СЛОЖНО, НО ПОНЯТНО #12 // КРИПТОГРАФИЯ: ИСТОРИЯ ШИФРОВ, КОТОРЫЕ ИЗМЕНИЛИ МИР
Сегодня приоткрою занавес над одной из самых увлекательных глав истории человеческого творчества — искусством шифрования. Да, именно искусством! Потому что с древнейших времён люди не просто передавали сообщения, а изощрялись в том, чтобы их не перехватили. Фараоны, генералы, шпионы — все они пытались спрятать своё главное от чужих глаз.
Вначале — узелки на верёвках, потом свитки с таинственными знаками, за ними — латинские перестановки и средневековые подмены букв, а затем: электричество, радиосигналы, первые вычислительные машины, Энигма, интернет, блокчейн... Век за веком, код за кодом.
Так что давайте разбираться: как из простых загогулин древних египтян криптография дошла до алгоритмов, которые сегодня защищают всё — от банковских транзакций до наших личных переписок.
Древние Корни: что писали на пергаменте у Хнумхотепа
Если сейчас мы зашифровываем данные при помощи заумных алгоритмов, которые не разберёт и институтский профессор, то несколько тысячелетий назад люди делали всё намного проще. Удивительно, но факт: в древнеегипетских могилах уже находят символическую зашифровку. Хнумхотеп II, житие которого датируется аж почти 4 тысячами лет назад, оставил надпись, где часть иероглифов была хитро переставлена — не чтобы совсем спрятать смысл, а так, чтобы смотрелось покрасивее.
Я, признаться, когда впервые об этом узнал, представил, как придворные древнеегипетские писцы спорят: «Эй, вельможа, неплохо бы поменять парочку символов, пусть выглядит изящно!» — «Отлично, так никому и в голову не придёт, что мы тут тайны свои хранить пытаемся!» Но как оказалось, эта ранняя попытка «превратить» текст в ребус была, по сути, лишь началом.
А вот уже 3500 лет назад подошёл и истинно первый «коммерческий» случай: месопотамский писец закодировал секрет формулы керамической глазури на глиняной табличке. Самое интересное, что хотел он тогда не красоты, а настоящей конфиденциальности — ну чтоб конкуренты не воровали идею. Похоже, патентное бюро три с половиной тысячи лет назад ещё не существовало, вот и выкручивались, как могли.
Приветы из античности: Спарта, Древняя Индия и Цезарь
Спарта — это не только гордые воины с красными плащами, но и очень даже изощрённые шифровальные приёмы. Нам навязывают образ брутальных бородачей, однако шифровали они весьма изысканно: брали пергамент, обматывали вокруг цилиндра заданного диаметра, писали сообщение, а потом разворачивали — и получали чудной набор знаков, который без такого же «шпинделя» никак не разберёшь. Гениально и просто, как всё спартанское.
А Индия? Ещё во II веке до нашей эры тамошние шпионы упражнялись в закодированных сообщениях. Не удивлюсь, если эти шифры попадали прямо на царский двор. В античном мире, как бы я их ни романтизировал, оборонка уже тогда была делом нешуточным.
Но все знают, конечно, римлян. Уж Римская империя, так сказать, постаралась сделать классический PR своим достижениям, и криптография не осталась в стороне. Знаменитый шифр Цезаря — смещение букв в алфавите. Сдвинуть, скажем, каждую букву на три вперёд, и всё, пойди разбери. Сейчас такое детсадовское дело можно раскусить, не вставая со стула, но тогда это был технологический прорыв! И опять же, не забудем, что по сути это была военная технология, чтобы вести переписки не вполне легальным способом — то есть так, чтобы враг, перехватив послание, ничего не понял.
Средние Века и Возрождение: когда криптоанализ говорит «Здравствуйте!»
Наступило Средневековье, и тут внезапно (а может, закономерно) возник великий Аль-Кинди — арабский математик и, можно сказать, отец-основатель криптоанализа. Он-то и придумал метод частотного анализа, который позволяет брать любой текст, зашифрованный простым шифром замены, и достаточно быстро его раскрутить. Каким образом? Да посчитать, какие буквы в тексте встречаются чаще всего, сравнить с привычной статистикой языка, и готово.
Я в своё время, признаюсь, считал, что Средневековье — это сплошные инквизиции да толпы рыцарей, а вот тут, оказывается, сидит себе человек, разгадывает зашифрованные послания и пишет про это научные трактаты. И ему всё нипочём!
Но самое весёлое, что криптография не стояла на месте и отреагировала достойно. Появились полиалфавитные шифры Леоне Альберти (1465 год) — то есть сообщение кодировалось сразу с помощью нескольких алфавитов! Смысл в том, что простой частотный анализ летит в тартарары: когда у каждой буквы исходного текста то один подменный символ, то другой, быстро и механически ничего не раскусить.
