Вы когда-нибудь задумывались, как ваши данные и переписка остаются в безопасности от хакеров и злоумышленников? Это заслуга криптографии — технологии, которую мы используем каждый день, зачастую даже не осознавая этого. Давайте заглянем за кулисы и узнаем, как она работает.
Что такое криптография?
Представьте, что вы отправляете своему другу тайное сообщение на уроке. Вы не хотите, чтобы кто-то другой его прочитал, поэтому перемешиваете буквы так, чтобы понять их могли только вы двое. Вот в чем суть криптографии — искусства создания и расшифровки секретных кодов.
Однако давайте оставим класс и перенесемся в мир интернета. Когда вы отправляете сообщение, совершаете покупку онлайн или входите в банковский аккаунт, именно криптография защищает вашу информацию от посторонних глаз. Это невидимый щит, который охраняет ваши данные на пути от телефона в облако и обратно.
Криптография не нова. Она существует уже тысячи лет. Древние греки использовали устройство под названием сцитал, которое обвивало полоску пергамента вокруг палки, чтобы скрыть сообщение. Юлий Цезарь прославился использованием простого шифра — известного сегодня как шифр Цезаря — для отправки военных приказов, которые противники не могли прочитать, не зная секретного ключа.
Переносимся к Второй мировой войне и находим знаменитую машину "Энигма", используемую немцами, которую частично расшифровал Алан Тьюринг со своей командой. Это помогло ускорить окончание войны. Эти примеры подчеркивают, что криптография всегда была мощным инструментом.
Современная криптография — это не только скрытие сообщений, но и защита информации. Она служит четырем основным целям:
Таким образом, криптография — это не только о секрете. Это уверенность в том, что ваши сообщения защищены, ваши данные остаются неизменными, а человек на другом конце действительно тот, за кого себя выдает.
Словом, связанным с криптографией, является криптоанализ. Криптография — это наука о создании и использовании кодов для защиты информации, а криптоанализ — наука о взломе этих кодов. Криптология — это более широкий термин, охватывающий оба понятия. Проще говоря, криптография занимается созданием шифрования и дешифрования, в то время как криптоанализ сосредоточен на понимании, как преодолеть эти методы.
Виды криптографии
Криптография имеет множество направлений, каждое из которых служит своим целям и имеет свою индивидуальность. В основе всех типов лежит задача обеспечения безопасности информации. Однако методы, с помощью которых они достигают этой цели, различаются в зависимости от использования ключей (да, тех самых "секретных кодов").
Симметричная криптография
Представьте симметричную криптографию как запертую тетрадь, для открытия и закрытия которой нужен один и тот же ключ. Ваша и друга ключи совпадают, и именно так вы обмениваетесь тайными сообщениями. Один ключ используется как для шифрования, так и для дешифрования сообщения.
Допустим, Алиса хочет отправить Бобу секретное сообщение. У них есть общий ключ, например, пароль. Алиса использует его для шифрования сообщения, а Боб — для его расшифровки. Некоторые популярные схемы симметричного шифрования включают Стандарт шифрования данных (DES), 3DES (Тройное DES) и Стандарт шифрования AES.
Симметричная криптография очень быстрая и эффективная. Если у вас много данных, этот тип шифрования будет наиболее подходящим. Но существует проблема, заключающаяся в том, что обе стороны должны иметь один и тот же ключ. Безопасно делиться этим ключом перед началом общения может быть непросто.
Ассиметричная криптография
Для этого типа шифрования представьте себе закладную почтовую коробку. Каждый может бросить в нее письмо, но только человек с ключом может его открыть. Это суть ассиметричной криптографии, также известной как криптография с открытым ключом. У каждого человека есть два ключа: открытый ключ (который делится с миром) и закрытый ключ (который остается секретным).
Вы используете чей-то открытый ключ для шифрования сообщения, но только закрытый ключ может его расшифровать. Если Алиса хочет отправить сообщение Бобу, она шифрует его своим открытым ключом. Только Боб может его расшифровать, так как только у него есть соответствующий закрытый ключ. Когда вы посещаете безопасный сайт (https://), ваш браузер и сервер используют криптографию с открытым ключом для надежного обмена ключами, прежде чем переключиться на более быстрое шифрование.
Ассиметричная криптография обладает преимуществом перед симметричной, так как вам не нужно заранее делиться ключом. Она также помогает подтвердить, что сообщение действительно пришло от нужного человека. Однако она медленнее, чем симметричное шифрование и требует больше вычислительных ресурсов.
Хеш-функции
Хеш-функция — это нечто вроде цифрового отпечатка данных. Она принимает любой вход, будь то пароль, файл или электронное письмо, и преобразует его в строку фиксированной длины. Даже небольшое изменение во входных данных даст совершенно другое значение хеша.
Но вот важное: вы не можете обратить процесс. Хеш — это односторонний процесс. Вернуться к исходным данным невозможно. Скажем, вы вводите свой пароль на сайте. Он не хранится напрямую. Вместо этого система сохраняет хеш. Когда вы снова входите, ваш пароль хешируется и сравнивается с сохраненным значением. Если они совпадают, вы вошли.
Некоторые распространенные хеш-алгоритмы включают SHA-256, который производит 256-битное значение хеша, и MD5, который создает 128-битное шестнадцатеричное число. Хеш-функции широко применяются для хранения паролей, проверки целостности файлов и обеспечения безопасности блокчейна.
