Freedom of Information Act (FOIA) Elektroniczna czytelnia