Од давнина су се људи ослањали на криптографију, уметност писања и решавања кодираних порука, како би чували своје тајне. У петом веку шифроване поруке су биле уписане на кожу или папир и достављене од стране људског гласника. Данас, шифре помажу у заштити наших дигиталних података док прегледавају интернет. Сутра ће поље можда донети још један скок; са квантним компјутерима на хоризонту, криптографи користе снагу физике да произведу најсигурније шифре до сада.
Историјске методе чувања тајне
Реч "криптографија" потиче од грчких речи "криптос", што значи сакрити, и "грапхеин", за писање. Уместо да физички сакрије поруку од непријатељских очију, криптографија омогућава двема странама да комуницирају видним очима, али на језику који њихов противник не може да прочита.
Да би шифровао поруку, пошиљалац мора да манипулише садржајем помоћу неке систематске методе, познате као алгоритам. Оригинална порука, названа отвореним текстом, може бити шифрована тако да се њена слова слажу у неразумљивом редоследу или се свако слово може заменити другим. Добијена глупост позната је као шифрични текст, према Црасх Цоурсе Цомпутер Сциенце.
У грчко време, спартанска војска шифровала је поруке користећи уређај назван сцитале, који се састојао од мршаве траке коже намотане око дрвеног штапа, саопштено је из Центра за криптолошку историју. Непознато, чинило се да пруга носи низ случајних знакова, али ако је намотана око штапа одређене величине, слова су се поравнала у речи. Ова техника мешања слова је позната као шифра за транспозицију.
Кама сутра спомиње алтернативни алгоритам, познат као замјена, препоручујући женама да науче методу да воде евиденцију о својим везама у тајности, извијестио је Тхе Атлантиц. Да би користио замену, пошиљалац замењује свако слово у поруци за друго; на пример, „А“ може постати „З“ и тако даље. Да би дешифровали такву поруку, пошиљалац и прималац морају се договорити која ће писма бити замењена, баш као што су и спартански војници били потребни да поседују скелет исте величине.
Први криптовалути
Специфична знања потребна за враћање шифреног текста у отворени текст, позната као кључна, морају се чувати у тајности да би се осигурала сигурност поруке. За пуцање шифре без кључа потребно је велико знање и вештина.
Заменски шифра је пропала током првог миленијума А. - све док арапски математичар ал-Кинди није схватио своју слабост, изјавио је Симон Сингх, аутор књиге „Књига књига“ (Рандом Хоусе, 2011). Констатујући да се одређена слова употребљавају чешће од осталих, ал-Кинди је могао преокренути супституције анализирајући која слова се најчешће исписују у шифранту. Арапски учењаци постали су водећи светски криптоаналитичари, приморавајући криптографе да прилагоде своје методе.
Како су методе криптографије напредовале, криптанализатори су се појачали како би их изазвали. Међу најпознатијим сукобима у овој текућој битци био је савезнички напор да се током Другог светског рата разбије немачка машина Енигма. Енигма машина шифрира поруке користећи алгоритам замјене чији се сложени кључ свакодневно мења; заузврат, криптоаналитичар Алан Туринг развио је уређај зван "бомба" за праћење Енигма променљивих подешавања, према америчкој Централној обавештајној агенцији.
Криптографија у доба интернета
У дигиталном добу, циљ криптографије остаје исти: спречити да противник пребаци информације које размењују две стране. Компјутерски научници често ове две стране називају "Алице и Боб", измишљени ентитети први пут представљени у чланку из 1978. године који описују метод дигиталне енкрипције. Алице и Боб стално мучи неугодан прислушкивач назван "Ева".
Све врсте апликација користе шифрирање за заштиту наших података, укључујући бројеве кредитних картица, медицинску документацију и крипто валуте попут Битцоина. Блоцкцхаин, технологија која стоји иза Битцоина, повезује стотине хиљада рачунара путем дистрибуиране мреже и користи криптографију да би заштитио идентитет сваког корисника и одржавао трајни дневник трансакција.
Појава рачунарских мрежа увела је нови проблем: ако су се Алице и Боб налазили на супротним странама света, како деле тајни кључ а да га Ева не зароби? Криптографија јавног кључа појавила се као решење, према академији Кхан. Схема користи једносмјерне функције - математику коју је лако извести, али је тешко преокренути без кључних информација. Алице и Боб размењују свој шифровани текст и јавни кључ под Евеиним будним погледом, али сваки задржава приватни кључ за себе. Применом оба приватна кључа на шифрични текст, пар постиже заједничко решење. У међувремену, Ева се бори да дешифрује њихове трагове.
Широко коришћени облик криптографије јавног кључа, зван РСА енкрипција, додирује шкакљиву природу примарног факторизације - проналажење два главна броја који се множе заједно да би добили конкретно решење. Помножавање два главна броја уопште не треба времена, али чак и најбржим рачунарима на Земљи може бити потребно стотине година да преокрену процес. Алице одабире два броја на којима ће изградити свој кључ за шифровање, остављајући Еве бескорисни задатак да те тешке копање ископа.
Направио је квантни скок
У потрази за нераскидивим шифром, данашњи криптографи траже квантну физику. Квантна физика описује чудно понашање материје на невероватно малим размерама. Као и Сцхродингерова позната мачка, субатомске честице постоје у више стања истовремено. Али када се отвори кутија, честице се уситњавају у једно посматрано стање. У 1970-им и 80-има, физичари су почели да користе ово функи својство за шифрирање тајних порука, метода која је данас позната као "квантна дистрибуција кључева".
Баш као што се кључеви могу кодирати у бајтовима, тако и физичари сада кодирају кључеве у својствима честица, обично фотона. Злогласни прислушкивач мора измјерити честице да би украо кључ, али сваки покушај да то промијени мијења понашање фотона, упозоравајући Алице и Боба на кршење сигурности. Овај уграђени алармни систем чини квантну дистрибуцију кључева "привидно сигурном", преноси Виред.
Квантни кључеви могу се размењивати на великим даљинама кроз оптичка влакна, али је алтернативни пут дистрибуције побудио интересовање физичара у 1990-има. Предложена Артуром Екертом, техника омогућава два фотона да комуницирају на огромним даљинама захваљујући феномену званом "квантно заплетеност".
"квантни предмети имају то невероватно својство где, ако их раздвојите, чак и на стотине километара, они могу некако да се осете", рекао је Екерт, сада професор из Оксфорда и директор Центра за квантне технологије на Националном универзитету у Сингапуру. Заплетене честице се понашају као једна целина, што Алису и Бобу омогућава да створе заједнички кључ вршећи мерења на сваком крају. Ако прислушкивач покушава пресрести кључ, честице реагирају и мјерења се мијењају.
Квантна криптографија је више од апстрактног појма; 2004. године, истраживачи су пребацили 3.000 евра на банковни рачун помоћу заплетених фотона, преноси Популар Сциенце. Током 2017. године, истраживачи су снимили два заплетена фотона на Земљу са сателита Мициус, одржавајући њихову везу током рекордних 747 миља (1,203 километра), наводи Нев Сциентист. Многе компаније су сада закључене у трци за развојем квантне криптографије за комерцијалне апликације, са неким успехом до сада.
Да би гарантовали будућност кибернетичке сигурности, они се такође могу борити против сата.
"Ако постоји квантни рачунар, постојећи криптографски системи, укључујући и оне који подржавају крипто валуте, више неће бити сигурни", рекао је Екерт за Ливе Сциенце. "Не знамо тачно када ће тачно бити изграђене - боље је да почнемо сада нешто да радимо."
