Kryptologia
Kryptografia eli kryptologia on tiedon kätkemisen käytäntöä ja tutkimusta. Sitä kutsutaan joskus koodaamiseksi, mutta se ei ole oikeastaan oikea nimi. Se on tiedettä, jolla yritetään pitää tieto salassa ja turvassa. Nykyaikainen kryptografia on sekoitus matematiikkaa, tietotekniikkaa ja sähkötekniikkaa. Kryptografiaa käytetään pankkikorteissa, tietokoneiden salasanoissa ja internetissä asioimisessa.
Kun viestiä lähetetään salausmenetelmällä, se muutetaan (tai salataan) ennen lähettämistä. Tekstin muuttamismenetelmää kutsutaan "koodiksi" tai tarkemmin sanottuna "salakirjoitukseksi". Muutettua tekstiä kutsutaan "salatekstiksi". Muutos tekee viestistä vaikeasti luettavan. Jonkun, joka haluaa lukea sen, on muutettava se takaisin (tai purettava salaus). Se, miten se muutetaan takaisin, on salaisuus. Sekä viestin lähettäjän että viestin vastaanottajan pitäisi tietää salainen tapa muuttaa se, mutta muiden ihmisten ei pitäisi pystyä siihen. Salatekstin tutkimista salaisuuden selvittämiseksi kutsutaan "kryptoanalyysiksi" tai "murtamiseksi" tai joskus "koodin murtamiseksi".
Erilaiset salausmenetelmät voivat olla helpompia tai vaikeampia käyttää ja piilottaa salaisen viestin paremmin tai huonommin. Salakirjoituksissa käytetään "avainta", joka on salaisuus, joka kätkee salaiset viestit. Salausmenetelmän ei tarvitse olla salainen. Eri ihmiset voivat käyttää samaa menetelmää mutta eri avaimia, jolloin he eivät voi lukea toistensa viestejä. Koska Caesar-salauksessa on vain yhtä monta avainta kuin aakkosten kirjaimia, se on helppo murtaa kokeilemalla kaikkia avaimia. Salakirjoitukset, jotka sallivat miljardeja avaimia, murretaan monimutkaisemmilla menetelmillä.
Caesarin ajoista lähtien on tehty monia parannettuja salakirjoituksia. Joihinkin on käytetty älykästä matematiikkaa, jolla on pyritty vastustamaan älykästä salausanalyysiä. Tietokoneista tuli 1900-luvulla salakirjoituksen tärkein väline.
1900-luvun alun salakirjoituspyörä
Symmetrinen
Symmetrisen avaimen algoritmissa sekä lähettäjä että vastaanottaja jakavat avaimen. Lähettäjä käyttää avainta viestin salaamiseen. Vastaanottaja käyttää samaa avainta päinvastaisella tavalla paljastaakseen viestin. Vuosisatojen ajan suurin osa salausmenetelmistä on ollut symmetrisiä. Advanced Encryption Standard on laajalti käytetty. Tätä ei kuitenkaan pidä sekoittaa symmetriaan.
Epäsymmetrinen
Epäsymmetrinen salaus on vaikeampi käyttää. Jokainen henkilö, joka haluaa käyttää epäsymmetristä salausta, käyttää salaista numeroa ("yksityinen avain"), jota ei jaeta, ja toista numeroa ("julkinen avain"), jonka hän voi kertoa kaikille. Jos joku muu haluaa lähettää tälle henkilölle viestin, hän käyttää hänelle kerrottua numeroa viestin salaamiseen. Nyt viestiä ei voi paljastaa edes lähettäjä, mutta vastaanottaja voi helposti paljastaa viestin salaisen tai "yksityisen avaimensa" avulla. Näin kenenkään muun ei tarvitse tietää salaista avainta.