Где используется криптография
Криптография окружает нас повсюду. Если на каком-то сайте ваши данные требуют защиты, вероятнее всего, там применяется криптография.
Безопасность интернета (HTTPS, SSL/TLS)
Когда вы посещаете сайт, который начинается с https://, криптография работает за кулисами, обеспечивая конфиденциальность и безопасность соединения. Протоколы SSL/TLS используют шифрование, чтобы защитить ваши данные от хакеров в процессе их передачи через интернет.
Мессенджеры
Вы когда-нибудь замечали в своем мессенджере уведомление «Конечное шифрование»? Это значит, что только вы и собеседник можете читать сообщения; даже поставщик приложения не может увидеть их. Такие приложения, как WhatsApp, Signal и iMessage, полагаются на мощное шифрование для охраны конфиденциальности бесед.
Цифровые подписи и сертификаты
Криптография помогает удостовериться в вашей онлайн-идентичности. Цифровые подписи подтверждают, что документ или сообщение действительно исходят от определенного человека и что они не были изменены. Аналогично, SSL-сертификаты гарантируют, что вы подключаетесь к настоящему сайту, а не к его фальшивой копии.
Криптовалюта и блокчейн
Биткойн, Эфириум и другие криптовалюты не смогли бы существовать без криптографии. Транзакции защищаются с помощью шифрования с открытым ключом, а блокчейн использует криптографические хеши, чтобы гарантировать, что никто не сможет подменить записи.
Защита данных в облаке
Когда вы храните файлы в облаке, например, в Google Drive или Dropbox, шифрование защищает ваши данные от несанкционированного доступа. Даже если кто-то взломает сервер, зашифрованные файлы бесполезны без ключа для расшифровки.
Безопасная аутентификация
Вход с паролем? Защищен хешированием и шифрованием. Добавьте к этому двухфакторную аутентификацию (2FA), и здесь снова вступает в силу криптография, генерируя безопасные коды, проверяя токены и защищая ваши учетные данные.
Банковские услуги и онлайн-платежи
Будь то дебетовая карта, Apple Pay или финтех-приложение, криптография обеспечивает конфиденциальность вашей финансовой информации. Платежные системы используют шифрование и цифровые подписи для верификации транзакций и предотвращения мошенничества.
Почему нам нужна криптография
Мы живем в мире, где почти все — такие как покупки, банковские операции, общение и даже открытие двери — происходит в интернете. Без криптографии вся эта информация была бы уязвима, как будто вы отправляли открытку вместо запечатанного конверта. Криптография защищает чувствительные данные (такие как пароли, номера кредитных карт и личные сообщения) от хакеров, мошенников и подслушивающих.
Но дело не только в тайне. Криптография также гарантирует, что информация, которую вы отправляете или получаете, не была изменена по пути (целостность данных); что человек, с которым вы имеете дело, действительно является тем, за кого он себя выдает (аутентификация); и что действия, такие как подписание контракта или осуществление платежа, не могут быть впоследствии оспорены (невозможность отказа). Проще говоря, криптография создает доверие, необходимое для функционирования в цифровом обществе, бесшумно работая в фоновом режиме, чтобы обеспечить безопасность, конфиденциальность и надежность.
Как работает шифрование
В своей сути, шифрование — это процесс преобразования читаемых данных, называемых открытым текстом, в нечитабельные данные, называемые зашифрованным текстом, так что только тот, у кого есть правильный ключ, мог бы вернуть процесс и заново сделать данные понятными. Этот обратный процесс называется дешифрованием.
Думайте о шифровании как о запирании сообщения в коробке. Чтобы ее запереть, нужен ключ, и чтобы открыть — тоже нужен ключ. В зависимости от типа шифрования (помните, симметричное против ассиметричного?), вы можете использовать один и тот же ключ для обоих процессов или два разных.
Например, в симметричном шифровании у Алисы и Боба есть один и тот же ключ. Алиса запирает сообщение (шифрует его) и отправляет Бобу, который открывает его (дешифрует) с тем же ключом. В ассиметричном шифровании у Боба есть открытый и закрытый ключ. Алиса использует открытый ключ Боба для шифрования сообщения. Только закрытый ключ Боба может его расшифровать, так что даже если кто-то перехватит его, он не сможет открыть его без закрытого ключа.
Предположим, вы делаете покупки в интернете. Когда вы переходите на защищенный сайт, ваш браузер и сайт быстро обмениваются ключами с помощью ассиметричного шифрования. Затем они переключаются на симметричное шифрование для повышения скорости. Это гарантирует, что все, что вы вводите, например, данные вашей кредитной карты и информацию для доставки, остается конфиденциальным от начала до конца.
Таким образом, хотя шифрование может казаться волшебством, на самом деле это сложная математика, точная логика и проверенные системы, которые работают вместе, чтобы обеспечить безопасность нашей цифровой жизни. И для большинства из нас самое лучшее в этом — нам не нужно об этом беспокоиться. Просто работает.
Удивительно, как криптография спасает нас каждый день в нашей онлайн-жизни, даже без нашего вмешательства. Нам еще предстоит многое узнать об этом, например, о постквантовой криптографии и эволюции современных методов шифрования.
Если вам понравилась эта статья, подпишитесь, чтобы не пропустить еще много полезных статей!
Вы также можете найти наши материалы в:
- Telegram: https://t.me/gergenshin
- Youtube: https://www.youtube.com/@gergenshin
- Яндекс Дзен: https://dzen.ru/gergen
- Официальный сайт: https://www-genshin.ru
