加密技术使我们能够通过使用算法和密钥来保护和发送“消息”给预期的接收者,从而在数字世界中安全地进行交互。数字签名、数据隐私、在线交易等都依赖于这种加密。它使我们能够对人员和设备进行身份验证,从而保持数字信任。
那么这一切是如何开始的呢?
密码学一词来自希腊语kryptos,意思是隐藏,graphicen,意思是书写。这种“隐性写作”已经发展了数千年。然而,推动密码学发展的正是导致它衰落的原因。人们在解密加密信息方面越先进,密码学就越有必要做出回应。因此,这是一个令人兴奋的时刻,可以了解密码学的历史,它对数字信任意味着什么,以及它如何影响网络安全。因为毕竟,没有密码学,就不会有DigiCert。
古代密码学
虽然密码学在早期文明中看起来有所不同,但我们早在公元前1900年就有证据表明埃及的密码学技术,当时贵族赫努姆霍特普二世的陵墓主室里刻着铭文。在现在被称为符号替换的过程中,使用的象形文字与通常的象形文字不同。然而,这不一定是一个秘密代码。相反,他们改变了书写形式,使其看起来更加庄重。
公元前 1500 年,一位美索不达米亚抄写员使用密码学隐藏了陶器釉料的配方。 这个例子是已知的第一个使用密码学来隐藏秘密信息的例子。
过,这些并不是唯一的例子。 几乎每个主要的早期文明都有使用密码学的证据。 在印度早期,考底利耶 (Kautilya)(也称为 Chanakya)撰写的一部关于治国方略的古代著作,《Arthashashtra》描述了如何在“密文”中向间谍分配任务。
众所周知,古希腊人使用密码(一种用于加密或解密的算法)来转换消息。 公元前 100 年,朱利叶斯·凯撒 (Julius Caesar) 在战争中使用一种加密形式与他的军队将军分享秘密信息。 也许您听说过凯撒密码,因为它是密码学最著名的用途之一。 也称为替换密码,明文的每个字符都被另一个字符替换,形成密文。 例如,A 变成 D,B 变成 E,C 变成 F——你发现 3 的变化了吗?
16 世纪,维吉尼亚密码应运而生。 此方法基于关键字的字母,使用一系列交织的凯撒密码对字母文本进行加密。 这称为多字母替换。 乔万·巴蒂斯塔·贝拉索 (Giovan Battista Bellaso) 于 1553 年首次对其进行了描述,而布莱斯·德·维杰内 (Blaise de Vigènere) 则在 19 世纪获得了赞誉。
尽管这种密码比凯撒密码更安全,许多人也实施了类似的加密方案,但维格纳密码于1863年被弗里德里希·卡西斯基破解。
20世纪的密码学
接下来是爱德华·赫伯恩 (Edward Hebern) 于 1917 年在伊利诺伊州发明的赫伯恩旋转机。这台机器标志着电路首次用于密码设备,因为它结合了标准打字机的机械部件和电动打字机的电气部件。 该机器通过扰码器连接,包括一个两侧带有电触点的磁盘(也称为转子)。
电线被用来以随机的方式将每个字母连接到另一侧的另一个字母,也被称为单替换字母表。
密码学在第一次世界大战和第二次世界大战中都发挥了巨大作用。1918年,德国工程师Arthur Scheribus发明了谜机。到第二次世界大战时,纳粹德国军队经常使用它。该机器使用三个或更多的转子来扰乱26个字母的字母表,以不同的速度旋转并输出密文。谜机最终被波兰破解,这导致英国制造了炸弹,这是一种有助于识别谜机轮子顺序和旋翼初始设置的设备。
到目前为止,密码学的使用主要用于战争目的。然而,当企业看到加密技术在保护竞争对手数据安全方面的商业潜力时,情况发生了变化。
20世纪70年代,IBM创建了一种名为Lucifer的密码,这是一种分组密码,使用一种对固定长度的比特组(称为块)进行操作的算法。分组密码特别使用对称密钥算法,该算法使用相同的密钥来加密明文和解密密文。Lucifer将换位和替换加密相结合,产生了现在所说的数据加密标准(DES)。
数据加密标准(DES)的衰落
数据加密标准使用对称密钥算法,密钥长度为56位,这对应用程序来说太不安全了。无论如何,它在密码学的发展中具有极其重要的影响力。DES被提交给国家标准局(NBS),以保护敏感的电子政府数据,并于1976年接受了修改版本。1977年,它成为美国官方的联邦信息处理标准(FIPS)。不幸的是,它被认为是不安全的。由于其密钥大小较小,很容易受到暴力攻击(当攻击者提交密码组合,直到他们最终猜对为止),并于1997年6月被破解。1999年,它在22小时15分钟内被破译。
高级加密标准(AES)的介绍
2001年,美国国家标准与技术研究所(NIST)(前身为美国国家标准局)选择了高级加密标准(AES)来取代DES。AES使用对称密钥算法,是Rijandael分组密码的子集,使用128、192和256位的较大密钥长度,块大小为128位。2002年,美国政府通过了美国商务部长制定的AES作为联邦政府标准,这是第一个也是唯一一个公开、可访问并经国家安全局批准的绝密机密信息密码。
当今密码学&TLS/SSL加密背后的密码学
如今,密码学被用来保护我们传输的数十亿在线交易、敏感数据和私人信息。我们确保安全的一种方法是通过TLS/SSL。TLS允许安全地传输输入的敏感信息。示例包括web服务器和浏览器以及邮件服务器和邮件客户端。要建立此安全连接,浏览器和服务器需要TLS证书。如果网站以https开头,则该网站使用TLS证书进行安全保护。
这一切都是可能的,因为TLS加密背后的加密技术。非对称加密(或公钥密码学)和对称加密的使用,以及用于创建这种加密背后的非对称和对称密钥的许多算法,使得数据加密非常安全,世界上最大的超级计算机无法破解它。
公钥基础设施 (PKI) 通过提供保护数据的系统来保护用户、身份、设备、文件、消息等,从而超越了 Web TLS。 这意味着它不仅可以保护网站,还可以加密文件、验证和加密电子邮件、验证无线节点、验证 VPN 连接并为物联网设备提供验证措施。
密码学是我们生活在安全数字世界中的手段。 没有它,我们将无法不假思索地传输我们每天发送的数据。因为毕竟,如果没有密码学,数字信任就不可能实现。