Back to the topics list

криптографія

Вступ до криптографії

Криптографія — це практика та вивчення методів безпечного зв’язку в присутності третіх сторін, які називаються противниками. Його головна мета — забезпечити конфіденційність, автентифікацію, цілісність і неспростовність повідомлень або даних.

Історичний контекст криптографії

Мистецтво криптографії таке ж давнє, як і саме письмо. Спочатку він використовувався для того, щоб лише одержувачі могли зрозуміти зміст повідомлення. Стародавні єгиптяни, греки та римляни розробили та використовували криптографічні методи. Добре відомим прикладом є шифр Цезаря , шифр заміни, де кожна літера у відкритому тексті зсувається на певну кількість знаків униз за алфавітом.

Основні криптографічні методи

Існує дві основні категорії криптографічних алгоритмів:

• Криптографія з симетричним ключем: і відправник, і одержувач використовують один і той самий ключ для шифрування та дешифрування. Це включає такі алгоритми, як AES (Advanced Encryption Standard).
• Криптографія з асиметричним ключем: використовує пару ключів, один для шифрування (відкритий ключ), а інший для дешифрування (приватний ключ). RSA (Rivest–Shamir–Adleman) — один із найпопулярніших асиметричних алгоритмів.

Розуміння шифрування та дешифрування

Шифрування - це процес перетворення відкритого тексту в зашифрований текст, який неможливо прочитати нікому, крім власника ключа. Розшифровка — це зворотний процес, що перетворює зашифрований текст назад у читабельний відкритий текст. Математичне співвідношення можна виразити так:

• Шифрування: \(C = E_k(P)\) , де \(C\) — зашифрований текст, \(P\) — відкритий текст, а \(E_k\) — функція шифрування за допомогою ключа \(k\) .
• Розшифровка: \(P = D_k(C)\) , де \(P\) — відкритий текст, \(C\) — зашифрований текст, а \(D_k\) — функція дешифрування за допомогою ключа \(k\) .

Приклади криптографічних алгоритмів

• AES (Advanced Encryption Standard): широко використовуваний симетричний алгоритм шифрування, який шифрує фіксований розмір блоку даних. Він вважається безпечним проти атак грубою силою.
• RSA (Rivest–Shamir–Adleman): одна з перших криптосистем із відкритим ключем, яка широко використовується для безпечної передачі даних. Він працює за принципом, що легко помножити великі числа, але важко розкласти їхній добуток.

Інфраструктура відкритих ключів (PKI)

Інфраструктура відкритих ключів — це структура для керування цифровими сертифікатами та шифруванням відкритих ключів. Це дозволяє користувачам незахищеної загальнодоступної мережі, як-от Інтернет, безпечно та приватно обмінюватися даними.

Хеш-функції

Хеш-функції — це тип криптографічного алгоритму, який генерує рядок байтів фіксованого розміру (відомий як хеш) із вхідних даних будь-якого розміру. Вони використовуються для забезпечення цілісності даних. Добре відомим прикладом є алгоритм SHA-256, який використовується для майнінгу біткойнів.

Цифрові підписи

Цифрові підписи — це криптографічний метод, який забезпечує походження та цілісність цифрових повідомлень або документів. Цифровий підпис створюється за допомогою закритого ключа, і його може перевірити кожен, хто має відповідний відкритий ключ.

Криптоаналіз

Криптоаналіз — це наука про аналіз інформаційних систем, щоб зрозуміти приховані аспекти систем. Він використовується для зламу криптографічних систем захисту та отримання доступу до вмісту зашифрованих повідомлень.

Застосування криптографії

Криптографія має широкий спектр застосувань, включаючи захист конфіденційних комунікацій, захист інформації на пристроях зберігання, посилення безпеки Інтернету та мережі, захист електронних фінансових транзакцій, а також забезпечення цілісності та автентичності цифрових підписів і сертифікатів.

Виклики та майбутнє криптографії

З розвитком обчислювальної потужності, наприклад, квантових обчислень, сучасні криптографічні методи стикаються з новими викликами. Криптографи активно працюють над розробкою нових алгоритмів, здатних витримати обчислювальну потужність квантових комп’ютерів.