” JUDSON KNIGHT
A kriptológia mind a kriptográfia, azaz a kódokkal vagy rejtjelekkel elrejtett üzenetek felhasználásának, mind a kriptoanalízis, azaz a kódolt üzenetek feltörésének tanulmányozása. Majdnem olyan régi, mint maga a civilizáció, bár a nyugat-európai késő középkor előtti kódok és kódok a mai mércével mérve általában rendkívül egyszerűek voltak. A matematika fejlődése egyre kifinomultabb rendszerek kifejlesztését tette lehetővé. A rejtjelezés további fejlődése együtt járt a modern állandó hadseregek és hírszerző szolgálatok létrehozásával a tizenkilencedik század folyamán. A világháborúkat és a számítógépek megalkotását követően a kriptológia sokkal fejlettebb szakaszba lépett, ami olyan kifinomult kódok és rejtjelek létrehozását eredményezte, amelyeket gyakorlatilag semmilyen emberi zsenialitás nem képes feltörni a számítástechnika segítsége nélkül.
Ősi kriptológia
A kriptológia korai példái megtalálhatók a mezopotámiai, egyiptomi, kínai és indiai írástudók munkájában. A civilizáció e négy bölcsőjében, amelyek az i. e. 3500 és 2000 közötti időszakban
alakultak ki, kevesen tudtak írni és olvasni, ezért az írott nyelv önmagában is titkos kód volt. A jelentés további elrejtése az átláthatatlan hieroglifák, ékírás vagy ideogrammok mögé azt szolgálta, hogy a célközönséget még jobban leszűkítsék.
Az íráskészség specializálódása két esetben azt szolgálta, hogy megakadályozza e készségek átadását a későbbi generációknak. A hieroglifikus írás ismerete Egyiptomban kihalt, és a Rosetta-kő felfedezése és megfejtése nélkül a XIX. század elején az egyiptomi szövegek fordítására valószínűleg csak a számítógépek korában került volna sor – ha egyáltalán sor került volna rá. Az a tény, hogy az ókori Indus-folyóvölgyi civilizációk írott nyelvét még mindig nem sikerült lefordítani, bizonyítékul szolgál arra, hogy a számítógépek nem tudnak minden rejtjelezési kérdést megoldani bölcső vagy kulcs nélkül.
Görögország és Róma. A modern tudósok sokkal többet tudnak a görög és római kriptológiai rendszerekről, mint a korábbi civilizációkról. A spártaiak i. e. 400 körül a kasza nevű kriptográfiai rendszert használták, amelynek során egy papiruszlapot egy bot köré tekertek, egy üzenetet írtak a bot hosszában, majd a papiruszt kicsomagolták. Ahhoz, hogy az üzenetet megfelelően el lehessen olvasni, a címzettnek pontosan ugyanolyan átmérőjű pálcával kellett rendelkeznie.
Két évszázaddal később a görög történetíró, Polibiosz bevezette a polibiusi négyzet néven ismertté vált, a görög ábécé 24 betűjét használó 5 x 5-es rácsot, amely a németek által az első világháborúban használt ADFGX rejtjelező modellje volt. az egyik első ismert rejtjelezőt alkalmazta, egy olyan rendszert, amely három betű jobbra tolását jelentette: például egy egyszerű szövegből Z-ből C, A-ből D, és így tovább.
Középkori kriptológia
A kriptológia fejlődése – a legtöbb más tudományterülethez hasonlóan – gyakorlatilag megállt a Római Birodalom harmadik századi hanyatlása és az iszlám hetedik századi felemelkedése között. Az arab tudósok a nyolcadik századtól kezdve úttörő szerepet játszottak a kriptoanalízisben, azaz a rejtjelek vagy kódok kulcs nélküli megfejtésében. 1412-ben al-Kalka-shandi publikált egy értekezést, amelyben bemutatta azt a technikát, amelyet később Edgar Allan Poe “Az arany bogár”-ban tett híressé a közönség számára, és amely a nyelvben található betűk relatív gyakoriságán alapuló rejtjelezés megoldására irányult.
Ebben az időben a kriptológia ismét fejlődésnek indult Európában, ahol az olasz városállamok a XIV. században titkos kódokat használtak diplomáciai üzeneteikhez. Az üzeneteket lóháton szállították, és Európa útjait még békeidőben is országúti rablók gyötörték, ezért a kommunikáció titkossága rendkívül fontos volt.
A matematikai tudományok fejlődése a XII. századtól kezdve segítette ezeket az előrelépéseket. A tizenharmadik század elején Leonardo Fibonacci olasz matematikus bevezette a Fibonacci-sorozatot, amelyben minden szám az előző kettő összege: 1, 1, 2, 3, 5, 8, és így tovább. Fibonacci szekvenciája nagy hatással volt a kriptológiára: még a huszadik század végén is egyes kriptológiai rendszerek egy Fibonacci-generátornak nevezett elektronikus gépre támaszkodtak, amely a Fibonacci-szekvencia szerinti számokat állította elő.
