Kryptografia, czyli nauka pisania kodów i kryptografia zapewniająca bezpieczeństwo informacji, to jeden z najważniejszych czynników przyczyniających się do powstania współczesnych kryptowalut i blockchainu. Jednak stosowane obecnie techniki szyfrowania są wynikiem niezwykle długiej historii rozwoju. Od czasów starożytnych ludzie używali kryptografii do bezpiecznego przesyłania informacji. Oto fascynująca historia kryptografii, która doprowadziła do powstania zaawansowanych i wyrafinowanych metod stosowanych we współczesnym szyfrowaniu cyfrowym.

Powstał w czasach starożytnych

Wiadomo, że wczesne techniki szyfrowania istniały w czasach starożytnych, kiedy większość wczesnych cywilizacji do pewnego stopnia korzystała z kryptografii. Substytucja symboliczna, najbardziej podstawowa forma kodowania, pojawia się zarówno w starożytnych pismach egipskich, jak i mezopotamskich. Pierwszy znany egzemplarz tego typu szyfru odnaleziono w grobowcu egipskiego szlachcica imieniem Khnumhotep II, który żył około 3900 lat temu.

Celem zastąpienia symbolu w inskrypcji na grobowcu Knhumhotepa nie jest ukrycie informacji, ale zwiększenie jej atrakcyjności językowej. Pierwszy znany przykład zastosowania kryptografii do ochrony poufnych informacji miał miejsce około 3500 lat temu, kiedy pisarz z Mezopotamii użył kryptografii do ukrycia receptury glazury ceramicznej używanej na glinianych tabliczkach.

Po okresie starożytnym kryptografia była szeroko stosowana w celu ochrony ważnych informacji wojskowych, do dziś kryptografia nie jest wykorzystywana w tym celu. W greckim państwie-państwie Sparta wiadomości szyfrowano, zapisując je na pasku pergaminu owiniętym wokół patyczka kryptograficznego o określonym rozmiarze, dzięki czemu wiadomość była nieczytelna, dopóki nie została odebrana przez kogoś. Zdobądź nagrodę za pomocą podobnego sztyftu. Podobnie wiadomo, że szpiedzy w starożytnych Indiach używali zaszyfrowanych wiadomości już w II wieku p.n.e.

Być może najbardziej zaawansowaną kryptografię w świecie starożytnym przypisuje się Rzymianom. Wybitnym przykładem jest szyfr rzymski, znany jako szyfr Cezara, w którym każda litera w wiadomości jest zastępowana literą oddalającą ją o jeden akapit w alfabecie łacińskim. Znając ten mechanizm i stopień przesunięcia liter, odbiorca może skutecznie odszyfrować wiadomość.

Rozwinął się w okresie średniowiecza i renesansu

W średniowieczu kryptografia zyskiwała na znaczeniu, ale szyfry podstawieniowe, na przykład szyfr Cezara, pozostały standardem. Kryptoanaliza, nauka badająca metody wydobywania znaczenia z zaszyfrowanych informacji, zaczęła doganiać wciąż stosunkowo prymitywną naukę, jaką jest kryptografia. Al-Kindi, słynny arabski matematyk, około roku 800 n.e. opracował technikę zwaną analizą częstotliwości, która wykazała, że ​​szyfry podstawieniowe są łatwe do złamania. Po raz pierwszy osoby pracujące nad dekodowaniem zaszyfrowanych wiadomości miały dostęp do systematycznej metody dekodowania. To popycha kryptografię dalej, aby zachować jej użyteczność.

W 1465 roku Leone Alberti opracował szyfrowanie wieloontologiczne, uważane za rozwiązanie przeciwko technice analizy częstotliwości Al-Kindi. W szyfrze polialfabetycznym wiadomość jest szyfrowana przy użyciu dwóch oddzielnych alfabetów. Jeden to alfabet użyty do napisania oryginalnej wiadomości, drugi to zupełnie inny alfabet, za pomocą którego zostanie zakodowana oryginalna wiadomość. W połączeniu z tradycyjnymi szyframi podstawieniowymi, szyfry wieloinstancyjne zwiększają bezpieczeństwo zaszyfrowanych informacji. Jeśli czytelnik nie zna alfabetu, na którym opiera się oryginalny komunikat, techniki analizy częstotliwości nie będą skuteczne.

W okresie renesansu rozwinęły się także nowe metody kodowania informacji, w tym wczesna metoda szyfrowania binarnego wynaleziona przez słynnego uczonego Sir Francisa Bacona w 1623 roku.

Postępy ostatnich stuleci

Kryptografia rozwijała się przez stulecia. Wielki przełom w kryptografii został opisany, choć prawdopodobnie nigdy nie został zbudowany, przez Thomasa Jeffersona w latach dziewięćdziesiątych XVIII wieku. Jego wynalazek nazwano 36-kołowym kołem szyfrującym na ruchomym kole, używanym do uzyskiwania złożonych wyników kodowania. Koncepcja była na tyle zaawansowana, że ​​służyła jako podstawa amerykańskiej kryptografii wojskowej aż do końca II wojny światowej.

Podczas II wojny światowej był także doskonałym przykładem podobnej kryptografii, znanej jako maszyna Enigma. Podobnie jak koło szyfrowe, to urządzenie, używane przez nazistów, wykorzystywało kręcące się koła do kodowania wiadomości, przez co była ona praktycznie nieczytelna bez innej maszyny Enigmy. W końcu do złamania kodu Enigmy wykorzystano wczesną technologię komputerową. Pomyślne odszyfrowanie wiadomości Enigmy jest nadal uważane za ważny wkład w zwycięstwo aliantów.

Kryptografia w dobie komputerów

Wraz z pojawieniem się komputerów kryptografia ewoluowała daleko poza erę technologii analogowej. 128-bitowe szyfrowanie matematyczne, znacznie silniejsze niż jakikolwiek starożytny lub średniowieczny szyfr, jest obecnie standardem w wielu urządzeniach czujnikowych i systemach komputerowych. Począwszy od 1990 roku informatycy opracowują zupełnie nową formę szyfrowania, zwaną kryptografią kwantową, w nadziei, że ponownie podniosą poziom ochrony szyfrowania.

Ostatnio techniki szyfrowania zostały zastosowane także w przypadku kryptowalut. Kryptowaluty wykorzystują szereg zaawansowanych technik kryptograficznych, w tym funkcje skrótu, kryptografię klucza publicznego i podpisy cyfrowe. Techniki te wykorzystywane są głównie w celu zapewnienia bezpieczeństwa danych przechowywanych na blockchainach oraz do uwierzytelniania transakcji. Specjalna forma szyfrowania, zwana algorytmem podpisu cyfrowego krzywej eliptycznej (ECDSA), zapewnia Bitcoinowi i innym systemom kryptowalut dodatkowe bezpieczeństwo i gwarantuje, że z pieniędzy może korzystać wyłącznie prawowity właściciel.

Kryptografia przeszła długą drogę w ciągu ostatnich 4000 lat i prawdopodobnie w najbliższym czasie się nie zatrzyma. Dopóki istnieją wrażliwe dane wymagające ochrony, kryptografia będzie się rozwijać. Chociaż systemy kryptograficzne stosowane we współczesnych łańcuchach bloków kryptowalut są jednymi z najbardziej zaawansowanych form kryptografii, stanowią one również część długiej linii rozwoju na przestrzeni historii ludzkości.