Krüptograafia, turvalise suhtluse jaoks mõeldud koodide ja šifrite kirjutamise teadus, on üks olulisemaid elemente tänapäevaste krüptovaluutade ja plokiahelate toimimisel. Tänapäeval kasutatavad krüptotehnikad on aga uskumatult pika ajaloolise arengu tulemus. Alates iidsetest aegadest on inimesed kasutanud krüptograafiat teabe turvaliseks edastamiseks. Järgnev on krüptograafia põnev ajalugu, mis on eelnenud kaasaegse digitaalse krüptimise jaoks kasutatavatele täiustatud ja keerukatele meetoditele.
Krüptograafia varajane ajalugu
On teada, et primitiivsed krüptotehnikad eksisteerisid juba iidsetel aegadel ja enamik varajasi tsivilisatsioone on krüptograafiat ilmselt mingil määral kasutanud. Sümbolite asendamist, krüptograafia kõige elementaarsemat vormi, esineb nii Vana-Egiptuse kui ka Mesopotaamia kirjutistes. Varaseim teada olev näide seda tüüpi krüptograafiast leiti umbes 3900 aastat tagasi elanud Egiptuse üliku Khnumhotep II hauakambrist.
Sümbolite asendamise eesmärk Knhumhotepiga seotud tekstis ei olnud teabe varjamine, vaid selle teksti keelelise atraktiivsuse suurendamine. Varaseim teadaolev näide tundliku teabe kaitsmiseks kasutatud krüptograafiast pärineb umbes 3500 aasta eest, kui Mesopotaamia kirjatundja kasutas krüptograafiat, et varjata savitahvlite keraamikaglasuuri valemit.
Antiikaja hilisematel perioodidel kasutati krüptograafiat laialdaselt olulise sõjalise teabe kaitsmiseks ja seda eesmärki täidab see tänapäevani. Kreeka linnriigis Spartas krüpteeriti sõnumeid nii, et need kirjutati spetsiaalset silindrit kasutades pärgamendile ja sõnumi dešifreerimiseks pidi lugeja kasutama samasugust silindrit. Samuti on teada, et Vana-India spioonid kasutasid kodeeritud sõnumeid juba 2. sajandil eKr.
Kuid iidse maailma kõige arenenumat krüptograafiat kasutasid ilmselt roomlased. Rooma krüptograafia silmapaistev näide, mida tuntakse Caesari šifrina, oli krüpteeritud sõnumis tähtede nihutamine ladina tähestikus teatud arvu kohtade võrra. Teades seda süsteemi ja tähtede nihutamise kohtade arvu, saab adressaat muidu loetamatu sõnumi edukalt dekodeerida.
Krüptograafia areng keskajal ja renessansi perioodil
Keskajal muutus krüptograafia üha olulisemaks, kuid standardiks olid asendusšifrid, mille üheks näiteks oli ka Caesari šiffer. Sel ajal suhteliselt primitiivse krüptograafiateaduse kõrvale tekkis krüptoanalüüs ehk teadus, mille abil koode ja šifreid murtakse. Tuntud araabia matemaatik Al-Kindi töötas umbes aastal 800 pKr välja sagedusanalüüsina tuntud tehnika, mis muutis asendusšifrite dekrüpteerimise lihtsamaks. Inimesed, kes üritasid krüpteeritud sõnumeid dešifreerida, said esimest korda kasutada süstemaatilist meetodit ning ühtlasi pidi krüptograafia veelgi edasi arenema, et ajale mitte jalgu jääda.
1465. aastal töötas Leone Alberti välja polüalfabeetilise šifri, mida peeti lahenduseks Al-Kindi sagedusanalüüsi tehnika vastu. Polüalfabeetilises šifris kodeeritakse sõnum kahe erineva tähestiku abil. Üks on tähestik, milles algne sõnum on kirjutatud, samas kui teine on täiesti erinev tähestik, mille abil kodeeritakse sõnum. Koos traditsiooniliste asendusšifritega kasutamisel suurendasid polüalfabeetilised šifrid oluliselt kodeeritud teabe turvalisust. Kui lugeja ei teadnud tähestikku, milles sõnum algselt kirjutatud oli, polnud sagedusanalüüsi tehnikast kasu.
Renessansi perioodil töötati välja ka uued teabe kodeerimise meetodid, sealhulgas populaarne varane binaarkodeerimise meetod, mille leiutas tuntud polümaat Sir Francis Bacon 1623. aastal.
Arengud viimastel sajanditel
Krüptograafiateadus arenes läbi sajandite järk-järgult. Thomas Jefferson kirjeldas 1790. aastatel suurt läbimurret krüptograafias, kuigi seda seadet ilmselt kunagi ei ehitatud. Tema leiutis, tuntud kui šifriratas, koosnes 36‑st tähtede rõngast liikuvatel ratastel, mida sai kasutada keerukaks kodeerimiseks. See kontseptsioon oli nii uudne, et sarnane põhimõte võeti aluseks Ameerika sõjalisele krüptograafiale kuni Teise maailmasõjani.
Teise maailmasõja ajast pärineb ka täiuslik näide analoogkrüptograafiast, mida tuntakse Enigma masinana. Sarnaselt rattašifrile kasutas see teljeriikide krüpteerimisseade sõnumi kodeerimiseks pöörlevaid rattaid, muutes lugemise ilma teise Enigma seadmeta praktiliselt võimatuks. Enigma šiffer murti lõpuks varasemat arvutitehnoloogiat kasutades, kuid Enigma sõnumite edukat dekrüpteerimist peetakse endiselt liitlaste lõpliku võidu kriitiliseks komponendiks.
Krüptograafia arvutiajastul
Arvutite levikuga muutus krüptograafia tunduvalt arenenumaks kui see oli analoogseadmete ajastul. 128-bitine matemaatiline krüptimine, mis on palju turvalisem kui ükski iidne või keskaegne šiffer, on nüüdseks paljude tundlike seadmete ja arvutisüsteemide standard. Alates 1990. aastast on arvutiteadlased välja töötanud täiesti uut krüptograafia vormi, mida nimetatakse kvantkrüptograafiaks ning sellega loodetakse kaasaegse krüpteerimise turvalisuse taset veelgi suurendada.
Krüptoraha on samuti saanud võimalikuks tänu krüptotehnikatele. Krüptovaluutad kasutavad mitmeid täiustatud krüptotehnikaid, sealhulgas räsifunktsioone, avaliku võtmega krüptograafiat ja digitaalallkirju. Neid tehnikaid kasutatakse eelkõige plokiahelatesse salvestatud andmete turvalisuse tagamiseks ja tehingute autentimiseks. Spetsiaalne krüptograafia vorm, mida tuntakse elliptilise kõvera digitaalallkirja algoritmina (ECDSA), toetab Bitcoini ja muid krüptovaluutasüsteeme ja pakub täiendavat turvalisust, tagades, et krüptoraha saavad kasutada ainult nende õiguspärased omanikud.
Krüptograafia areng on viimase 4000 aasta jooksul käinud läbi pika tee ja tõenäoliselt ei peatu see areng niipea. Seni, kuni tundlikud andmed vajavad kaitset, areneb krüptograafia edasi. Kuigi tänapäeval krüptovaluutade plokiahelates kasutatavad krüptosüsteemid esindavad selle teaduse mõningaid kõige arenenumaid vorme, on need ka osa traditsioonist, mis ulatub läbi suure osa inimkonna ajaloost.