Kryptografia, nauka o pisaniu kodów i szyfrów w celu bezpiecznej komunikacji, to jeden z najważniejszych elementów umożliwiających wprowadzenie nowoczesnych kryptowalut i łańcuchów bloków. Stosowane współcześnie techniki kryptograficzne są jednak wynikiem niezwykle długiej historii rozwoju. Od czasów starożytnych ludzie używali kryptografii do bezpiecznego przesyłania informacji. Poniżej znajduje się fascynująca historia kryptografii, która doprowadziła do zaawansowanych i wyrafinowanych metod stosowanych we współczesnym szyfrowaniu cyfrowym.

Starożytne korzenie kryptografii

Wiadomo, że prymitywne techniki kryptograficzne istniały już w czasach starożytnych i wydaje się, że większość wczesnych cywilizacji do pewnego stopnia korzystała z kryptografii. Zamiana symboli, najbardziej podstawowa forma kryptografii, pojawia się zarówno w pismach starożytnego Egiptu, jak i Mezopotamii. Najwcześniejszy znany przykład tego typu kryptografii odnaleziono w grobowcu egipskiego szlachcica imieniem Khnumhotep II, który żył około 3900 lat temu.

Celem zastąpienia symbolu w inskrypcji Knhumhotepa nie było ukrycie informacji, ale zwiększenie jej atrakcyjności językowej. Najwcześniejszy znany przykład zastosowania kryptografii do ochrony poufnych informacji miał miejsce około 3500 lat temu, kiedy mezopotamski pisarz zastosował kryptografię do ukrycia receptury glazury ceramicznej, której używano na glinianych tabliczkach.

W późniejszych okresach starożytności kryptografia była szeroko stosowana do ochrony ważnych informacji wojskowych i służy temu celowi do dziś. W greckim państwie-państwie Sparta wiadomości szyfrowano, zapisując je na pergaminie ułożonym na cylindrze o określonej wielkości, przez co wiadomość była nieczytelna, dopóki odbiorca nie owinął jej wokół podobnego cylindra. Podobnie wiadomo, że szpiedzy w starożytnych Indiach używali zakodowanych wiadomości już w II wieku p.n.e.

Być może najbardziej zaawansowaną kryptografię w świecie starożytnym osiągnęli Rzymianie. Wybitny przykład kryptografii rzymskiej, znany jako szyfr Cezara, polegał na przesunięciu liter zaszyfrowanej wiadomości o określoną liczbę miejsc w dół alfabetu łacińskiego. Znając ten system i liczbę miejsc do przesunięcia liter, odbiorca mógł skutecznie odszyfrować nieczytelną wiadomość.

Rozwój w średniowieczu i renesansie

Przez całe średniowiecze kryptografia zyskiwała na znaczeniu, ale szyfry podstawieniowe, których jednym z przykładów jest szyfr Cezara, pozostały standardem. Kryptoanaliza, nauka zajmująca się łamaniem kodów i szyfrów, zaczęła doganiać wciąż stosunkowo prymitywną naukę, jaką jest kryptografia. Al-Kindi, znany matematyk arabski, opracował technikę znaną jako analiza częstotliwości około 800 roku naszej ery, która uczyniła szyfry podstawieniowe podatnymi na deszyfrowanie. Po raz pierwszy osoby próbujące odszyfrować zaszyfrowane wiadomości uzyskały dostęp do systematycznej metody, co spowodowało, że kryptografia musiała dalej się rozwijać, aby zachować użyteczność.

W 1465 roku Leone Alberti opracował szyfr polialfabetyczny, który jest uważany za rozwiązanie przeciwko technice analizy częstotliwości Al-Kindiego. W szyfrze polialfabetycznym wiadomość jest kodowana przy użyciu dwóch różnych alfabetów. Jednym z nich jest alfabet, w którym napisana jest oryginalna wiadomość, drugim natomiast jest zupełnie inny alfabet, w którym wiadomość pojawia się po zakodowaniu. W połączeniu z tradycyjnymi szyframi podstawieniowymi, szyfry polialfabetyczne znacznie zwiększają bezpieczeństwo zakodowanych informacji. Jeśli czytelnik nie znał alfabetu, w jakim oryginalnie napisano wiadomość, technika analizy częstotliwości była bezużyteczna.

W epoce renesansu rozwinęły się także nowe metody kodowania informacji, w tym popularna wczesna metoda kodowania binarnego, wynaleziona przez wybitnego polityka Sir Francisa Bacona w 1623 roku.

Postępy w ostatnich stuleciach

Przez wieki nauka o kryptografii rozwijała się stopniowo. Wielki przełom w kryptografii został opisany, choć być może nigdy nie dokonany, przez Thomasa Jeffersona w latach dziewięćdziesiątych XVIII wieku. Jego wynalazek, znany jako koło szyfrujące, składał się z 36 pierścieni liter na ruchomych kołach, które można było wykorzystać do uzyskania złożonego kodowania. Koncepcja ta była na tyle zaawansowana, że ​​aż do drugiej wojny światowej służyła jako podstawa amerykańskiej kryptografii wojskowej.

Podczas II wojny światowej powstał także doskonały przykład kryptografii analogowej, znanej jako maszyna Enigma. Podobnie jak szyfr kołowy, to urządzenie, wykorzystywane przez siły Osi, wykorzystywało obrotowe koła do kodowania wiadomości, co praktycznie uniemożliwiało jej odczytanie bez innej Enigmy. Ostatecznie do złamania szyfru Enigmy wykorzystano wczesną technologię komputerową, a pomyślne odszyfrowanie wiadomości Enigmy nadal uważa się za kluczowy element ostatecznego zwycięstwa aliantów.

Kryptografia w erze komputerów

Wraz z pojawieniem się komputerów kryptografia stała się znacznie bardziej zaawansowana niż w epoce analogowej. 128-bitowe szyfrowanie matematyczne, znacznie silniejsze niż jakikolwiek starożytny lub średniowieczny szyfr, jest obecnie standardem dla wielu wrażliwych urządzeń i systemów komputerowych. Począwszy od 1990 roku informatycy opracowują zupełnie nową formę kryptografii, zwaną kryptografią kwantową, mając nadzieję, że ponownie podniosą poziom ochrony zapewniany przez nowoczesne szyfrowanie.

Niedawno techniki kryptograficzne zostały również wykorzystane do umożliwienia kryptowalut. Kryptowaluty wykorzystują kilka zaawansowanych technik kryptograficznych, w tym funkcje skrótu, kryptografię klucza publicznego i podpisy cyfrowe. Techniki te służą przede wszystkim zapewnieniu bezpieczeństwa danych przechowywanych na blockchainach oraz uwierzytelnianiu transakcji. Wyspecjalizowana forma kryptografii, znana jako algorytm podpisu cyfrowego krzywej eliptycznej (ECDSA), stanowi podstawę Bitcoina i innych systemów kryptowalut jako środek zapewniający dodatkowe bezpieczeństwo i gwarantujący, że fundusze mogą być wykorzystywane wyłącznie przez ich prawowitych właścicieli.

Kryptografia przeszła długą drogę w ciągu ostatnich 4000 lat i prawdopodobnie nie zakończy się w najbliższym czasie. Dopóki wrażliwe dane wymagają ochrony, kryptografia będzie się rozwijać. Chociaż systemy kryptograficzne stosowane obecnie w łańcuchach bloków kryptowalut reprezentują jedne z najbardziej zaawansowanych form tej nauki, są one również częścią tradycji, która sięga wstecz przez większą część historii ludzkości.