Kryptologia

Kryptologia pochodzi od greckich wyrazów kryptós (ukryty) i lógos (słowo, rozum). Jest to dziedzina nauki zajmująca się przekazywaniem informacji zaszyfrowanych, tak aby nie trafiły do nieodpowiednich osób. Kryptologia należy do gałęzi matematyki oraz informatyki i składa się z dwóch działów:

  • kryptografii, która zajmuję się tworzeniem szyfrów
  • kryptoanalizy, zajmującej się ich łamaniem czyli odczytywaniem zaszyfrowanej informacji bez znajomości klucza

Ta dziedzina nauki wywodzi się od używanej kiedyś techniki kodowania nazywanej steganografią, polegającej na ukrywaniu przekazywanej wiadomości poprzez ukrycie nośnika wiadomości. Steganografia wykorzystywana była w wojnie Persów z Grekami, kiedy to golono głowy niewolników, tatuowano na nich pewne informacje do przekazania, a kiedy odrosły im włosy wysyłani byli do miejsc docelowych, tam ponownie golono im głowy i odczytywano przekazywane informacje.

Istnieją dwa rodzaje kluczy szyfrowania:

  • szyfry symetryczne to takie, w których zarówno osoba szyfrująca, jak i osoba odczytująca szyfr musiały znać ten sam klucz, a odszyfrowanie sprowadzało się do złamania klucza
  • szyfry asymetryczne polegają na tym, że komputer udostępnia w sieci klucz publiczny i przy jego pomocy każdy może zaszyfrować informację płynąca do nas, jednak wiadomość tą może odczytać tylko ta osoba, która posiada klucz prywatny, zapisany na naszym komputerze. Zdobycie klucza prywatnego jest zawsze celem hakerów

Najprostszym rodzajem szyfrów jest szyfr podstawieniowy, polega na zastępowaniu liter według pewnego ustalonego wcześniej klucza:

Przykład 1. Zdanie "JESTEM JUŻ W DOMU" zaszyfrowane według przedstawionego niżej klucza

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U W X Y Z
H R B U P K L S T C I Z A E G F J M O N Q  D V  Z Y
                                                             

Bedzie brzmiało: CPHNPA CQY D UGAQ

Największy rozwój kryptografii miał miejsce w czasach starożytnych u Rzymian i Greków. Polibiusz stworzył szyfr polegający na tym, że ułożył litery w kwadrat i każdej z liter przyporządkowała numer kolumny i wiersza. Przekazywanie informacji polegała na podaniu ciągu liczb i każda para tych liczb odpowiadała pewnej literze opisując jej numer wiersza i kolumny. Kolejnym rodzajem szyfru zwanym szyfrem Cezara stworzonym przez Juliusza Cezara był szyfr, który polegał na zastępowaniu liter w przekazywanej informacji, literami, które są dalej w alfabecie o pewna ustalona liczbę pozycji

W XIX wieku wynaleziono telegraf, służący do przesyłania wiadomości za pomocą impulsów elektrycznych. Najbardziej popularną metodą przesyłania wiadomości za pomocą telegrafu był kod Morse`a, w którym litery i cyfry zastąpione są przez kropki i kreski. Kropka to ok 1/25 sekundy zaś kreska jest 3 razy dłuższa.

Wiek XX był wiekiem, w którym na całym świecie zaczęto wprowadzać różne maszyny szyfrujące, najbardziej znaną była niemiecka maszyna szyfrująca ENIGMA. Była maszyną do kodowania niemieckich wiadomości w czasie II wojny światowej, wyglądem przypominająca maszynę do pisania. Na pierwszy rzut oka były to szyfry nadzwyczaj skomplikowane i według ówczesnej opinii nie do złamania. Rozszyfrowanie kodu enigmy miało kluczową role w rozstrzygającym wpływie na zakończenie II wojny światowej. Do złamania kodu Enigmy przyczynili się polscy matematycy

Jednak najszybszy rozwój kryptografii nastąpił w XX wieku w epoce komputerów i powszechnego dostępu do internetu. I tak w bankach szyfrowane są nasze karty kredytowe, w domu na komputerze korzystamy logując się do swoich kont w mediach społecznościowych, na pocztę, rozmawiamy przez komórkę, a w sklepie jest wiele zabezpieczeń kryptograficznych np. w postaci kodów kreskowych czy kodów QR. Współczesny rozwój technologiczny umożliwił tworzenie szyfrów, których rozszyfrowanie jest poza zasięgiem nawet najszybszych komputerów, jednak i kryptoanalitykom przychodzą z pomocą coraz nowocześniejsze komputery kwantowe. Odwieczna walka kryptoanalityków z kryptografikami nie jest jeszcze wygrana.