מבוא לקריפטוגרפיה

“אין שום דבר שאתה יכול לדעת שאינו ידוע.

שום דבר שאתה יכול לראות שלא מוצג.

כל מה שאתה צריך זה … קריפטוגרפיה מרכזית ציבורית !!! “

– בהתנצלויות בפני לנון-מקרטני

קריפטוגרפיה. מכונת צופן צרפתית מהמאה ה -16 בצורת ספר עם זרועותיו של הנרי השני.

מכונת צופן צרפתית מהמאה ה -16 בצורת ספר עם זרועותיו של הנרי השני.

ללא הצפנת מפתח ציבורי, קריפטוגרפיה נכשלת. הצפנת מפתח ציבורי מוכיחה בעלות ואוכפת פרטיות. אולם זה הגיע יחסית לאחרונה, והופיע על סצנה באמצע שנות השבעים במקביל למהפכת המחשבים האישיים.

האמנות והמדע של הצפנה מקודדים (כלומר, מצפינים) הודעות כך שאיש אינו יכול לקרוא אותם פרט לקהל המיועד. רק הנמען המתאים מפענח (כלומר מפענח) את ההודעה, תוך שמירה על פרטיות בין מתקשרים.

מפתח משמש להצפנת ופענוח הודעות. בקריפטוגרפיה אסימטרית (שם אחר לקריפטוגרפיה של מפתח ציבורי), המפתח להצפנת הודעה שונה מהמפתח לפענוח ההודעה..

בהצפנה סימטרית, המפתח לפענוח הודעה זהה למפתח המשמש להצפנתו. אסטרטגיה זו יוצרת בעיית חלוקת מפתח: השולח לא רק צריך לשלוח את ההודעה אלא גם למצוא דרך מאובטחת לשלוח גם את המפתח. כשנבל מיירט את המפתח ואת המסר גם יחד, הפרטיות מתפרקת.

פיתרון להפצת מפתח ויטפילד-דיפי

כישורי בלשנות, שפה ופאזלים שלטו בקריפטוגרפיה לאורך רוב ההיסטוריה, אך מאמצע המאה העשרים ואילך המתמטיקה הייתה השולטת ביותר.

בשנות השבעים באוניברסיטת סטנפורד, ויטפילד דיפי, מרטין הלמן וראלף מרקל מצאו פיתרון מתמטי לבעיית חלוקת המפתח. בפתרון שלהם הם השתמשו בחשבון מודולרי ובפונקציות חד כיווניות. (בין יתר ההישגים, ראלף מרקל תרם רבות גם לקריפטוגרפי כממציא עצי מרקל.)

אריתמטיקה מודולרית עוסקת בשאריות ומשלבת סט מספרים העוטף את ההתחלה לאחר נקודה מסוימת. כלומר, 7 mod 3 שווה ל- 1 כי 1 הוא מה שנשאר לאחר חלוקה של 3 ל- 7. שעון של 12 שעות מספק את הדוגמה הנפוצה ביותר לאופי העטוף של חשבון מודולרי. אם השעה 8:00 בבוקר, 6 שעות מהיום לא יהיו 14:00 אלא 14:00. הנקודה העיקרית שיש לזכור היא שחשבון מודולרי מתנהג בצורה לא אינטואיטיבית ומניב תוצאות בלתי צפויות.

במתמטיקה, פונקציות חד כיווניות מתבצעות בקלות אך מאוד מתנגדות להנדסה לאחור. תחשוב על קערת מרק המוגשת במסעדה. הטבח ביצע בקלות את המתכון כדי ליצור אותו, אולי אפילו אלתר כמה מרכיבים בהישג יד. יתכן שתוכלו לזהות את הטעם הזה ואת התבלינים, אך ללא המתכון והמרכיבים המדויקים שהשף השתמש בהם, תתקשו לשכפל את קערת המרק ההיא.

באלגוריתם ויטפילד-דיפי, כתבים חולקים מידע ציבורי כלשהו עבור המפתח, אך שומרים על מידע פרטי המונע ממצותן להעתיק את אותו מפתח. הצוות הציג את פתרונו בפומבי ביוני 1976 בכנס המחשבים הלאומי.

היכנס לקריפטוגרפיה אסימטרית

ויטפילד-דיפי פותרת את בעיית הפצת המפתח אך עדיין משתמשת בהצפנה סימטרית.

לאחר שנודע להם על פיתרון ויטפילד-דיפי, החלו רון ריבסט, עדי שמיר ולאונרד אדלמן במעבדת MIT למדעי המחשב לבנות על אותם מושגים מתמטיים כדי לגלות פיתרון להצפנה א-סימטרית. באפריל 1977 הם הצליחו. זה נודע בשם RSA על שם שמות היוצרים.

בהצפנה אסימטרית אתה מפרסם מפתח ציבורי שכולם מכירים. אנשים משתמשים בזה כדי להצפין הודעות שרק אתה יכול לפענח מכיוון שאתה יודע את המפתח הפרטי. במילים פשוטות, מפתח ציבורי הוא רק מספר שנוצר על ידי הכפלת שני מספרים של המפתח הפרטי. אם המספרים המשמשים גדולים מספיק, גילוי שני המספרים הוא אינטנסיבי מבחינה חישובית וגוזל זמן.

הצפנה לכולנו

קריפטוגרפיה. בקשת פטנט למכונת קוד חשמלי, 1923.

בקשת הפטנט למכונת קוד חשמלית, 1923.

שימוש בהצפנת RSA קרא תיגר על משאבי המחשבים באותם הימים. ההצפנה הייתה שייכת רק לחזקים ועשירים – הצבא, הממשלות, התאגידים הגדולים וכו ‘. פול צימרמן ראה בעיני רוחו הצפנה זמינה לכל מי שיש לו מחשב אישי. הוא יישם את פרטיות די טובה (PGP) ושחרר אותה לציבור בחינם ביוני 1991.

