Криптография, наука о написании кодов и шифров для безопасной связи, является одним из самых важных элементов для создания современной криптовалюты и блокчейнов. Техники криптографии используются и сегодня, однако результативность существенно возросла. С древних времен люди использовали эту науку для шифрования информации. Следуя изощренным методам, создается современное цифровое шифрование.
Древнее происхождение криптографии
Примитивные техники криптографии появились ещё в античности. Ранние цивилизации использовали криптографию символами. Начальные формы появились одновременно в Древнем Египте и Месопотамии. Самый ранний пример был обнаружен в гробнице Хнумхотепа Второго, жившего приблизительно 3,900 лет назад.
Целью замещения символов в манускрипте Хнумхотепа являлось не сокрытие информации, а повышение его языковой привлекательности. Самый ранний пример криптографии, появившийся 3,500 лет назад, использовался чтобы защитить практическую информацию. Месопотамский писец использовал криптографию, чтобы скрыть формулу гончарной глазури, которая использовалась на глиняных табличках.
Как в более поздние периоды античности, так и сейчас криптография широко используется для защиты важной военной информации. В греческом городе-государстве Спарта послания были зашифрованы путем написания на пергаменте, наложенного на цилиндр определенного размера. Сообщение становилось неразборчивым до тех пор, пока получатель не обернет его вокруг такого же цилиндра. Также шпионы в Древней Индии знали как кодировать сообщения уже во втором веке до нашей эры.
Возможно, самая передовая криптография древнем мире была создана римлянами. Яркий пример римской криптографии, известный как шифр Цезаря, заключался в сдвиге букв зашифрованного сообщения на определенное количество позиций вниз по латинскому алфавиту. Зная эту систему и количество мест для сдвига букв, получатель мог успешно расшифровать неразборчивое сообщение.
События в Средние века и Возрождение
В средние века криптография становилась все более важной, но шифры замены, одним из примеров которых является шифр Цезаря, оставались стандартом. Криптоанализ, наука, с помощью которой взламываются коды и шифры, начал догонять все еще относительно примитивную науку криптографии. Аль-Кинди, известный арабский математик, разработал технику, известную как частотный анализ, около 800 г. н.э., которая сделала шифры подстановки уязвимыми для дешифрования. Впервые люди, пытавшиеся расшифровать зашифрованные сообщения, получили для этого доступ к систематическому методу, что потребовало дальнейшего развития криптографии, чтобы оставаться полезным.
В 1465 году Леоне Альберти разработал многоалфавитный шифр, который считается решением против метода частотного анализа Аль-Кинди. В полиалфавитном шифре сообщение кодируется с использованием двух различных алфавитов. Один — это алфавит, в котором написано исходное сообщение, а второй — это совершенно другой алфавит, в котором сообщение появляется после кодирования. В сочетании с традиционными шифрами замены полиалфавитные шифры значительно повысили безопасность закодированной информации. Если читатель не знал алфавита, которым первоначально было написано сообщение, метод частотного анализа был бесполезен.
Новые методы кодирования информации также были разработаны в эпоху Возрождения, в том числе популярный ранний метод двоичного кодирования, изобретенный известным эрудитом сэром Фрэнсисом Бэконом в 1623 году.
Достижения последних столетий
Наука криптография продолжала прогрессивно развиваться на протяжении столетий. Крупный прорыв в криптографии был описан, хотя, возможно, так и не осуществлен Томасом Джефферсоном в 1790-х годах. Его изобретение, известное как шифровальное колесо, состояло из 36 колец букв на движущихся колесах, которые можно было использовать для сложного кодирования. Эта концепция была настолько продвинутой, что служила основой для американской военной криптографии вплоть до Второй мировой войны.
Вторая мировая война также станет прекрасным примером аналоговой криптографии, известной как машина Enigma. Подобно колесному шифру, это устройство, используемое силами Оси, использовало вращающиеся колеса для кодирования сообщения, что делало его практически невозможным для чтения без другой Энигмы. Ранние компьютерные технологии в конечном итоге использовались для взлома шифра Enigma, и успешная расшифровка сообщений Enigma до сих пор считается критически важным компонентом возможной победы союзников.
Криптография в компьютерную эпоху
С появлением компьютеров криптография стала намного более развитой, чем в аналоговую эпоху. 128-битное математическое шифрование, гораздо более надежное, чем любой древний или средневековый шифр, в настоящее время является стандартом для многих чувствительных устройств и компьютерных систем. Начиная с 1990 года ученые-компьютерщики разрабатывали совершенно новую форму криптографии, получившую название квантовой криптографии, в надежде еще раз повысить уровень защиты, обеспечиваемый современным шифрованием.
Совсем недавно криптографические методы также использовались, чтобы сделать криптовалюты возможными. Криптовалюты используют несколько передовых криптографических методов, включая хеш-функции, криптографию с открытым ключом и цифровые подписи. Эти методы используются в первую очередь для обеспечения безопасности данных, хранящихся в цепочках блоков, и для аутентификации транзакций. Специализированная форма криптографии, известная как Алгоритм цифровой подписи на основе эллиптических кривых (ECDSA), лежит в основе Биткойн и других систем криптовалюты как средство обеспечения дополнительной безопасности и гарантии того, что средства могут использоваться только их законными владельцами.
Криптография прошла долгий путь за последние 4 000 лет, и вряд ли она остановится в ближайшее время. Пока конфиденциальные данные требуют защиты, криптография будет продолжать развиваться. Хотя криптографические системы, используемые сегодня в криптовалютных блокчейнах, представляют собой одни из самых передовых форм этой науки, они также являются частью традиции, уходящей корнями в большую часть истории человечества.
Перевод статьи