Epäsymmetrinen salaus vie yleensä enemmän aikaa ja vaatii enemmän tietokoneen tehoa, joten sitä ei useimmiten käytetä. Sen sijaan sitä käytetään usein tietokoneiden allekirjoituksiin, kun tietokoneen on tiedettävä, että jokin tieto (kuten tiedosto tai verkkosivusto) on lähetetty tietystä lähettäjästä. Esimerkiksi tietokoneohjelmistoyritykset, jotka julkaisevat päivityksiä ohjelmistoihinsa, voivat allekirjoittaa nämä päivitykset todistaakseen, että päivitys on niiden tekemä, jotta hakkerit eivät voi tehdä omia päivityksiä, jotka voisivat aiheuttaa vahinkoa. HTTPS:ää käyttävät verkkosivustot käyttävät suosittua RSA-algoritmia luodakseen varmenteita, jotka osoittavat, että ne omistavat verkkosivuston ja että se on turvallinen. Tietokoneet voivat myös käyttää epäsymmetrisiä salakirjoituksia antaakseen toisilleen symmetristen salakirjoitusten avaimet.
Tietokoneet
Tietokoneet osaavat laskea nopeasti. Ne pystyvät erittäin vahvaan salaukseen, ja useimmissa 2000-luvun salausmenetelmissä niitä käytetäänkin. Esimerkkejä ovat tietokonealgoritmit, kuten RSA ja AES, ja monia muita. Käyttämällä tällaisia hyviä algoritmeja voidaan tehdä lähetettävien tietojen lukeminen hyvin vaikeaksi.
Ihmiset
Koska ihmiset ovat hitaampia kuin tietokoneet, mikä tahansa heidän käyttämänsä salakirjoitus voidaan todennäköisesti murtaa, jos tiedetään tarpeeksi salainen tapa muuttaa sitä.
Yksinkertaisia salakirjoituksen muotoja, joita ihmiset voivat tehdä ilman koneita, ovat Caesarin salakirjoitus ja transpositiosalakirjoitus, mutta monia muitakin salakirjoituksen muotoja käytettiin ennen tietokoneiden käyttöönottoa.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on kryptografia?
V: Kryptografia eli kryptologia on tiedon kätkemisen käytäntöä ja tutkimusta. Siihen kuuluu matematiikan, tietojenkäsittelytieteen ja sähkötekniikan yhdistelmä, jonka avulla tieto pidetään salassa ja turvassa.
K: Miten kryptografiaa käytetään?
V: Kryptografiaa käytetään pankkikorteissa, tietokoneiden salasanoissa ja internetissä asioimisessa. Kun viestiä lähetetään salakirjoitusta käyttäen, se muutetaan (tai salataan) ennen lähettämistä.
K: Mitä tekstin muuttaminen kryptografian avulla tarkoittaa?
V: Tekstin muuttaminen kryptografian avulla edellyttää "koodin" tai "salakirjoituksen" käyttöä. Muutettua tekstiä kutsutaan "salatekstiksi". Tämä tekee viestistä vaikeasti luettavan, joten jonkun on muutettava se takaisin (tai purettava se).
Kysymys: Mitä kutsutaan salakirjoitustekstin tutkimiseksi salaisuuden selvittämiseksi?
V: Salakirjoitustekstin tutkimista salaisuuden selvittämiseksi kutsutaan "kryptoanalyysiksi" tai "murtamiseksi" tai joskus "koodin murtamiseksi".
K: Minkälaista avainta salakirjoituksissa käytetään?
V: Salakirjoittajat käyttävät "avainta", joka on salaisuus, joka kätkee salaiset viestit.
K: Kuinka monta avainta Caesarin salakirjoituksessa on?
V: Caesarin salakirjoituksessa on vain yhtä monta avainta kuin aakkosissa on kirjaimia, joten se voidaan helposti murtaa kokeilemalla kaikkia mahdollisia avaimia.
K: Miten tietokoneet tulivat mukaan salakirjoitukseen 1900-luvulla?
V: 1900-luvulla tietokoneista tuli tärkeä väline salakirjoituksessa, koska ne mahdollistivat monimutkaisemmat menetelmät salakirjoitusten murtamiseksi, sillä ne sallivat miljardeja avaimia.