A tizenötödik század végén egy másik befolyásos olasz matematikus, Leon Battista Alberti publikált egy munkát, amelyben bevezette a rejtjelező lemez ötletét. Ez utóbbi egy olyan eszköz, amely az üzenetek kódolására és dekódolására szolgál alfabetikus és numerikus karakterekkel lenyomott koncentrikus kerekek segítségével. Még a tizenkilencedik század végén is használtak a kriptográfusok az Alberti által bevezetett modellen alapuló rejtjelező lemezeket.
A kora újkor (1500-1900)
Titkos jellege miatt a kriptográfiát – a szó görög gyökerű, “titkos írást” jelentő szó – sokáig
az okkultizmushoz kapcsolták, és az egyik okkultista, aki a művészetet fejlesztette, a tizenhatodik század eleji német szerzetes, Trithemius volt. Trithemius kifejlesztett egy olyan táblázatot, amelyben minden sor az ábécé összes betűjét tartalmazta, de minden egymást követő sor egy betűvel eltolódott. Az egyszerű szöveg első betűjét az első sorral titkosították, a második betűt a második sorral, és így tovább. Az 1500-as évek végén Blaise de Vigenère francia kriptográfus a Trithemius-táblázatot saját Vigenère-táblázatához igazította, amely a huszadik században a széles körben használt adattitkosítási szabvány, a DES alapja lett.
A XVIII. század végére és a XIX. század elejére a kriptográfia széles körben elterjedt Európában, ahol a kormányok “fekete kamráknak” nevezett különleges irodákat alkalmaztak a lehallgatott kommunikáció megfejtésére. Amerikában Thomas Jefferson kifejlesztett egy korai rejtjelező kereket, az 1840-es években pedig Samuel F. B. Morse bemutatott egy olyan gépet, amely óriási hatással volt a kriptológiára: a távírót. Addig minden kódolt vagy rejtjelezett kommunikációt kézzel írtak és vittek, és a távíró jelentette az első távközlő eszközt. A világ egyik leghíresebb kódját, a Morse-kódot is alkalmazta, és hozzájárult a kriptográfia iránti széles körű érdeklődés kialakulásához. (Nem véletlen, hogy Poe rejtjelezéssel foglalkozó fiktív írása egybeesett ezzel a korszakkal.)
Az 1850-es években Charles Wheatstone és Lyon Playfair bemutatta a Playfair-rendszert, amely egy Polybius-négyzetet használt, és a betűket páronként titkosította. Ez a párosítás megnehezítette a megfejtést, mivel kevésbé volt könnyű látni, hogy bizonyos betűk milyen gyakran fordulnak elő. A Playfair-rendszer olyan hatékonynak bizonyult, hogy a szövetségesek a II. világháborúban korlátozott formában alkalmazták a japánok ellen. A korszak ezen vívmányai ellenére az amerikai polgárháború idején a kriptográfia még messze nem volt fejlett. A Konföderáció olyannyira hátrányban volt a kriptoanalízis terén, hogy kormánya néha meg nem fejtett uniós üzeneteket tett közzé újságokban azzal a kéréssel, hogy az olvasók segítsenek megfejtésükben.
A huszadik század
A huszadik század elején egy másik találmány, a rádió nagy hatással volt a kriptográfiára, mivel jelentősen javította a feladók képességét az üzenetek távoli területekre történő továbbítására. Az első világháború vízválasztó volt a kriptográfiában. Nemcsak ez volt az első olyan nagy konfliktus, amelyben rádiót használtak, hanem az utolsó, amelyben egy nagyhatalom nem alkalmazta a kriptográfiai kommunikációt. A keleti fronton az oroszok kódolatlan üzeneteket küldtek, amelyeket az oroszul beszélő hírszerző tisztek a német és osztrák oldalon könnyen értelmeztek, ami 1914-ben Tannenbergnél a központi hatalmak hatalmas győzelméhez vezetett.
A háborúban debütált a németek ADFGX rejtjelezése is, amely annyira kifinomult volt, hogy a francia kriptoanalitikusok csak egy napig tudták megfejteni, majd a németek ismét megváltoztatták a kulcsot. A háború kriptográfiai dimenziója azonban nem teljesen a központi hatalmaké volt. A brit hírszerzés feltörte a német rejtjelezést, és elfogta Arthur Zimmermann német külügyminiszter üzenetét a mexikói elnöknek, amelyben megígérte, hogy visszaadja Mexikónak a mexikói háborúban az Egyesült Államoktól elvesztett területeket, ha az ország megtámadja az Egyesült Államokat. A Zimmermann-táviratról értesülve Woodrow Wilson elnök hadat üzent Németországnak.
