Криптография: История Науки, Подарившей Нам Блокчейн

Криптография – наука о написании кодов и шифров для безопасной связи, она играет ключевую роль в разработке криптовалюты и технологии блокчейн. Люди издавна стремились защитить важную информацию от посторонних глаз, и криптография помогла им в этом.

Как люди шифровали информацию в древности и как с этим связана криптовалюта? Разбираемся в истории криптографии – главной науки любого крипто-энтуазиаста.

В этой статье мы проследим путь развития криптографии от древних цивилизаций до наших дней. Вы узнаете, как простые шифры превратились в сложные алгоритмы, и как они сохраняют безопасность цифровых данных в современном мире. Эта история помогает понять, насколько важна криптография для функционирования современных технологий, включая криптовалюты и блокчейн.

Истоки криптографии в древности

Криптография имеет глубокие корни в истории человечества. Древние цивилизации уже использовали простейшие методы шифрования. Наиболее ранняя форма криптографии – замена символов – встречается в письменности Древнего Египта и Месопотамии. Древнейший известный пример такого шифрования обнаружен в гробнице египетского аристократа Хнумхотепа II, жившего около 3900 лет назад.

В древности замена символов служила не для сокрытия информации, а для придания тексту особой эстетики. Первое документированное использование криптографии для защиты данных датируется примерно 3500 лет назад – это был зашифрованный рецепт керамической глазури на глиняной табличке.

В античную эпоху криптография стала широко применяться в военном деле, что актуально и сегодня. Спартанцы использовали метод шифрования с помощью пергамента, намотанного на цилиндр. Известно также об использовании шифров шпионами в Древней Индии во II веке до н.э.

Вершиной древней криптографии считаются достижения римлян. Знаменитый шифр Цезаря основан на смещении букв алфавита на определенное число позиций. Зная правило шифрования, получатель мог легко прочесть зашифрованное послание.

Как развивалась криптография в Средневековье и Ренессанс?

В средние века искусство шифрования продолжило развиваться, хотя шифры замены, такие как шифр Цезаря, всё ещё оставались основными. Параллельно развивался и криптоанализ — наука о взломе шифров. Значительный прорыв совершил арабский учёный Аль-Кинди, создавший около 800 г. н.э. метод частотного анализа. Это сделало шифры уязвимыми и дало криптоаналитикам первый систематический подход к дешифровке, что стимулировало дальнейшее развитие криптографии.

В 1465 году Леоне Альберти изобрёл полиалфавитный шифр, противостоящий методу Аль-Кинди. Этот шифр использовал два разных алфавита: один для исходного текста, другой для зашифрованного. Такой подход, в сочетании с традиционными методами замены, существенно повысил надёжность шифрования. Без знания исходного алфавита частотный анализ становился бесполезным.

Эпоха Возрождения принесла новые методы кодирования. Среди них — двоичное кодирование – способ представления данных с помощью двух символов, обычно 0 и 1. Вся информация, будь то текст, изображения или команды для компьютера, преобразуется в последовательности из этих двоичных цифр, которые компьютер может легко обработать и хранить. Двоичное кодирование было изобретено в 1623 году и стало важным шагом в развитии криптографии и повлияло на её дальнейшую эволюцию.

Криптография в Новое время

Криптография продолжала стремительно развиваться на протяжении последующих столетий. Значительный вклад внес Томас Джефферсон в 1790-х годах, описав инновационное устройство – «колесо шифрования». Это изобретение, состоявшее из 36 буквенных дисков на подвижной оси, позволяло создавать сложные шифры. Идея Джефферсона оказалась настолько передовой, что легла в основу американской военной криптографии вплоть до Второй мировой войны.

Во время Второй мировой войны появился еще один выдающийся образец аналоговой криптографии – машина «Энигма». Это устройство применялось странами Оси и использовало систему вращающихся роторов для шифрования сообщений. Без знания ключа сообщения было прочесть почти невозможно. Для взлома «Энигмы» потребовались ранние компьютерные технологии. Успешная расшифровка сообщений «Энигмы» считается одним из ключевых факторов, способствовавших победе союзников в войне.

Криптография и криптовалюта

С наступлением компьютерной эпохи криптография совершила колоссальный скачок вперед. Современное 128-битное шифрование, значительно превосходящее по надежности все древние и средневековые методы, стало стандартом для множества электронных устройств и систем. С 1990-х годов ученые начали разрабатывать принципиально новое направление – квантовую криптографию, стремясь еще больше повысить уровень защиты информации.

И конечно, криптографические методы нашли применение в создании криптовалют. Вообще слово «криптовалюта» произошло от слова «криптография», что означает метод защиты информации через шифрование. «Крипто-» обозначает шифрование, а «валюта» указывает на денежные средства, таким образом, криптовалюта – это цифровая валюта, защищённая с помощью криптографических методов. В криптовалюте используется ряд криптографических технологий:

• Хеш-функции – математические алгоритмы, которые преобразуют входные данные произвольного размера в фиксированную строку битов, называемую хешем. Они используются для проверки целостности данных, шифрования и в алгоритмах консенсуса, так как даже небольшое изменение входных данных приводит к совершенно другому хешу;
• Асимметричное шифрование – метод шифрования, при котором используются два разных, но связанных ключа: открытый для шифрования и закрытый для расшифровки. Открытый ключ может быть доступен всем, а закрытый хранится в тайне владельцем, что позволяет безопасно обмениваться информацией;
• Электронные подписи – криптографические доказательства, подтверждающие, что транзакция была создана владельцем соответствующего закрытого ключа. Они обеспечивают аутентификацию и целостность транзакций, позволяя убедиться, что данные не были подделаны и отправлены именно авторизованным пользователем.

Представьте, что Полина хочет отправить Алексею 1 биткоин. Чтобы доказать, что она действительно владеет этими биткоинами и авторизует транзакцию, Полина создает электронную подпись с использованием своего закрытого ключа. Алексей и другие участники сети могут использовать открытый ключ Полины для проверки подписи и убеждения, что транзакция подлинная и не была изменена. Если подпись верна, транзакция считается действительной и добавляется в блокчейн.

• Алгоритм ECDSA – метод создания цифровых подписей, который основан на математических свойствах эллиптических кривых. В отличие от традиционных методов, он обеспечивает высокую криптографическую безопасность при меньших размерах ключей, а это более эффективно с точки зрения вычислений и экономии памяти. При использовании ECDSA для создания цифровой подписи владелец закрытого ключа генерирует подпись, которая затем может быть проверена с помощью соответствующего открытого ключа. В криптовалюте ECDSA используется для подтверждения подлинности транзакций, ведь только владелец соответствующего закрытого ключа может потратить средства.

Криптография: В заключение

За 4000 лет своего существования криптография прошла огромный путь развития, и этот процесс не останавливается. Пока существует потребность в защите конфиденциальных данных, криптография будет совершенствоваться.

История криптографии – это путешествие через века, от простейших методов замены символов до сложнейших алгоритмов цифрового шифрования. Эта наука развивалась параллельно с человеческой цивилизацией, постоянно адаптируясь к новым вызовам и технологическим возможностям.

Благодаря криптографическим технологиям криптовалюта и блокчейн ценятся миллионами пользователей по всему миру. Подробнее о блокчейне мы писали в этой статье, а о криптовалюте – здесь.

Современные криптографические методы, используемые в цифровых технологиях, являются результатом многовекового накопления знаний и опыта. Они вобрали в себя лучшие идеи прошлого и усовершенствовали их с помощью современных компьютерных технологий.

Совершенствуйте свои познания в области криптовалют вместе с Banana Education!