Norėdami išsaugoti savo paslaptis, nuo senų senovės žmonės rėmėsi kriptografija, užkoduotų pranešimų rašymo ir sprendimo menu. V amžiuje užšifruotos žinutės buvo užrašytos ant odos ar popieriaus ir jas perdavė žmogaus pasiuntinys. Šiandien šifrai padeda apsaugoti mūsų skaitmeninius duomenis, nes jie kaupiami internete. Rytoj laukas gali padaryti dar vieną šuolį; Kai horizonte yra kvantiniai kompiuteriai, kriptografai naudojasi fizikos jėgomis, kad sukurtų iki šiol saugiausius šifrus.
Istoriniai paslapčių saugojimo metodai
Žodis „kriptografija“ kildinamas iš graikų kalbos žodžių „kriptografija“, reiškiančio paslėptą, ir „grafeno“, rašyti. Užuot fiziškai paslėpęs pranešimą nuo priešo akių, kriptografija leidžia dviem šalims bendrauti aiškiai, bet ta kalba, kurios jų priešininkas nemoka skaityti.
Norėdami užšifruoti pranešimą, siuntėjas turi manipuliuoti turiniu, naudodamas sisteminį metodą, žinomą kaip algoritmas. Originalus pranešimas, vadinamas paprastuoju tekstu, gali būti sukramtytas, kad jo raidės išdėstytos nesuprantama tvarka, arba kiekviena raidė gali būti pakeista kita. Anot „Crash Course Computer Computer Science“, gautas sąmokslas žinomas kaip šifruotas tekstas.
Greicijos laikais Spartos kariškiai šifravo žinutes naudodami įtaisą, vadinamą scytale, kurį sudarė liesa odinė juostelė, suvyniota aplink medinį štabą, praneša Kriptografijos istorijos centras. Neišvyniota juosta atrodė su atsitiktinių simbolių eilute, tačiau, jei apvyniota aplink tam tikro dydžio personalą, raidės sulygiuojamos žodžiais. Ši raidžių keitimo technika yra žinoma kaip perkėlimo šifras.
„Kama Sutra“ mini alternatyvų algoritmą, vadinamą pakaitalais, rekomenduojantį moterims išmokti metodą, kaip saugoti savo ryšių įrašus paslėptus, pranešė „The Atlantic“. Norėdami naudoti pakaitalą, siuntėjas kiekvieną laiško raidę keičia viena kita; pavyzdžiui, „A“ gali tapti „Z“ ir pan. Norėdami iššifruoti tokią žinutę, siuntėjas ir gavėjas turi susitarti, kurios laiškai bus keičiami, lygiai taip pat, kaip Spartos kariams reikėjo turėti tokio paties dydžio šikatą.
Pirmieji kriptovaliutai
Norint užtikrinti pranešimo saugumą, reikia šifruoti tam tikras žinias, kurios reikalingos šifruoto teksto pavertimui paprastu tekstu, vadinamu raktu. Jei norite nulaužti šifrą be jo rakto, reikia daug žinių ir įgūdžių.
Pakeitimo šifras buvo neišardytas per pirmąjį tūkstantmetį A. D. - kol arabų matematikas al-Kindi suvokė savo silpnybę, teigia Simonas Singhas, „The Code Book“ (Random House, 2011) autorius. Atkreipdamas dėmesį į tai, kad kai kurios raidės naudojamos dažniau nei kitos, „al-Kindi“ sugebėjo pakeisti pakaitalus analizuodamas, kurios raidės dažniausiai susiformuoja šifruose. Arabų mokslininkai tapo žymiausiais pasaulio kriptovaliutomis, priversdami kriptografus pritaikyti savo metodus.
Tobulėjant kriptografijos metodams, kriptovaliutų kūrėjai ėmė kovoti su jais. Tarp garsiausių šio tęstinio mūšio žlugimų buvo sąjungininkų pastangos Antrojo pasaulinio karo metu sugadinti vokiečių „Enigma“ mašiną. „Enigma“ mašina užšifravo pranešimus naudodama pakeitimo algoritmą, kurio sudėtingas raktas keitėsi kasdien; savo ruožtu, pasak JAV centrinės žvalgybos agentūros, kriptovaliutų agentas Alanas Turingas sukūrė prietaisą, vadinamą „bomba“, kad galėtų sekti pasikeitusias „Enigma“ nuostatas.
Kriptografija interneto amžiuje
Skaitmeninėje eroje kriptografijos tikslas išlieka tas pats: neleisti priešininkui perduoti informacijos, kuria keičiasi dvi šalys. Kompiuterių mokslininkai abi šalis vadina „Alisa ir Boba“ - išgalvoti subjektai, pirmą kartą pristatyti 1978 m. Straipsnyje, kuriame aprašomas skaitmeninio šifravimo metodas. Alisą ir Bobą nuolat vargina įkyrus klausytojas, vardu „Ieva“.
