Криптографической защиты не было, поэтому, используя спектрометр, можно было выделить используемые частоты и границы временных отрезков, после чего медленно, по слогам, восстанавливать сигнал[99]. Фрэнсис Бэкон в своей первой работе 1580 года предложил двоичный способ кодирования латинского алфавита, по принципу аналогичный тому, что сейчас используется в компьютерах[7]. Используя этот принцип, а также имея два разных способа начертания для каждой из букв, отправитель мог «спрятать» в тексте одного длинного сообщения короткое секретное[43]. Этот способ получил название «шифр Бэкона», хотя относится больше к стеганографии. Но если раньше этот метод применялся исключительно в письменном виде, сегодня он шагнул в цифровое пространство.
Имеются свидетельства, что криптография как техника защиты текста возникла вместе с письменностью, и способы тайного письма были известны уже древним цивилизациям Индии, Египта и Месопотамии. В древнеиндийских текстах среди 64 искусств названы способы изменения текста, некоторые из них можно отнести к криптографическим[1][2][3]. Автор таблички с рецептом для изготовления глазури для гончарных изделий из Месопотамии использовал редкие обозначения, пропускал буквы, а имена заменял на цифры, чтобы скрыть написанное. В дальнейшем встречаются различные упоминания об использовании криптографии, большая часть относится к использованию в военном деле[1]. Современная криптография образует отдельное научное направление на стыке математики и информатики — работы в этой области публикуются в научных журналах, организуются регулярные конференции. Практическое применение криптографии стало неотъемлемой частью жизни современного общества — её используют в таких отраслях, как электронная коммерция, электронный документооборот (включая цифровые подписи), телекоммуникации и других.
Первые криптографические сообщения были найдены у древних египтян, однако подтверждённое использование шифров в стратегических целях относится к эпохе Древнего Рима. В 1960-х годах начали появляться различные блочные шифры, которые обладали большей криптостойкостью по сравнению с результатом работы роторных машин. Однако они предполагали обязательное использование цифровых электронных устройств — ручные или полумеханические способы шифрования уже не использовались[63]. Однако с 1940 года высшее германское командование начало использовать новый метод шифрования, названный британцами «Fish». Для шифрования использовалось новое устройство «Lorenz SZ 40», разработанное по заказу военных. Однако для работы шифра требовался «надёжный» генератор случайной последовательности, который бы синхронизировался на передающей и принимающей стороне.
Для чайников принцип криптографии на основе открытых ключей можно объяснить на примере транзакции. Для этого ему необходимо совершить транзакцию, где будет указано, откуда нужно взять монету и куда она будет направляться (публичный ключ получателя). Когда транзакция сформирована, отправитель должен подписать ее своим секретным ключем. Далее узлы связи проверяют соответствие секретного ключа отправителя и его открытого ключа, с которым на текущий момент ассоциируется монета. Если условия соблюдены – то есть, открытый и закрытый ключ отправителя взаимосвязаны – то отправленная монета начнет ассоциироваться с уже с открытым ключом получателя. Шифрование — это процесс преобразования открытого текста в зашифрованный текст с использованием алгоритма шифрования и криптографического ключа.
Расцвет тайной письменности приходится на Средневековье, так как именно в это время алгоритмы шифрования начали широко использоваться в дипломатических и торговых областях. Это способ защиты информационных данных, который предполагает применение зашифрованных алгоритмов, хеша и подписей. Криптовалюты, такие как Биткойн, полагаются на криптографию для обеспечения безопасности. Транзакции шифруются, а цифровые подписи обеспечивают подлинность транзакции. Технология блокчейн, лежащая в основе криптовалют, также использует криптографическое хеширование для защиты записей транзакций.
Сегодня активно тестируется использование при шифровании методов квантовой технологии, которая позволит обеспечивать максимально высокий уровень безопасности информационных данных при их передаче и хранении. Стремительный рост этой сферы привел к тому, что самая дорогая криптовалюта существовавшие ранее способы кодирования и защиты информации заметно усложнились в плане математических конструкций. Постоянно обновляющиеся требования, не всегда относящиеся к этой науке, сделали криптографические методы еще более трудными и стабильными.
Такой взлом предполагает подбор всех возможных элементов до тех пор, пока решение не будет найдено. С увеличением вычислительных мощностей брутфорс становится всё более реалистичной угрозой, единственный способ защиты от которой — увеличение сложности шифрования. Чем больше возможных ключей, тем сложнее получить доступ к вашим данным «грубой силой». Принципы выбора алгоритмов (криптографических примитивов) постепенно усложняются. Предъявляются новые требования, часто не имеющие прямого отношения к математике, такие как устойчивость к атакам по сторонним каналам.
Третий период (с начала и до середины XX века) характеризуется внедрением электромеханических устройств в работу шифровальщиков. Три из этих алгоритмов базируются на структурированных решетках, в то время как четвертый использует хэш-функции, согласно информации от NIST. В ходе четвертого раунда рассмотрения NIST также планирует оценить еще четыре алгоритма.
Протоколы безопасной связи, такие как HTTPS, гарантируют, что банковские веб-сайты используют шифрование для защиты пользовательских данных. Помимо RSA, Ривест внес значительный вклад в криптографию, включая разработку различных криптографических алгоритмов и протоколов. Он является соавтором широко используемого алгоритма симметричного шифрования RC4. Квантовая физика занимается проблемой распределения ключей, и решает её на квантовом уровне. Она использует материю и её природу для создания и распределения ключей, привлекая в процесс физические системы основанные, на квантовой физике.
Для следующего слова открытого текста ключ начинал использоваться снова, так, что одинаковые слова оказывались зашифрованы одинаково[19]. Кроме этого, Тритемий первым заметил, что шифровать можно и по две буквы за раз — биграммами (хотя первый биграммный шифр — Playfair — был предложен лишь в XIX веке)[38]. Позже, в XVII веке, член ордена иезуитов https://cryptocat.org/ Атанасиус Кирхер провёл исследования лингвистических аспектов работ Тритемия, результаты которых опубликовал в своей Polygraphia nova в 1663 году. Наряду с вышеупомянутыми методами, современная криптография использует алгоритмы хеширования, которые преобразуют данные произвольного размера в массив фиксированного размера – хеш-сумму.
Согласно другой точке зрения, буквенный ряд является лишь шрифтовым декором, который был широко распространён как в древнерусской, так и, например, в византийской иконописи[28][29]. Согласно свидетельству Светония, Цезарь использовал в переписке моноалфавитный шифр, вошедший в историю как Шифр Цезаря[9][20]. В шифре Цезаря каждая буква алфавита циклически сдвигается на определённое число позиций. Первым известным применением криптографии принято считать использование специальных иероглифов около 4000 лет назад в Древнем Египте. Элементы криптографии обнаружены уже в надписях Старого и Среднего царств, полностью криптографические тексты известны с периода XVIII династии.
Для шифрования нить протягивалась через прорезь и отверстие, после чего на нити завязывался очередной узел. Для дешифрования необходимо было иметь саму нить и линейку с аналогичным расположением отверстий. Таким образом, даже зная алгоритм шифрования, но не имея ключа (линейки), прочитать сообщение было невозможно[15].
В конце 1920-х — начале 1930-х годов, несмотря на переданные немецким аристократом Хансом Тило-Шмидтом данные по машине, имевшиеся экземпляры коммерческих вариантов, британская и французская разведка не стали браться за задачу криптоанализа. У одного из них, Мариана Реевского, зародилась идея бороться с криптографической машиной с помощью другой машины. Идея озарила Реевского в кафе, и он дал машине имя «Бомба» по названию круглого пирожного[72].