Криптография

Четыре задачи криптографии

Слово собрано из греческих κρυπτός («скрытый») и γράφω («пишу»), но современная криптография скрывает не только текст. Учебник Менезеса, ван Оршота и Ванстона «Handbook of Applied Cryptography» выделяет четыре задачи, из которых выводятся остальные.

Задача	Вопрос	Чем решают
Конфиденциальность	Кто сможет прочитать сообщение?	Шифрование
Целостность	Не изменили ли данные по дороге?	Хеш-функции, коды аутентичности
Аутентификация	Кто автор и кто предъявил данные?	Подписи, протоколы входа
Неотрицание авторства	Сможет ли автор отказаться от своих слов?	Электронная подпись

Хеш-функция сворачивает данные в короткий отпечаток, и по нему видно, что файл изменился; она разобрана в термине про хеш-функцию.

Как развивалась криптография

• Древность. Шифры замены и перестановки: скитала в Древней Греции, Атбаш, шифр Цезаря.
• IX и XV века. Аль-Кинди оставляет одно из самых ранних описаний частотного анализа, вскрывающего простую замену; в Европе Леон Баттиста Альберти вводит полиалфавитные шифры.
• 1923–1945. Электромеханическая «Энигма» с 1923 года продаётся на коммерческом рынке, с 1926-го её принимает флот Германии, затем и армия, и она работает в германских войсках до конца Второй мировой войны.
• 1949. Клод Шеннон публикует «Теорию связи в секретных системах» (Communication Theory of Secrecy Systems).
• 1976–1978. Диффи и Хеллман вводят идею криптографии с открытым ключом, в 1977-м DES становится федеральным стандартом США, в 1978-м выходит RSA.
• 1991–2015. Хеш-функции: MD5 (1991), SHA-2 (2001), SHA-3 (2015); коллизии MD5 нашли в 2004 году, и для защиты его не рекомендуют.
• 2001 и 2015. Стандарт AES (FIPS 197, 26 ноября 2001 года) и российские «Кузнечик» с «Магмой» (ГОСТ Р 34.12-2015, введён с 1 января 2016 года; на его основе подготовлен межгосударственный ГОСТ 34.12-2018).
• 2024. NIST публикует первые стандарты защиты от квантовых компьютеров: FIPS 203, 204 и 205 (13 августа 2024 года).

Чем криптография отличается от соседних понятий

• Криптоанализ вскрывает шифры; вместе с криптографией он образует криптологию.
• Стеганография скрывает сам факт передачи сообщения, а криптография — его содержание.
• Кодирование переводит данные в другой формат по открытому правилу и секрета не требует; сравнение четырёх операций — в статье про кодирование информации.

Криптография и QR-коды

Сам QR-код ничего не шифрует: сканер читает всё, что в нём записано, а в QR-коде для Wi-Fi пароль сети лежит открытым текстом. Угрозы вокруг кодов собраны в термине про безопасность QR-кодов. Криптография работает рядом с кодом: в коде маркировки «Честного знака» группа 92 хранит код проверки, созданный асимметричным криптографическим алгоритмом (решение Совета ЕЭК от 05.03.2021 № 19, таблица 9), а в части систем электронных билетов данные подписывают, и подпись проверяют по открытому ключу.

Частые вопросы

Что изучает криптография простыми словами?

Как защищать информацию математикой: прятать содержимое сообщения от посторонних, доказывать, что данные не изменили, подтверждать автора и не давать ему потом отказаться от сказанного. Всё это нужно и в сети, и в обычной жизни, от входа в аккаунт до банковской карты.

Чем криптография отличается от шифрования?

Шифрование — один из её инструментов, он отвечает за конфиденциальность. Кроме него, криптография включает хеш-функции для проверки целостности, электронные подписи, обмен ключами и протоколы аутентификации. Поэтому слова не синонимы: шифрование лишь часть науки.

Криптография и криптовалюта — это одно и то же?

Нет. Криптография — наука и набор методов, а криптовалюта — платёжная система, которая использует часть этих методов: хеш-функции и электронные подписи. Изучать криптографию можно, не касаясь криптовалют вовсе.

Где криптография встречается в обычной жизни?

Когда вы открываете сайт по HTTPS, соединение шифруется. Когда вводите ПИН-код в терминале, устройство шифрует его ещё до отправки. Когда входите в аккаунт, добросовестный сервис сверяет хеш пароля, а не сам пароль. Электронная подпись под документом тоже работает на криптографии.