Visų rūšių programose naudojamas šifravimas, kad mūsų duomenys būtų saugūs, įskaitant kreditinių kortelių numerius, medicininius įrašus ir kriptovaliutas, tokias kaip „Bitcoin“. „Blockchain“, „Bitcoin“ technologija, jungia šimtus tūkstančių kompiuterių per paskirstomąjį tinklą ir naudoja kriptografiją, kad apsaugotų kiekvieno vartotojo tapatybę ir palaikytų nuolatinį jų operacijų žurnalą.
Kompiuterių tinklų atsiradimas iškėlė naują problemą: jei Alisa ir Bobas yra priešingose Žemės rutulio pusėse, kaip jie pasidalins slaptu raktu, Ieva jo neužkabindami? Anot „Khan Academy“, viešojo rakto kriptografija pasirodė kaip sprendimas. Schema pasinaudoja vienpusėmis funkcijomis - matematika, kurią lengva atlikti, bet kurią sunku pakeisti be pagrindinės informacijos. Alisa ir Bobas keičiasi šifruotu tekstu ir viešuoju raktu atidžiai stebėdami Ievą, tačiau kiekvienas saugo asmeninį raktą sau. Taikant šifruotę abu asmeninius raktus, pora pasiekia bendrą sprendimą. Tuo tarpu Ieva stengiasi iššifruoti jų negausius įkalčius.
Plačiai naudojama viešojo rakto kriptografijos forma, vadinama RSA šifravimu, pradeda keblią pirminės faktorizacijos prigimtį - surandant du pirminius skaičius, kurie dauginasi kartu, kad gautumėte konkretų sprendimą. Padauginti du pirminius skaičius nereikia daug laiko, tačiau net ir greičiausiems kompiuteriams Žemėje gali prireikti šimtų metų, kad procesas būtų pakeistas. Alisa pasirenka du skaičius, kuriais remiasi sudarydama savo šifravimo raktą, paliekant Ievai beprasmišką užduotį - sunkiai iškasti tuos skaitmenis.
Atlikdamas kvantinį šuolį
Ieškodami nesulaužomo šifro, šiandien kriptografai siekia kvantinės fizikos. Kvantinė fizika apibūdina keistą materijos elgesį neįtikėtinai mažomis skalėmis. Kaip ir garsioji Schrödingerio katė, subatominės dalelės egzistuoja daugelyje valstybių vienu metu. Tačiau atidarius dėžutę dalelės užsiblokuoja į vieną stebimą būseną. Aštuntajame ir devintajame dešimtmečiuose fizikai pradėjo naudoti šią funky savybę slaptų pranešimų šifravimui - metodas, dabar žinomas kaip „kvantinių raktų paskirstymas“.
Kaip raktai gali būti užkoduoti baitais, taip ir dabar fizikai koduoja dalelių, dažniausiai fotonų, savybes. Apgaulingas sargybinis turi išmatuoti daleles, kad pavogtų raktą, tačiau bet koks bandymas tai padaryti keičia fotonų elgesį, įspėjant Alisą ir Bobą apie saugumo pažeidimą. Ši įmontuota signalizacijos sistema daro „kvantinių“ klavišų paskirstymą „patikimai saugų“, pranešė „Wired“.
Kvantiniai raktai gali būti keičiami dideliais atstumais per optinius pluoštus, tačiau alternatyvus paskirstymo būdas paskatino fizikų susidomėjimą 1990 m. Artūro Ekerto pasiūlyta metodika leidžia dviem fotonams susisiekti dideliais atstumais dėl reiškinio, vadinamo „kvantiniu susipainiojimu“.
„Kvantiniai objektai turi šią nuostabią savybę, kai, atskyrę juos net per šimtus mylių, jie gali jaustis vienas su kitu“, - sakė Ekertas, dabar Oksfordo profesorius ir Singapūro nacionalinio universiteto Kvantinių technologijų centro direktorius. Susipynusios dalelės elgiasi kaip vienas vienetas, leidžiančios Alisai ir Bobui pasidaryti bendrą raktą, matuojant iš abiejų galų. Klausytojas bando perimti raktą, dalelės sureaguoja ir matavimai pasikeičia.
Kvantinė kriptografija yra daugiau nei abstrakti sąvoka; 2004 m. tyrėjai pervedė 3000 eurų į banko sąskaitą įstrigę fotonai, pranešė „Popular Science“. 2017 m. Tyrėjai iš palydovo „Micius“ iššovė į žemę du įstrigusius fotonus, išlaikydami jų ryšį per rekordinę 747 mylių (1 203 kilometrų) ilgį, rašo „New Scientist“. Daugybė kompanijų šiuo metu yra tam tikros sėkmės kupinos kriptografijos komercinėms reikmėms plėtojimo varžybos.
Norėdami užtikrinti kibernetinio saugumo ateitį, jie taip pat gali varžytis prieš laikrodį.
„Jei yra kvantinis kompiuteris, esamos kriptografijos sistemos, įskaitant tas, kuriomis grindžiamos kriptovaliutos, nebebus saugios“, - Ekertas pasakojo „Live Science“. "Mes tiksliai nežinome, kada tiksliai jie bus pastatyti - mums jau geriau buvo pradėti ką nors daryti."
