㊙️ Криптография и шифрование данных – все что нужно знать

Многим криптография известна, как сердце блокчейна и основа всех криптовалют. Но не все задумываются о том, что мы ее используем ежедневно. Метод криптографии применяется в большинстве современных приложений – скрывает личные данные от посторонних глаз. Подробности об истории и использовании криптографии в сфере криптовалют – в материале от специалистов ProstoCoin.

Что такое криптография?

Криптография — это наука, изучающая способы сокрытия данных и обеспечения их конфиденциальности. Это одна из старейших наук и ее история насчитывает четыре тысячелетия. Термин “криптография” образовался от двух древнегреческих слов: “крипто” — скрытый, “графо” — пишу. Принцип криптографии можно объяснить на примере шифра Цезаря, где каждый символ алфавита был заменен на тот, который находится на 3 позиции до нужного.

Первые примеры записей криптографии были моноалфавитными и начали появляться еще с третьего тысячелетия до нашей эры. Они представляли собой записи, текст которых был изменен путем подстановки других знаков. Начиная с IX века стали применяться полиалфавитные шифры, а в середине XX - века появились электромеханические шифровальщики, однако все еще использовались и полиграфические шифры.

До 1975 года криптография представляла собой шифровальный метод с секретным ключом, который предоставлял доступ к расшифровке данных. Позже начался период ее современного развития и были разработаны методы криптографии с открытым ключом, который может передаваться по открытым каналам связи и использоваться для проверки данных.

Современная прикладная криптография представляет собой науку на стыке математики и информатики. Смежной наукой считается криптоанализ. Криптография и криптоанализ тесно взаимосвязаны, только в последнем случае изучаются способы расшифровки сокрытой информации.

С модификацией до открытого ключа криптография получила более широкое распространение и стала применяться частными лицами и коммерческими организациями, а в 2009 году на ее основе была выпущена первая криптовалюта Биткоин. Больше о майнинге криптовалют узнайте из обучающего курса от ProstoCoin.

Виды криптографии

В основе криптографических систем лежат различные виды криптографии. Всего есть четыре основных криптографических примитива:

• Симметричное шифрование. Данный метод предотвращает перехват данных третьими лицами и базируется на том, что отправитель и получатель данных имеют одинаковые ключи для разгадки шифра.
• Асимметричное шифрование. В этом методе задействованы открытый и секретный ключ. Ключи взаимосвязаны – информация, зашифрованная открытым ключом, может быть раскрыта только связанным с ним секретным ключом. Применять для разгадки ключи из разных пар невозможно, поскольку они связаны между собой математической зависимостью.
• Хэширование. Метод основывается на преобразовании исходной информации в байты заданного образца. Преобразование информации называется хэш-функцией, а полученный результат – хэш-кодом. Все хэш-коды имеют уникальную последовательность символов.
• Электронная подпись. Это преобразование информации с использованием закрытого ключа, позволяющее подтвердить подлинность документа и отсутствие искажений данных.

Возможности и сферы применения

Изначально криптография использовалась правительством для безопасного хранения или передачи документов. Современные же асимметричные алгоритмы шифрования получили более широкое применение в сфере IT-безопасности, а симметричные методы сейчас применяются преимущественно для предотвращения несанкционированного доступа к информации во время хранения.

В частности криптографические методы применяются для:

• безопасного хранения информации коммерческими и частными лицами;
• реализации систем цифровой электронной подписи;
• подтверждения подлинности сертификатов;
• защищенной передачи данных онлайн по открытым каналам связи.

Криптография и блокчейн

В блокчейне криптография используется для защиты и обеспечения конфиденциальности личностей и персональных данных, поддержания высокой безопасности транзакций, надежной защиты всей системы и хранилища.

Хеш функции

Хэш-функции в блокчейне взаимосвязаны между собой, с их помощью достигается защита информации и необратимость транзакций. Каждый новый блок транзакций связан с хэшем предыдущего блока, который, в свою очередь, образован на основе хэша последнего блока, образованного до него. Получается, что каждый новый блок транзакции содержит в себе всю информацию о предыдущих блоках и не может быть подделан или изменен.

Чтобы новый блок был добавлен в блокчейн-цепь, сеть должна прийти к консенсусу и подобрать хэш нового блока. Для этого при помощи вычислительной техники майнеры предлагают множество “nonce” — вариантов значения функции. Первый майнер, который сумел путем случайного подбора сгенерировать хэш, подходящий для комбинации с предыдущими данными, подписывает им блок, который включается в цепь – и следующий блок уже должен будет содержать информацию о предыдущем.

Благодаря применению технологии хэширования в блокчейне все транзакции, которые были выполнены в системе, можно выразить одним хэшем нового блока. Метод хэширования делает практически невозможным взлом системы, а с добавлением каждого нового блока устойчивость блокчейна к атакам только увеличивается.

Цифровые подписи

В блокчейне задействован асимметричный метод криптографии на основе публичных и приватных ключей. Публичный ключ служит адресом хранения монет, секретный — паролем доступа к нему. Закрытый ключ основан на открытом ключе, но его невозможно вычислить математическим путем.

Среди множества схем криптографии на основе открытого ключа наиболее распространенной является схема на основе эллиптических кривых и схема, основанная на разложении множителей. В биткоине задействована первая схема – эллиптических кривых. Закрытый ключ в нем имеет размер в 32 байта, открытый – 33 байта, а подпись занимает около 70 байт.

Криптография с открытым ключом

Современная криптография с открытым ключом используется в системе блокчейна для перевода монет.

Для чайников принцип криптографии на основе открытых ключей можно объяснить на примере транзакции. Допустим, отправитель желает отправить 1 биткоин. 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.

Заключение

Криптография является важной составляющей современного мира и необходима, в первую очередь, для сохранения персональных данных и важной информации. С момента появления этанаука прошла множество модификаций и сейчас предлагает систему безопасности, которая практически не может быть взломана. Переоценить возможности криптографии для человечества сложно. Современные методы применяются практически во всех отраслях, в которых присутствует необходимость безопасной передачи или хранения данных.