Lịch sử mật mã

Mật mã học hay mật mã học là khoa học viết mã và mã liên lạc an toàn, đồng thời nó là một trong những yếu tố quan trọng nhất liên quan đến ngành công nghiệp blockchain và các loại tiền kỹ thuật số hiện đại. Các kỹ thuật mã hóa được sử dụng ngày nay là kết quả của một lịch sử phát triển rất lâu dài. Từ xa xưa, con người đã sử dụng mật mã để truyền thông tin một cách an toàn. Dưới đây là lịch sử hấp dẫn của mật mã đã dẫn đến các phương pháp tiên tiến và phức tạp được sử dụng trong mã hóa kỹ thuật số hiện đại.

Nguồn gốc cổ xưa của mật mã

Các kỹ thuật mã hóa nguyên thủy được biết là đã tồn tại từ thời cổ đại và hầu hết các nền văn minh sơ khai dường như đã sử dụng mật mã ở một mức độ nào đó, chẳng hạn như thay thế mã, đây là hình thức mã hóa cơ bản trong cả văn bản Ai Cập cổ đại và Lưỡng Hà. Ví dụ lâu đời nhất được biết đến của loại mật mã này được tìm thấy trong ngôi mộ của một nhà quý tộc Ai Cập tên Khnumhotep II sống cách đây khoảng 3.900 năm.

Mục đích của việc thay thế biểu tượng trong dòng chữ Khnumhotep II không phải để che giấu thông tin mà để nâng cao sức hấp dẫn về mặt ngôn ngữ của nó. Ví dụ lâu đời nhất được biết đến về mật mã được sử dụng để bảo vệ thông tin nhạy cảm xảy ra khoảng 3.500 năm trước khi một người ghi chép Lưỡng Hà sử dụng mật mã để che giấu công thức men gốm được sử dụng trên các tấm đất sét.

Trong các thời kỳ sau này, mật mã thời cổ đại được sử dụng rộng rãi để bảo vệ thông tin quân sự quan trọng, mục đích mà nó vẫn phục vụ cho đến ngày nay. Tại thành phố Sparta ở Hy Lạp, các tin nhắn được mã hóa bằng cách viết chúng trên giấy da trên một hình trụ có kích thước nhất định, khiến thông điệp không thể giải mã được cho đến khi nó được người nhận quấn quanh một hình trụ tương tự. Tương tự như vậy, các điệp viên ở Ấn Độ cổ đại được biết là đã sử dụng các tin nhắn được mã hóa ngay từ thế kỷ thứ 2 trước Công nguyên.

Có lẽ mật mã tiên tiến nhất đã được người La Mã sử ​​dụng trong thế giới cổ đại. Một ví dụ đáng chú ý về mật mã La Mã được gọi là mật mã Caesar liên quan đến việc chuyển đổi các chữ cái cho một thông điệp được mã hóa ở một số vị trí nhất định trong bảng chữ cái Latinh. Biết được hệ thống này và số chỗ thay đổi chữ cái, người nhận có thể giải mã tin nhắn, nếu thất bại, tin nhắn sẽ không thể đọc hoặc hiểu được nữa.

Sự phát triển trong thời Trung cổ và Phục hưng

Trong thời Trung cổ, mật mã ngày càng trở nên quan trọng, nhưng mật mã thay thế, trong đó phương pháp của Caesar là một ví dụ, vẫn là tiêu chuẩn trong mật mã.

Khoa học giải mã, tức là ngành khoa học phá vỡ và giải mã, đã bắt đầu bắt kịp các ngành khoa học nguyên thủy vẫn còn tương đối sơ khai trong lĩnh vực mật mã. Al-Kindi, một nhà toán học Ả Rập nổi tiếng, đã phát triển một kỹ thuật được gọi là phân tích tần số vào khoảng năm 800 sau Công nguyên khiến mã thay thế dễ bị giải mã. Lần đầu tiên, những người cố gắng giải mã các tin nhắn được mã hóa có quyền truy cập vào một cách có hệ thống để làm điều đó, khiến mật mã cần phải phát triển hơn nữa để vẫn hữu ích.

