Криптография, наука о написании кодов и шифров для безопасной связи, является одним из самых важных элементов для создания криптовалют и современных блокчейнов. Однако криптографические техники, используемые сегодня, являются результатом долгой истории развития. С древних времен люди использовали криптографию для безопасной передачи информации. Далее следует увлекательная история криптографии, которая привела к современным продвинутым и сложным методам цифровой криптографии.
Древние корни криптографии
Мы знаем, что примитивные техники криптографии существовали в древние времена, и большинство древних цивилизаций, похоже, использовали некоторый уровень криптографии. Замена символов - это самая базовая форма криптографии - встречается как в древних египетских, так и в месопотамских письменах. Самый древний известный пример такого рода криптографии был найден в гробнице египетского дворянина по имени Хнумхотеп II, который жил примерно 3900 лет назад.
Цель замены символов в надписи Кнумхотепа не заключалась в сокрытии информации, а в улучшении ее языковой привлекательности. Самый древний известный пример использования криптографии для защиты чувствительной информации произошел около 3500 лет назад, когда писец из Месопотамии использовал криптографию, чтобы скрыть формулу керамического глазури, используемую на глиняных табличках.
После древности криптография широко использовалась для защиты важной военной информации, что служит и сегодня. В греческом городе-государстве Спарте сообщения шифровались, записывались на пергаменте, помещенном на цилиндр определенного размера. Сообщение расшифровывалось только тогда, когда оно помещалось в цилиндр такого же размера получателем. Похожим образом известно, что шпионы древней Индии использовали закодированные сообщения уже в II веке до нашей эры.
Возможно, наиболее продвинутая криптография древнего мира была разработана римлянами. Ярким примером римской криптографии является шифр Цезаря, который заключал в себе замену букв сообщения на другие буквы, находящиеся на несколько позиций ниже в латинском алфавите. Зная эту систему и количество позиций, на которые нужно сдвинуть, получатель мог расшифровать неразборчивое сообщение.
Развитие в Средние века и Ренессанс
На протяжении Средневековья криптография становилась все более важной, но шифры замены, такими как шифр Цезаря, оставались стандартом. Криптоанализ, наука, занимающаяся взломом шифров и кодов, начала достигать еще относительно недавней науки криптографии. Аль-Кинди, известный арабский математик, разработал около 800 года нашей эры технику, известную как частотный анализ, которая сделала шифры замены уязвимыми для расшифровки. Впервые люди, пытавшиеся расшифровать зашифрованные сообщения, получили доступ к систематическому методу для этого, что сделало необходимым дальнейшее развитие криптографии, чтобы оставаться полезной.
В 1465 году Леон Альберти разработал полифабетную шифровку, которая считается решением против техники частотного анализа Аль-Кинди. В полифабетной шифровке сообщение кодируется с использованием двух различных алфавитов. Один - это алфавит, на котором написано оригинальное сообщение, в то время как второй - совершенно другой алфавит, в котором сообщение появляется после кодирования. В сочетании с традиционными шифрами замены полифабетные шифры значительно увеличили безопасность закодированной информации. Если читатель не знал, на каком алфавите было оригинально написано сообщение, техника частотного анализа не имела бы никакой пользы.
Новые методы кодирования информации также были разработаны в период Ренессанса, включая популярный древний метод бинарного кодирования, разработанный в 1623 году известным философом и ученым Сэром Фрэнсисом Бэконом.
Достижения в последние века
Наука криптографии продолжала постепенно развиваться на протяжении веков. Значительный прорыв в криптографии был описан, хотя, возможно, никогда не построен, Томасом Джефферсоном в 1790-х годах. Его изобретение, известное как шифровальное колесо, состояло из 36 колец с буквами на вращающихся колесах, которые можно было использовать для получения сложного кодирования. Эта концепция была настолько продвинутой, что служила основой для военной криптографии США вплоть до Второй мировой войны.
Вторая мировая война также продемонстрировала идеальный пример аналоговой криптографии, известной как машина Энигма. Подобно шифровальному колесу, это устройство, использовавшееся державами Оси, использовало вращающиеся кольца для кодирования сообщения, что делало практически невозможным прочитать сообщение без другой машины Энигма. Технологии вычислений в конечном итоге были использованы для помощи в взломе шифра Энигма, и успешная расшифровка сообщений Энигма по-прежнему считается критически важным элементом окончательной победы Союзников.
Криптография в эпоху вычислений
С ростом компьютеров криптография стала намного более продвинутой, чем в аналоговую эпоху. Математическая криптография на 128 бит, намного более сильная, чем любая старая или средневековая шифровка, теперь является стандартом для многих чувствительных устройств и вычислительных систем. Начиная с 1990 года, совершенно новая форма криптографии, получившая название квантовая криптография, разрабатывалась учеными-компьютерщиками, которые снова стремились повысить уровень защиты, предлагаемой современной криптографией.
Совсем недавно криптографические технологии также были использованы для того, чтобы сделать возможными криптовалюты. Криптовалюты используют различные продвинутые криптографические техники, включая хеш-функции, криптографию с открытым ключом и цифровые подписи. Эти техники в основном используются для обеспечения безопасности данных, хранящихся в блокчейнах, и для аутентификации транзакций. Специализированная форма криптографии, известная как Алгоритм цифровой подписи на эллиптических кривых (ECDSA), поддерживает Биткойн и системы других криптовалют как средство предоставления дополнительной безопасности и гарантии того, что средства могут использоваться только их законными владельцами.
Криптография прошла долгий путь за последние 4000 лет и, вероятно, не остановится в ближайшее время. Пока чувствительные данные требуют защиты, криптография будет продолжать развиваться. Хотя криптографические системы, используемые в блокчейнах криптовалют, сегодня представляют собой некоторые из самых продвинутых форм этой науки, они также являются частью традиции, которая охватывает значительную часть человеческой истории.