تاریخچه رمزنگاری (history of cryptography)

رمزنگاری، علم نوشتن کدها و رمزها برای داشتن ارتباطات ایمن، یکی از مهم‌ترین عواملی است که برای اجرای ارزهای دیجیتال و بلاکچین‌های مدرن انجام می‌شود. تکنیک‌های رمزنگاری که امروزه استفاده می‌شوند، در نتیجۀ مدت‌ها پیشرفت و توسعه ایجاد شده‌اند. از زمان‌های باستان، مردم از رمزنگاری برای انتقال امن اطلاعات استفاده می‌کردند. در این بخش از مقالات فکت کوینز تاریخچه رمزنگاری را برایتان توضیح خواهیم داد که به روش‌های پیچیده و پیشرفتۀ مورد استفاده برای رمزنگاری دیجیتال مدرن منتهی شده است.

ریشه‌های باستانی و تاریخچه رمزنگاری

تکنیک‌های رمزنگاری اولیه از دوران باستان وجود داشته‌اند و به نظر می‌رسد که اکثر تمدن‌های اولیه تا حدی از آن استفاده کرده‌اند. جایگزینی نماد (Symbol replacement) که ابتدایی‌ترین شکل رمزنگاری است، در نوشته‌های یافت شده از هر دو دورۀ مصر باستان و ساکنان بین‌النهرین استفاده شده است. ابتدایی‌ترین نمونۀ شناخته شده از این نوع رمزنگاری در مقبرۀ یکی از اشراف مصری به نام خنم هوتپ دوم (Khnumhotep II) یافت شد که در حدود ۳۹۰۰ سال پیش زندگی می‌کرد.

- Advertisement -

هدف از به‌کارگیری جایگزینی نماد در کتیبه‌های خنم هوتپ مخفی کردن اطلاعات نبود، بلکه می‌خواستند کتیبه را از نظر زبان‌شناسی زیباتر کنند. ابتدایی‌ترین نمونۀ مشهور در تاریخچه رمزنگاری به‌کاررفته برای محافظت از اطلاعات حساس، موردی بود که در حدود ۳۵۰۰ سال پیش رخ داد. در آن موقع، یکی از کتیبه‌نویسان ساکن بین‌النهرین برای مخفی کردن فرمول مربوط به لعاب ظروف سفالی که برای ساخت لوح‌های گلی به کار می‌رفت، از رمزنگاری استفاده کرد.

رمزنگاری در دوره‌های بعدی دوران باستانی برای محافظت از اطلاعات مهم نظامی استفاده می‌شد که این کار امروزه هم انجام داده می‌شود. در دولت‌شهر (city-state) یونانی اسپارتا، پیام‌ها را با نوشتن روی یک نوار کاغذی و پیچیدن آن دور یک استوانه با قطر مشخص رمزگذاری می‌کردند. با این روش، پیام ناخوانا می‌شد، و برای خواندنش گیرنده باید آن را  به دور یک استوانۀ مشابه می‌پیچید. جاسوسان هند باستان نیز در دو قرن پیش از میلاد از پیام‌های رمزنگاری شده استفاده می‌کردند.

شاید بتوان گفت که پیشرفته‌ترین مورد در تاریخچه رمزنگاری در دنیای باستان را رومی‌ها استفاده می‌کردند. در یکی از برجسته‌ترین نمونه‌های رمزنگاری رومی که به نام رمزنگاری سزار (Caesar cipher) مشهور است، حروف یک پیام رمزنگاری شده را جابه‌جا می‌کردند. گیرندۀ پیام با آشنایی با این سیستم و تعداد جابه‌جایی‌های حروف می‌توانست آن را با موفقیت رمزگشایی کند، در غیر این صورت، پیام ناخوانا باقی می‌ماند.

توسعه در قرون‌وسطی و رنسانس

در طول قرون‌وسطی، اهمیت رمزنگاری بسیار افزایش یافت. اما رمزنگاری از طریق جابه‌جایی حروف که مدل سزار یکی از نمونه‌هایش بود، به‌عنوان مورد استاندارد باقی ماند. تحلیل رمز (Cryptanalysis)، علمی که کدها و رمزها را با آن می‌شکنند، به‌تدریج به علم نسبتاً ابتدایی رمزنگاری رسید.

ریاضی‌دان برجستۀ عرب به نام الکندی (Al-Kindi) در قرن هشتم میلادی، تکنیکی به نام تحلیل فراوانی (frequency analysis) ابداع کرد که روش رمزنگاری از راه جابه‌جایی حروف را در برابر رمزگشایی آسیب‌پذیر می‌کرد. برای اولین‌بار، افرادی که می‌کوشیدند پیام‌های رمزنگاری شده را رمزگشایی کنند، برای انجام دادن این کار به یک روش سیستماتیک دست یافتند. این روش باعث می‌شود رمزنگاری پیشرفت بیشتری داشته باشد تا مفید باقی بماند.

