Краткая история криптографии: Передача секретных сообщений с древних времен до современности

Криптография - это практика шифрования передаваемой информации таким образом, чтобы она могла быть интерпретирована только адресатом. Со времен античности практика передачи секретных сообщений была распространена практически во всех крупных цивилизациях. В наши дни криптография стала важнейшим элементом кибербезопасности.

От защиты повседневных личных сообщений и проверки подлинности цифровых подписей до защиты платежной информации при совершении онлайн-покупок и даже защиты сверхсекретных правительственных данных и сообщений - криптография делает возможной цифровую конфиденциальность.

Хотя эта практика насчитывает тысячи лет, использование криптографии и более широкая область криптоанализа все еще считаются относительно молодыми, добившись огромного прогресса только за последние 100 лет. Одновременно с изобретением современных вычислительных машин в XIX веке, рассвет цифровой эры также ознаменовал собой рождение современной криптографии.

Большинство криптосистем начинают работу с незашифрованного сообщения, известного как открытый текст, который затем шифруется в неразборчивый код, известный как шифротекст, с помощью одного или нескольких ключей шифрования. Затем этот шифротекст передается получателю. Если шифротекст перехвачен, а алгоритм шифрования очень силен, то шифротекст будет бесполезен для неавторизованных подслушивающих лиц, поскольку они не смогут взломать код. Однако адресат легко сможет расшифровать текст, если у него есть правильный ключ для дешифрования.

В этой статье мы рассмотрим историю и развитие криптографии.

1900 г. до н. э.: Одна из первых реализаций криптографии была обнаружена в использовании нестандартных иероглифов, вырезанных на стене гробницы из Старого царства Египта.

1500 г. до н. э.: Глиняные таблички, найденные в Месопотамии, содержали зашифрованные письмена, которые считались секретными рецептами керамической глазури - то, что в современном понимании можно считать коммерческой тайной.

650 г. до н. э.: Древние спартанцы использовали ранний транспозиционный шифр, чтобы запутать порядок букв в своих военных сообщениях. Для этого нужно было написать сообщение на куске кожи, обернутом вокруг шестигранного деревянного посоха, известного как коса. Когда полоска наматывается на косу правильного размера, буквы выстраиваются в последовательное сообщение; однако, когда полоска разматывается, сообщение превращается в шифр. В системе косы определенный размер косы можно рассматривать как закрытый ключ.

100-44 гг. до н. э.: Для обеспечения безопасной связи в римской армии Юлий Цезарь использует так называемый шифр Цезаря - подстановочный шифр, в котором каждая буква открытого текста заменяется другой буквой, определяемой путем перемещения на определенное количество букв вперед или назад в латинском алфавите. В этой криптосистеме с симметричным ключом конкретные шаги и направление перестановки букв являются секретным ключом.

800: Арабский математик Аль-Кинди изобрел технику частотного анализа для взлома шифров, что стало одним из самых грандиозных прорывов в криптоанализе. Частотный анализ использует лингвистические данные - например, частоту употребления определенных букв или буквенных пар, частей речи и построения предложений - для обратной разработки частных ключей дешифрования.

Моноалфавитные подстановочные шифры, использующие только один алфавит, особенно восприимчивы к частотному анализу, особенно если закрытый ключ короткий и слабый. В работах аль-Канди также описываются методы криптоанализа полиалфавитных шифров, которые заменяют открытый текст на шифр из нескольких алфавитов, обеспечивая дополнительный уровень безопасности, гораздо менее уязвимый для частотного анализа.

1467: Работа Леона Баттисты Альберти, считающегося отцом современной криптографии, наиболее ярко раскрывает использование шифров, включающих несколько алфавитов, известных как полифонические криптосистемы, в качестве самой сильной формы шифрования в средние века.

1500: Несмотря на то, что шифр Виженера был опубликован Джован Баттиста Беллазо, его авторство было ошибочно приписано французскому криптологу Блезу де Виженеру, и он считается самым известным полифоническим шифром XVI века. Хотя Виженер не изобретал шифр Виженера, в 1586 году он создал более сильный шифр с автоключом.

1913: Начало Первой мировой войны в начале XX века ознаменовалось резким ростом как криптологии для военных коммуникаций, так и криптоанализа для взлома кодов. Успех английских криптологов в расшифровке кодов немецких телеграмм привел к решающим победам Королевского флота.