Năm 1465, Leon Alberti đã phát triển mật mã đa bảng chữ cái được coi là giải pháp chống lại kỹ thuật phân tích tần số. Trong mật mã đa bảng chữ cái, một thông điệp được mã hóa bằng hai bảng chữ cái riêng biệt. Đầu tiên là bảng chữ cái trong đó tin nhắn gốc được viết trong khi thứ hai là bảng chữ cái hoàn toàn khác, trong đó thông báo xuất hiện sau khi được mã hóa. Kết hợp với mật mã thay thế truyền thống, mật mã đã tăng cường đáng kể tính bảo mật của thông tin được mã hóa. Trừ khi người đọc biết bảng chữ cái mà bức thư được viết ban đầu, nếu không phương pháp phân tích tần số của Kennedy sẽ không có tác dụng.

Các phương pháp mã hóa thông tin mới cũng được phát triển trong thời kỳ Phục hưng, bao gồm một phương pháp mã hóa nhị phân phổ biến ban đầu được phát minh bởi nhà khoa học nổi tiếng Sir Francis Bacon vào năm 1623.

Tiến bộ hơn trong những thế kỷ gần đây

Mật mã học đã tiếp tục phát triển dần dần qua nhiều thế kỷ. Vào những năm 1870, Thomas Jefferson đã mô tả một sự kiện lớn trong mật mã mặc dù có lẽ nó chưa bao giờ được xây dựng. Phát minh của ông được gọi là Bánh xe mật mã bao gồm 36 vòng chữ cái trên các bánh xe chuyển động có thể được sử dụng để đạt được mã hóa phức tạp. Khái niệm này tiên tiến đến mức nó được dùng làm cơ sở cho việc mã hóa quân sự của Hoa Kỳ cho đến tận Thế chiến thứ hai.

Thế chiến thứ hai cũng chứng kiến ​​một ví dụ hoàn hảo về mật mã tương tự được gọi là máy Enigma. Giống như mật mã bánh xe, thiết bị này được các trục cung cấp năng lượng sử dụng các bánh xe quay để mã hóa tin nhắn, khiến nó gần như không thể đọc được nếu không có một câu đố khác. Nhưng cuối cùng, công nghệ máy tính ban đầu đã được sử dụng để giúp phá mã Enigma và giải mã thành công các tin nhắn Enigma. vẫn được coi là một yếu tố quan trọng đối với chiến thắng cuối cùng của Đồng minh.

Mật mã trong thời đại máy tính

Với sự phổ biến của máy tính, việc mã hóa đã trở nên tiên tiến hơn nhiều so với thời kỳ analog. Mã hóa toán học 128 bit mạnh hơn nhiều so với bất kỳ mã hóa cổ xưa hay thời trung cổ nào và hiện là tiêu chuẩn cho nhiều thiết bị và hệ thống máy tính nhạy cảm. Bắt đầu từ năm 1990, các nhà khoa học máy tính đã phát triển một dạng mật mã hoàn toàn mới, được gọi là mật mã lượng tử, hy vọng một lần nữa sẽ nâng cao mức độ bảo vệ mà mật mã hiện đại mang lại.

Gần đây, các kỹ thuật mã hóa cũng đã được sử dụng để tạo ra các loại tiền kỹ thuật số, vì các loại tiền kỹ thuật số tận dụng các kỹ thuật mã hóa tiên tiến, bao gồm hàm băm, mã hóa khóa công khai và chữ ký số. Những công nghệ này chủ yếu được sử dụng để đảm bảo tính bảo mật của dữ liệu được lưu trữ trên blockchain và để xác thực các giao dịch. Một dạng mật mã chuyên dụng được gọi là Thuật toán chữ ký số đường cong Elliptical (ECDSA) làm nền tảng cho Bitcoin và các hệ thống mật mã khác như một cách để cung cấp bảo mật bổ sung và đảm bảo rằng tiền chỉ có thể được sử dụng bởi chủ sở hữu hợp pháp của chúng.

Mật mã học đã đi một chặng đường dài trong 4.000 năm qua và sẽ không ngừng phát triển sớm. Miễn là dữ liệu nhạy cảm cần được bảo vệ thì mã hóa sẽ tiếp tục phát triển. Mặc dù các hệ thống mật mã được sử dụng trong blockchain ngày nay đại diện cho một số dạng tiên tiến nhất của khoa học này, nhưng chúng cũng là một phần của truyền thống kéo dài suốt phần lớn lịch sử loài người.