Szintén 1917-ben Gilbert S. Vernam amerikai mérnök kifejlesztette az első jelentős automatikus kódolási és dekódolási eszközt, amikor egy elektromágneses rejtjelező gépet és egy távírógépet hozott össze. Egy évvel később Joseph O. Mauborgne őrnagy az amerikai hadseregből kidolgozta az egyszer használatos titkosítást, amelynek során a küldő és a fogadó azonos, egyszer használatos, majd megsemmisített titkosítólapokkal rendelkezik – ez gyakorlatilag feltörhetetlen rendszer. Az első világháborúban Edward Hebern is kifejlesztett egy rejtjelező gépet, aki megpróbálta eladni ötletét az amerikai haditengerészetnek. A haditengerészet elutasította Hebern rendszerét, amelyet később a japánok átvettek és felhasználtak a második világháborúban. A háború idejére Hebern kifejlesztette a Mark II-t (SIGABA), amely a konfliktus során a legbiztonságosabb amerikai titkosírási rendszerré vált.
A szövetségesek titkosítási győzelmeit a tengelyhatalmak ellen a második világháborúban sokáig ünnepelték a hírszerző közösségben, és kevés nagyobb elismerést kapott, mint a német Enigma-kód feltörése. A németek Enigma-gépét, amelyet Arthur Scherbius német villamosmérnök talált fel nagyjából akkor, amikor Hebern bemutatta a készülékét, egy bonyolult alkotás volt, amelyben a forgórészek és dugók változó beállításai határozták meg a kulcsokat. Megfejtése nagy győzelmet jelentett a szövetségesek számára, akik titokban tartották a rendszer feltörésének tényét, hogy továbbra is kihasználhassák azt. A kódok feltörése az észak-afrikai és a csendes-óceáni győzelmeket is segítette. Ugyanakkor a navajo indián nyelven kódolt üzeneteket továbbító amerikai kódtalkerek használata a japánok számára megfejthetetlenné tette az adásaikat.
A számítógépek kora. A második világháború alatti amerikai kriptológiai munka hozzájárult egy olyan gép, a számítógép kifejlesztéséhez, amely még nagyobb mértékben forradalmasította a kriptológiát, mint korábban a távíró vagy a rádió. A háború óta a legtöbb kriptológiai előrelépés a számítógépeket érintette vagy használta fel. Negyedszázaddal a háború befejezése után, az 1970-es évek elején Martin Hellman és Whitfield Diffie amerikai villamosmérnökök bevezették az aszimmetrikus vagy nyilvános kulcsú titkosítások ötletét, amelyeket rendkívül nehéz feltörni. Ez vezetett az RSA-algoritmus kifejlesztéséhez (Rivest, Shamir és Adelman alkotóiról nevezték el) a Massachusetts Institute of Technology-ban 1977-ben.
Szintén 1977-ben az amerikai szövetségi kormány bevezette a DES-t, egy olyan bonyolult transzpozíciós-helyettesítési algoritmust, amely olyannyira összetett, hogy biztonságos eszköznek tűnt a számítógépes adatok védelmére. Tekintettel arra, hogy a DES-nek mintegy 256 lehetséges kulcsa volt (ez a szám nagyjából megfelel egy 1-esnek, amelyet 17 nulla követ), akkoriban feltörhetetlennek tűnt. Az 1990-es évek elejére azonban a számítógépek feldolgozási sebességének hatalmas növekedése lehetővé tette a hackerek számára a DES feltörését “brute-force” módszerekkel, azaz egy adott rejtjelezés minden lehetséges értékének kipróbálásával, amíg megoldást nem találnak. E támadások kivédésére új AES (Advanced Encryption Standard) algoritmusokat fejlesztettek ki a DES helyettesítésére.
A számítógépek és az interneten keresztül történő elektronikus kommunikáció fejlődése lehetővé és szükségessé tette a kriptológia fejlődését. Az elektronikus kereskedelem például kifinomult titkosítási rendszereket igényel a felhasználók hitelkártya-információinak védelme érdekében. Hasonlóképpen, a mobiltelefonokon keresztül történő digitális kommunikáció is titkosítást igényel a telefonhívások könnyű lehallgatásának megakadályozása érdekében. Az 1990-es évek fejlesztései közé tartozik Phil Zimmermann PGP-je (Pretty Good Privacy) az e-mail kommunikáció védelmére.
” TOVÁBBI OLVASMÁNYOK:
KÖNYVEK:
Beutelspacher, Albrecht. Kriptológia: Bevezetés a titkosítás, kódolás, rejtegetés, elrejtés és őrzés művészetébe és tudományába, mindenféle titkos ügyeskedés nélkül, de nem nélkülözve a ravasz trükköket, a nagyközönség szórakoztatására és oktatására. Washington, D.C.: Mathematical Association of America, 1994.
Haldane, Robert A. The Hidden War. New York: Martin’s Press, 1978.
Kahn, David. Kahn a kódokról: Az új kriptológia titkai. New York: Macmillan, 1983.
Konheim, Alan G. Cryptography, a Primer. New York: Wiley, 1981.
Lubbe, J. C. A. van der. A kriptográfia alapvető módszerei. New York: Cambridge University Press, 1995.
Melton, H. Keith. A végső kémkönyv. New York: DK Publishing, 1996.
TOVÁBB
ADFGX Cipher
Kriptológia és számelmélet
GSM titkosítás
Pretty Good Privacy (PGP)
.