Ну а уж в Эпоху Возрождения все эти Bacon, Shakespeare и прочие аксакалы европейской мысли доводили идею шифров до совершенства. Сам сэр Фрэнсис Бэкон, например, придумал собственный двоичный код — фактически прообраз компьютерной логики. Кажется, он уже тогда дышал одним воздухом с нашим XXI веком.
Дальнейшие открытия: от колеса Джефферсона до Энигмы
Перенесёмся на пару-тройку веков вперёд: появляется Томас Джефферсон, одна из ключевых фигур в истории США, а заодно увлечённый изобретатель. В 1790-х он сочинил «колесо шифрования»: 36 подвижных колец с буквами, которые можно переставлять в разных комбинациях. Всё это позволяло кодировать и декодировать текст, а сам метод, как выяснилось, так и не ушёл в небытие — его использовали вплоть до Второй мировой войны!
Как говорил один мой знакомый историк: «Вот уж воистину, хорошая идея переживает создателя, и даже через столетия не теряет актуальности».
Далее — знаменитая «Энигма» времён Второй мировой. Вообще, для меня «Энигма» — это просто блистательный детектив. Машина, которая крутит свои роторы и выдает такие шифры, что союзники только разводят руками. И если бы не коллектив британских учёных и талант Алана Тьюринга, чёрт его знает, как бы повернулась история. Это ведь не просто интеллектуальная игрушка, а реальный вклад в победу, обеспечивший взлом зашифрованных сообщений. К слову, тут криптография и информатика впервые соединились так близко, что потом, казалось бы, без этого уже никуда.
Наступление компьютерной эпохи и квантовый горизонт
Когда же компьютеры начали теснить перфокарты, стали появляться современные алгоритмы шифрования. Всё, что мы имеем сегодня — это гигантские математические модели, которые уже не поддашь простым методам вроде частотного анализа. Ключи шифрования огромной длины в битах, специальные функции, где и миллионы попыток перебора ничего не дают.
Да, а с 1990-х у нас на сцене квантовая криптография — нечто вообще из области фантастики. Там, говорят, если кто-то попытается перехватить фотон в канале связи, это сразу меняет состояние этого фотона, и получатель понимает, что сообщение читали! Поразительно: в теории почти абсолютная защита. Хотя ещё надо дожить до её повсеместного внедрения.
Криптовалюты: Пик современной криптографии
И наконец, в последнее десятилетие буквально бум: все говорят о Биткоине, о других криптовалютах, а они все держатся, как на фундаменте, на тех самых криптографических алгоритмах. Ключи с открытым и закрытым доступом, цифровые подписи — это то, что даёт гарантию: «Да, именно владелец и только он может совершать транзакции». Безопасность там крайне важна, ведь на кону стоит ценность, которую признают люди по всему миру.
В частности, ECDSA — цифровая подпись на эллиптических кривых — это, в каком-то смысле, квинтэссенция математической элегантности и прочности, на которой зиждется экосистема блокчейна. Самая суть — кто владеет ключом, тот и владеет средствами. И всё, никаких «третьих лиц» или «суды по месту жительства».
Личный взгляд на всю эту историю
Если смотреть на криптографию сверху вниз, я воображаю её огромным многовековым деревом. Корни где-то в дремучих древностях, в иероглифах и первых глиняных табличках, в самых простых шифрах. Ствол — это вся классика Средневековья, эпохи Возрождения и дальше, где люди придумывают всё более хитрые схемы и ломают их, кто быстрей и умней. А ветви — это уже и компьютерная эра, и блокчейн, и квантовые замашки. И кажется, что пока будут конфиденциальные данные (а у нас они будут всегда), вся эта роскошная «криптографическая крона» будет расти и расширяться.
Меня лично в этой истории больше всего захватывает дух непрерывности. Представьте: кто-то три тысячи лет назад сидел на берегу реки Евфрат, царапал клинопись и размышлял, как бы зашифровать глазурную формулу. А мы сегодня, кликая мышкой в метамаске и подписывая транзакцию, в сущности, пользуемся тем же желанием спрятать информацию, но в невероятно более совершенной форме. Ну, разве не воодушевляет?
Нам остаётся только уважать и ценить этот путь — путь постоянной эволюции, где каждый новый успех в шифровании рождал новый успех в дешифровании, и наоборот. То ли ещё будет! Уже сейчас говорят: «А что если квантовый компьютер хакнет наши блокчейны?» А что ж, значит, мы найдём решение в квантовой криптографии. Ведь история показывает, что рано или поздно человечество находит противоядие от любой угрозы к секретности своей информации. И это как раз прекрасно, потому что, как ни крути, в криптографии сосредоточены самые острые умы — и они не дремлют.
Вот такой мой рассказ: очень личный, с долей восхищения перед этими всемогущими «буквами и чиселками». И если у вас появился азарт узнать больше — значит, мы двигаемся вперёд, в будущее криптографии, чья история, как вы видите, не окончена и вряд ли когда-нибудь будет окончена.
👉 Подписывайтесь на мой Telegram-канал: https://t.me/druzin. Там — финансы, инсайты, путешествия и никакой скуки!