Salakirjoitusmenetelmien historia

1. Salakirjoitusmenetelmien historia

2. Sisällysluettelo • Johdanto • Terminologiaa • Antiikin aika • Keskiajalta 1800-luvulle • Maailmansodista 1900-luvun loppupuolelle • Modernit salakirjoitusmenetelmät • Yhteenveto TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

3. Johdanto • Salakirjoitustaito sidottu sivilisaatioiden kirjoitustaitoon • Kehitystä tapahtunut sekä siviilipuolella että armeijan/hallitusten toimesta • Tietojenkäsittelytiede astui mukaan vasta käytännössä 70-luvulla TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

4. Terminologiaa • Salakirjoitustiede (cryptography, cryptology) • Piilokirjoitus (steganography) • Salakirjoitusten luoja (cryptologist) • Salakirjoitusten ”purkamistiede” (cryptanalysis) • Salakirjoitusmenetelmä (cipher) • Salakirjoitusmenetelmät jaetaan kahteen luokkaan • Korvausmenetelmät (substitution) • Siirtomenetelmät (transposition) [harvinaisia käytännössä] • Nykyään jako myös symmetristen/asymmetristen menetelmien mukaan TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

5. Antiikin aika • Salakirjoitus alkoi hieroglyfien vääristelystä • Tarkoituksena tiedon ”arvon” nostaminen • Ensimmäinen ”salakirjoituslaite” skytale kreikkalaisten toimesta (ei välttämättä salakirjoituslaite) TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

6. Julius Caesar käytti kommunikoinnissaan yksinkertaista korvausmenetelmää Normaali:ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVXYZÅÄÖ Salaus :CDEFGHIJKLMNOPQRSTUVXYZÅÄÖAB • Kirjaimet valittiin salakirjoitusavaimen mukaan • Tähän päivään saakka tätä menetelmää kutsutaan ”Caesarin menetelmäksi” (caesar cipher) TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

7. Kreikkalainen kirjailija Polybius järjesti kirjaimet taulukkoon • a = 11, b = 12 jne... • Useita tärkeitä ominaisuuksia myöhemmille salakirjoitusmenetelmille TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

8. Keskiajalta 1800-luvulle TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

9. Keskiajalta 1800-luvulle • Euroopassa kehitys lamaantui pitkälti kirkon aseman vahvistumisen johdosta (pimeällä) keskiajalla • Lähi-idässä oli sen ajan tieteen ”huippu”, kehitys jatkui täällä • Ajanjakson aikana keksittiin tärkeimpien salakirjoitusperiaatteiden perusteet TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

10. Leon Battista Alberti (1404-1472) • Albertin salakirjoituskiekko oli ensimmäinen ”kone” • Moniaakkosellisten salakirjoitusmenetelmien isä • Käytti ensimmäisenä koodeja salakirjoitustekstin yhteydessä TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

11. Giovanni Battista Porta (1535-1615) • Porta keksi digrafisen salakirjoitusmenetelmän perusteet • Jakoi menetelmät ensimmäistä kertaa eri luokkiin • Julkaisi tärkeän salakirjoitusteoksen ”De Furtivis Literarum Notis” TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

12. Sir Francis Bacon (1561-1626) • Ensimmäinen binääriaakkostollinen salakirjoitusmenetelmä • Käyttö perustui steganografiaan TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

13. Thomas Jefferson (1743-1826) • Tehokas moniaakkosellinen salakirjoitusmenetelmä • Helppokäyttöinen • Mallia kopioitu paljon, käytetty mm. armeijan toimesta TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

14. Maailmansodista 1900-luvun loppupuolelle TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

15. Maailmansodista 1900-luvun loppupuolelle • Langattomat viestintätavat (ja lennätin jo aiemmin) toivat uusia haasteita salakirjoitusmentelmiin • Sodilla suuri merkitys salakirjoitustieteeseen • Salakirjoitusten purku tärkeässä osassa TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

16. Gilbert Vernam • Kehitti vuonna 1917 maailman ensimmäisen täysin automatisoidun salakirjoitusmenetelmän • Informaatio kulki morseaakkoston tyylisinä bittisignaaleina, joita koneet tulkitsivat TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

17. One time pad • Joseph Mauborne kehitti menetelmän Gilbert Vernamin keksinnön pohjalta • Eräs maailman ainoita täysin turvallisia salakirjoitusmenetelmiä • Perustuu valtavan pitkiin, uniikkeihin salakirjoitusavaimiin TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

18. Roottorikoneet • Toisen maailmansodan pääasiallinen salakirjoitusmenetelmä • Sama periaate keksittiin melko yhtäaikaa neljässä eri paikassa • Tunnetuin roottorikoneista on saksalaisten käyttämä Enigma TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

19. Roottorikoneissa on roottoreita (sekoittajia), joiden avulla viesti salakirjoitetaan • Sekoittajissa joko kirjaimia tai symboleja • Koneiden jakso riippuu sekoittajissa olevien merkkien määristä • Roottorikoneet ensimmäisiä ”oikeita” salakirjoituskoneita TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

20. Roottorikoneen rakenne TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

21. Alkuperäinen Enigma • Kuuluisin salakirjoituskone • Aakkoston jakso melko pieni • Käytössä laajalti saksalaisilla toisessa maailmansodassa TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

22. Modernit salakirjoitusmenetelmät TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

23. Modernit salakirjoitusmenetelmät • Tietokoneiden yleistyttyä siirtyminen bittipohjaisiin menetelmiin • Salakirjoitusten purkaminen käytännössä mahdotonta • Symmetrinen / asymmetrinen salakirjoitus • Termi tarkoittaa salausavaimen ”tyyppiä” • Kaikki vanhat järjestelmät symmetrisiä (salausavain sama kuin purkuavain) • Asymmetria yleisti salakirjoituksen käyttöä TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

24. Data Encryption Standard • 1975 NSA:n toimesta kehitetty julkinen symmetrinen salakirjoitusstandardi • 56-bittinen avain, algoritmi salakirjoittaa normaalitekstin 16 eri vaiheessa • Triviaali purkaa nykyään normaalimuodossaan (vain 2^56 eri avainta) • Ei käytössä enää nykyisin TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

25. Asymmetriset salausmenetelmät • 1976 Whitfield Diffie ja Martin Hellman julkaisivat artikkelin joka mullisti salakirjoitustieteen • Artikkeli esitteli julkisiin avaimiin perustuvan salakirjoitusmenetelmän • Ensimmäinen artikkeliin perustuva implementaatio oli RSA, joka on edelleen käytössä. TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

26. Salakirjoitustieteen tulevaisuus • Sidottu pitkälti matematiikkaan ja laskettavuusteoriaan • Salakirjoitusten purkaminen käymässä mahdottomaksi inhimillisessä ajassa TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis

27. Yhteenveto • Salakirjoituksella lähes yhtä pitkä historia kuin kirjoitustaidolla • Salakirjoitusmenetelmien perusperiaatteet useiden satojen vuosien takaa • Informaatioteoria ja matematiikka astui kuvaan vasta 1970-luvulla • Analysointi on kuolemassa pois TKTHistoria k2004 - Nuutti Varis