یکی دیگر از موارد جالب در تاریخچه رمزنگاری در سال 1465 بود. در این سال، لئون آلبرتی (Leone Alberti) رمزهای چند الفبایی (polyalphabetic) را ابداع کرد که راه حلی در مقابل تکنیک تحلیل فراوانی الکندی در نظر گرفته می‌شود. در رمز چند الفبایی، پیام با استفاده از دو الفبای مجزا کدگذاری می‌شود. یکی از آنها الفبایی است که پیام اصلی در آن نوشته شده و دومی الفبایی کاملاً متفاوت است که در آن پیام پس از رمزگذاری ظاهر می‌شود. رمزهای چند الفبایی در ترکیب با رمزهای جایگزین سنتی، امنیت اطلاعات رمزگذاری شده را تا حد زیادی افزایش دادند. تا زمانی که خواننده الفبای اصلی پیام را بشناسد، تکنیک تحلیل فراوانی فایده‌ای نداشت.

در دورۀ رنسانس نیز روش‌های جدیدی برای رمزنگاری اطلاعات توسعه یافتند. یکی از آنها روش رایج اولیۀ رمزگذاری دودویی بود که نویسندۀ مشهور سر فرانسیس بیکن (Sir Francis Bacon) در سال ۱۶۲۳ ابداع کرد.

تاریخچه رمزنگاری و پیشرفت در قرون اخیر

در طول قرون اخیر، علم رمزنگاری همواره در حال پیشرفت بوده است. در دهۀ 1970، توماس جفرسون (Thomas Jefferson) یک کشف ناگهانی در رمزنگاری را توصیف کرد، هرچند شاید هیچ‌وقت ساخته نشد. اختراع او که به نام چرخ رمز (cipher wheel) مشهور بود از ۳۶ حلقۀ حروف روی یک چرخ متحرک ساخته شده بود که برای کدگذاری پیچیده استفاده می‌شد. این مفهوم آن‌قدر پیشرفته بود که تا اواخر جنگ جهانی دوم به‌عنوان مبنایی برای رمزنگاری در ارتش آمریکا استفاده می‌شد.

در جنگ جهانی دوم، نمونه‌ای عالی از رمزنگاری آنالوگ به نام ماشین انیگما (Enigma machine) استفاده شد. این دستگاه مانند چرخ رمز با استفاده از نیروهای محور چرخ در حال گردش پیام را رمزنگاری می‌کرد؛ طوری که بدون یک دستگاه انیگمای دیگر امکان خواندن آن وجود نداشت. در نهایت، فناوری کامپیوتر اولیه برای کمک به شکستن رمز انیگما استفاده شد و به نظر می‌رسد که رمزگشاییِ موفقِ پیام‌های انیگما هنوز یکی از مؤلفه‌های حیاتی پیروزی نهایی متفقین است.

مطلب مفید: جروم پاول: آمریکا سیاست های خشن چین در برخورد با صنعت رمزنگاری را دنبال نخواهد کرد

رمزنگاری در عصر کامپیوتر

با افزایش استفاده از کامپیوتر، رمزنگاری از عصر آنالوگ پیچیده‌تر شد. رمزنگاری ریاضی 128 بیت که از هر رمز باستانی یا قرون وسطایی به‌مراتب قوی‌تر است، اکنون استاندارد بسیاری از دستگاه‌های حساس و سیستم‌های کامپیوتری است. دانشمندان علوم کامپیوتر در آغاز سال ۱۹۹۰ شکل کاملاً جدیدی از رمزنگاری، به نام رمزنگاری کوانتومی (quantum cryptography) را توسعه دادند که امیدوار بودند بار دیگر سطح حفاظت ارائه شده از طریق رمزنگاری مدرن را بالا ببرند.

به‌تازگی، تکنیک‌های رمزنگاری برای اجرای ارزهای دیجیتال نیز استفاده می‌شوند. در ارزهای دیجیتال از چندین تکنیک رمزنگاری پیشرفته از جمله توابع هش، رمزنگاری کلید عمومی و امضای دیجیتال استفاده می‌شود. این تکنیک‌ها در درجۀ اول برای تضمین امنیت داده‌های ذخیره شده در بلاک چین و سپس برای احراز هویت تراکنش‌ها استفاده می‌شوند.

یک شکل تخصصی رمزنگاری به نام الگوریتم امضای دیجیتال منحنی بیضوی (ECDSA) مشهور است. این الگوریتم زیربنای بیت‌کوین و سایر سیستم‌های ارزهای دیجیتال را به‌عنوان ابزاری برای تأمین امنیت بیشتر و تضمین اینکه وجوه را فقط صاحبان قانونی آنها استفاده می‌کنند، تشکیل می‌دهد.

سخن پایانی

در این مقاله مطالبی را در مورد تاریخچه رمزنگاری از پیدایش تا تکامل آن توضیح دادیم. همان‌طور که مشخص است، رمزنگاری در ۴۰۰۰ سال گذشته راه درازی را پیموده و بعید است به این زودی متوقف شود. تا زمانی که داده‌های حساس به حفاظت نیاز داشته باشند، رمزنگاری به پیشرفت خود ادامه می‌دهد. امروزه سیستم‌های رمزنگاری به‌کاررفته در بلاک چین‌های کریپتوکارنسی، برخی از پیشرفته‌ترین شکل‌های این علم را نشان می‌دهند. اما بخشی از سنت‌هایی هستند که در بسیاری از تاریخ بشریت وجود داشته اند.