צימרמן התגבר על איטיות חישובית עתירת משאבים של הצפנה א-סימטרית על ידי הטמעת אלגוריתם היברידי. ההודעה עצמה השתמשה במפתח סימטרי, וקריפטוגרפיה אסימטרית הצפנה את המפתח כדי לשלוח אותו בבטחה עם ההודעה..

שלום, הל פיני

קריפטוגרפיה. טבעת מפענח סודית.

טבעת מפענח סודית

העובד הראשון שפיל צימרמן שכר ב- PGP היה האל פיני. הל פיני יהפוך לאדם הראשון שמגלה עניין כאשר אלמוני המכנה את עצמו סאטושי נקאמוטו הגיע למקום בשנת 2008 והציע משהו שהוא כינה ביטקוין..

ניסיונות מרובים ליצור כסף דיגיטלי פרטי המוגן על ידי הצפנה א-סימטרית נכשלו במהלך שנות התשעים. באמסטרדם, דיוויד צ’ום יצר את DigiCash, אך דרש כי כל העסקאות יאושרו על ידי חברה ריכוזית. DigiCash נכשל כאשר חברת Chaum פשטה את הרגל בשנת 1998. החוקר הבריטי אדם בק יצר את HashCash בשנת 1997 תוך שימוש בשיטת Proof of Work ליצירת מטבעות חדשים. HashCash נכשל מכיוון שניתן היה להשתמש במטבע פעם אחת בלבד. המשתמשים היו צריכים ליצור מטבעות חדשים בכל פעם שהם רוצים לרכוש משהו.

הל פיני פתר את בעיית HashCash באמצעות הוכחת מערכת ההוכחה לשימוש חוזר הראשונה (RPOW). הוא עשה את ניסיונו לפרויקט כסף דיגיטלי עם משהו שכינה CRASH (עבור Crypto cASH). (הלקח: התקשר לתוכנת מחשב CRASH וצפה שהיא תיכשל.)

שלום, ביטקוין

הל פיני הפך לאדם הראשון אחרי סאטושי שניהל צומת ביטקוין והיה הנמען הראשון של הביטקוין מהעסקה הראשונה ברשת..

האל עודד את סאטושי בחוכמתו של מקצוען ותיק שלא גדל בציניות: “דמיין שביטקוין מצליח והופך למערכת התשלומים הדומיננטית הנמצאת בשימוש ברחבי העולם. אז הערך הכולל של המטבע צריך להיות שווה לערך הכולל של כל העושר בעולם … גם אם הסיכויים שביטקוין יצליח במידה זו קלושים, האם הם באמת 100 מיליון נגד אחד? משהו לחשוב עליו.”

מאוחר יותר, הל פיני חלה במחלה הקטלנית של ALS והעלה כמה מהם מילות פרידה לקהילה ב -19 במרץ 2013:

“אחרי כמה ימים, הביטקוין רץ די יציב, אז השארתי אותו פועל. אלה היו הימים שבהם הקושי היה 1, ותוכל למצוא בלוקים עם מעבד, אפילו לא גרפי. מכרתי כמה בלוקים בימים הבאים. אבל כיביתי את זה מכיוון שהמחשב שלי התחמם, ורעש המאוורר הפריע לי … הבא ששמעתי על הביטקוין היה בסוף שנת 2010, כשהופתעתי לגלות שהוא לא רק שעדיין נמשך, לביטקוינים היה למעשה ערך כספי. אבקתי את הארנק הישן שלי, והקלתי לגלות שהביטקוינים שלי עדיין שם. כשהמחיר טיפס לכסף אמיתי, העברתי את המטבעות לארנק לא מקוון, שם אני מקווה שהם יהיו שווים משהו ליורשים שלי. “

מחשבות אחרונות וקריאה נוספת

ההיסטוריה של ההצפנה מוויטפילד-דיפי לביטקוין ואילך ממשיכה להתקדם. המתמטיקה מספקת את הבסיס. מתמטיקה מודרנית פותחת אפשרויות שלא היו מוכרות לפני אמצע המאה העשרים. המחקר המתמטי נמשך, וכשמחשוב קוונטי נהיה נפוץ, צצות אפשרויות מתמטיות חדשות.

מעבר למתמטיקה, ביזור מניע את ההיסטוריה של הצפנה המודרנית. לכל אחד מגיע פרטיות. כאשר ריבסט, שמיר ואדלמן יצרו הצפנת מפתח ציבורי, רק ארגונים חזקים ומרכזיים הרוויחו מיד. פרטיות די טובה (PGP) של פיל צימרמן הרחיבה את השוק לכלול כל מי שרוצה להשתמש בקריפטוגרפיה במחשב אישי. עם הביטקוין, כל מי שמשתמש בקריפטוגרפיה מקבל את הפרטיות של הצפנת מפתח ציבורי כמרכיב בלתי נפרד מהמערכת.

לקריאה נוספת

מקורות רבים מספקים מידע מעמיק נוסף על ההיסטוריה של ההצפנה ועל הופעתה בקריפטוגרפיה:

ספר פופולרי על תולדות הקריפטוגרפיה הוא של סיימון סינג ספר הצופן: מדע הסודיות ממצרים העתיקה לקריפטוגרפיה קוונטית.

הפרקים המוקדמים של נתנאל פופר זהב דיגיטלי: ביטקוין והסיפור הפנימי של הכספים והמיליונרים שמנסים להמציא כסף מחדש לכסות את ההיסטוריה המוקדמת של cryptocurrency.

ניתן למצוא ארכיונים, מאמרים ושפע של חומרים ראשוניים כאן.

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me