1917: Американец Эдвард Хеберн создал первую криптографическую роторную машину, объединив электрические схемы с механическими частями печатной машинки для автоматического шифрования сообщений. Пользователь мог набрать сообщение с открытым текстом на стандартной клавиатуре пишущей машинки, и машина автоматически создавала шифр подстановки, заменяя каждую букву на новую, произвольно выбранную, чтобы выдать шифротекст.

1918: После войны немецкий криптолог Артур Шербиус разработал машину "Энигма", усовершенствованную версию роторной машины Хеберна, которая также использовала роторные цепи как для кодирования открытого текста, так и для декодирования шифротекста. Машина "Энигма" активно использовалась немцами до и во время Второй мировой войны и считалась пригодной для сверхсекретной криптографии самого высокого уровня.

Однако, как и в случае с роторной машиной Хеберна, для расшифровки сообщения, зашифрованного с помощью машины Enigma, требовался расширенный обмен настройками калибровки машины и приватнымиключами, что было чревато шпионажем и в конечном итоге привело к краху Enigma.

1939-45: В начале Второй мировой войны польские шифровальщики бежали из Польши и присоединились к многим известным британским математикам, включая отца современных вычислений Алана Тьюринга, чтобы взломать немецкую криптосистему "Энигма", что стало важнейшим прорывом для союзных войск. Именно работа Тьюринга заложила большую часть фундаментальной теории алгоритмических вычислений.

1975: Исследователи, работавшие над блочными шифрами в IBM, разработали стандарт шифрования данных (DES) - первую криптосистему, сертифицированную Национальным институтом стандартов и технологий (в то время известным как Национальное бюро стандартов) для использования правительством США. Хотя DES был достаточно силен, чтобы остановить даже самые мощные компьютеры 1970-х годов, небольшая длина ключа делает его небезопасным для современных приложений, но его архитектура оказала и продолжает оказывать большое влияние на развитие криптографии.

1976: Исследователи Уитфилд Хеллман и Мартин Диффи представили метод обмена ключами Диффи-Хеллмана для безопасного обмена криптографическими ключами. Это позволило создать новую форму шифрования, называемую алгоритмами с асимметричными ключами.

В криптосистемах с открытым ключом каждый пользователь имеет свой собственный секретный ключ, который работает в тандеме с общим открытым для обеспечения дополнительной безопасности.

1977: Рон Ривест, Ади Шамир и Леонард Адлеман представляют криптосистему с открытым ключом RSA - одну из старейших техник шифрования для безопасной передачи данных, которая используется до сих пор. Открытые ключи RSA создаются путем перемножения больших простых чисел, которые даже самым мощным компьютерам непомерно сложно перемножить без предварительного знания закрытого ключа, использованного для создания открытого ключа.

2001: В связи с развитием вычислительной мощности на смену DES пришел более надежный алгоритм шифрования Advanced Encryption Standard (AES). Подобно DES, AES также является симметричной криптосистемой, однако в нем используется гораздо более длинный ключ шифрования, который не может быть взломан современным оборудованием.

Область криптографии продолжает развиваться, чтобы идти в ногу с развитием технологий и все более изощренными кибератаками. Квантовая криптография (также известная как квантовое шифрование) относится к прикладной науке о безопасном шифровании и передаче данных на основе естественных и неизменных законов квантовой механики для использования в кибербезопасности. Пока квантовое шифрование находится на ранних стадиях развития, оно может быть гораздо более безопасным, чем предыдущие типы криптографических алгоритмов, и, теоретически, даже не поддаваться взлому.

Не путать с квантовой криптографией, которая опирается на естественные законы физики для создания безопасных криптосистем. Постквантовые криптографические (PQC) алгоритмы используют различные виды математической криптографии для создания квантового шифрования, защищенного от компьютерных атак.

По данным Национального института стандартов и технологий (NIST), цель постквантовой криптографии (также называемой квантовостойкой или квантовобезопасной) - "разработка криптографических систем, защищенных как от квантовых, так и от классических компьютеров, и способных взаимодействовать с существующими протоколами связи и сетями".

ps. Комментируйте и лайкайте, пожалуйста! Это помогает продвижению статьи.

Ну и как положено, канал тг))) Канал и чатик

Там в закрепленном боты для доступа в Chat GPT и Midjourney без VPN и другие нейросети.