Эволюция криптографии

На протяжении всей истории человек испытывал потребность в защите информации. Создавалось множество шифровальных приборов разной сложности: от древнегреческой скиталы и средневекового «Манускрипта Войнича» до известной машины «Энигма», которую немцы использовали для шифровки сообщений во время Второй мировой войны.

Однако криптография прошлых веков имела одну важную проблему — проблему распределения ключей. Существовали только так называемые симметричные шифры. С их помощью данные шифровались и расшифровывались одним и тем же ключом, который должен быть передан всем взаимодействующим сторонам. Если таких сторон становилось слишком много, а каналы распределения были небезопасны, то секретный ключ могли перехватить злоумышленники.

Проблема распределения ключей была решена в 1976 году американскими криптографами Уитфилдом Диффи и Мартином Хеллманом, которые предложили метод получения секретных ключей при помощи открытого канала. С этого времени начинается развитие асимметричных криптосистем.

Асимметричное шифрование предполагает наличие у каждой из сторон двух ключей — публичного и приватного. Принимающая сторона перед приемом сообщения генерирует свою пару ключей. Отправитель получает публичный ключ и шифрует данным ключом сообщение, после чего сообщение можно расшифровать только приватным ключом, который хранится в секрете у принимающей стороны. Генерация пары ключей происходит на основе алгоритма модульной арифметики. Это функция, после применения которой практически невозможно получить исходное значение. Современному компьютеру понадобятся долгие годы вычислений, чтобы расшифровать такой ключ. Поэтому на алгоритме Диффи — Хеллмана основано большинство систем безопасности. Разрушить эти системы гипотетически сможет квантовый компьютер.

Квантовый компьютер — это механизм на стыке компьютерных наук и квантовой физики. Квантовые частицы могут находиться одновременно в нескольких местах и состояниях. Этот принцип называется суперпозицией. Используя ее, квантовый компьютер сможет решать одновременно несколько задач и производить колоссальное количество параллельных вычислений. Пока квантовый компьютер существует только в теории, но, если его все-таки создадут, разрушится вся современная криптография с открытым ключом. Обладатель квантового компьютера сможет мгновенно узнать любые военные тайны и украсть деньги во всех банках мира. Чтобы этого избежать, необходимо разработать постквантовые криптографические алгоритмы, устойчивые к атаке квантового компьютера.