Sprievodca kryptografiou pre začiatočníkov

Aby sme pochopili kryptomeny na úrovni protokolu, je nevyhnutné porozumieť matematickým vzťahom, ktoré sú základom celej kryptografie. Jeden môže začať túto cestu úplným návratom na úplný začiatok: narodením kúska & vývoj smerom k bytu.

Základné až základné

Pred polstoročím otec informačného veku Claude Shannon zverejnil dnes priemyselne ctenú osobu Matematická teória komunikácie dizertačná práca. To je názov firmy odtajnený verzia publikovaná vtedajším matematikom v polovici 30. rokov v roku 1949. Predtým klasifikovanou verziou však bolo vojnové úsilie publikované prestížnymi Bell Labs s názvom „Matematická teória kryptografie“. Mnohé zo základných princípov, ktoré boli publikované v populárnej teórii komunikácie, pochádzali z tajnej teórie kryptografie. Shannon v skutočnosti povedal, že pokiaľ ide o podstatu, hovorí nasledovne & prekrývajúce sa vlastnosti teórie informačnej komunikácie & kryptografia:

Boli tak blízko pri sebe, že ste ich nedokázali oddeliť.

Aj keď sa väčšina tohto článku zameria na to, čo prišlo po jeho dizertačnej práce „Matematická teória komunikácie“, aby sme pochopili určitý štandard, je nevyhnutné, aby sme išli desaťročie späť v Shannonovej kariére – do doby, keď bol 28-ročným postgraduálnym študentom na MIT. Stal sa magisterom v odbore elektrotechnika a jeho hlavnou úlohou bolo navrhnúť nové elektrické obvody pre staršiu verziu počítača. Matematik v jadre pripomenul abstraktnú boolovskú matematiku, ktorú sa naučil počas vysokoškolského štúdia na Michiganskej univerzite.. Boolovská matematika, ako ste pravdepodobne uhádli, je oblasť matematiky, ktorá sa zaoberá pravdou & nepravdivé výroky (alebo 0 a 1 s). Boolovská matematika, hoci bola fascinujúca, mala v polovici 30. rokov málo rozšírené uplatnenie; na druhej strane, návrh elektrického obvodu, moderný vedecký prielom, zúfalo potreboval disciplinovaný rámec pre ďalšie pochopenie.

V roku 1938 publikoval Shannon svoju diplomovú prácu: Symbolická analýza relé & Spínacie obvody. Táto geniálna téza dokázala, že pomocou booleovskej algebry je možné koncepčne automatizovať usporiadanie relé v manuálnych telefónnych ústredniach. Rozšírením to znamenalo, že s využitím binárnych vlastností elektrických spínačov ako logických funkcií by bolo možné pomocou booleovskej algebry reprezentovať & vyriešiť akékoľvek návrhy obvodov.

Tento základný rámec budovania obvodov je v súčasnosti základom všetkého moderného digitálneho počítačového hardvéru.

Desať rokov po svojej pôvodnej diplomovej práci, pri tvorbe svojej kusový odpor komunikácia & kryptografickej teórie hlboko v laboratóriu Bell, nakoniec sa rozhodol pomenovať to, o čom bol presvedčený základná jednotka všetkých informácií: a binary digto, alebo, a trocha.

Od bitov po bajty

A tak niekedy v priebehu rokov, keď Shannonova brilantnosť trvala naprieč komunikáciou vedeckých informácií & vojnová kryptografia (1944–1949), bit sa stal štandardnou jednotkou informácií pre všetky výpočty. Počítače striktne rozumejú 0s & 1 s … takže nasleduje otázka, ako sa dostaneme od binárneho kódu k povedzme rovnakým alfanumerickým znakom, ktoré čítate na tejto obrazovke.?

Bitová notácia

Slobodný trocha je iba nula alebo jedna – má iba dva možné stavy[0,1]. Pre dva bitov dostaneme celkom štyri možnosti: [00, 01, 10, 11].

Podľa tohto vzoru je zrejmé, že pre každého n kúsky, ktoré máme 2 ^ n možné stavy.

Nakoniec bude potreba ďalších symbolov & písmená, aby sa práca s počítačmi stala priateľskejšou pre vývojárov, sa dostali do popredia pohľadu počítačových vedcov: ako sa dá zostaviť číselný systém, nieto celá abeceda, už od 0s & 1 s?

Hexadecimálne

Ak ste niekedy museli prispôsobovať farbu online, pravdepodobne narazíte v jednom alebo druhom bode na šestnástkový reťazec – zvyčajne vyzerajú asi takto: # 012f5b

Návrhári tento systém číslovania veľmi dobre poznajú, pretože ide o štandardný spôsob digitálneho označovania farieb. Základné pravidlo systému hexadecimálneho číslovania je, že každý znak je reprezentovaný striktne jedným z nasledujúcich šestnásť hodnoty: 0–9 & A – F. Prvých desať celých čísel (počíta sa nula) plus prvých šesť písmen anglickej abecedy tvoria celý systém hexadecimálneho číslovania. Opäť celkovo šestnásť (16) celkových možných stavov; iný spôsob zápisu 16 je 2⁴. Ako by sme mohli reprezentovať tieto možné štáty?

S celkom štyrmi bitmi: 4 bity = 2⁴ možné stavy

ASCII

Jednociferné celé čísla & prvých šesť písmen anglickej abecedy je určite krokom k priateľskejšiemu počítačovému jazyku – ale je to dosť? Ako by sme napríklad označili priestor? rozlišovať medzi malými písmenami & veľké písmená? Alebo použiť interpunkciu ako výkričník alebo otáznik? Nie, šestnásť znakov by neurobilo.

Pôvodná verzia dnešného štandardu ASCII navrhovala a sedem-bitový systém; krátko nato sa však stalo štandardom použitie rozšírenej (alebo odvodenej) verzie ASCII, ktorá volala po osembitový štandard. Tento štandard to myslel akýkoľvek človekom čitateľný výstup znakov počítačom by mohol byť reprezentovaný ôsmimi bitmi, čo by sa prekladalo do 2⁸ = 256 možných stavov! Tento osembitový až alfanumerický znakový štandard najlepšie zhrňuje nasledujúca tabuľka:

Každý z 256 znakov môže byť reprezentovaný kombináciou osem bitov

Bajty & Ďalej

Teraz sme sa zaoberali pôrodom & pragmatizmus výpočtu s bitmi, ako aj ich definovanie. Odtiaľ sme vysvetlili, ako nám štyri bity (2⁴) dávajú náš hexadecimálny systém & ako nám osem bitov (2⁸) dáva náš stále používaný rozšírený jazyk ASCII. Teraz predstavíme konečný princíp, ktorý snáď objasní, prečo je pochopenie základov bitov rozhodujúce pre dôkladné pochopenie kryptografie. & rozšírením kryptomien.

Osem bitov (2⁸) je skutočne veľmi dôležité číslo nielen v kryptografii & kryptomeny, ale pri všetkých výpočtoch. V skutočnosti je osem bitov také štandardné, že dostali nový názov, ktorý symbolizuje osembitový reťazec: a bajt. A bajt je reťazec ôsmich bitov: 8 bitov = 1 bajt.

Skutočnosť, že bajty môžu predstavovať jeden znak, je kľúčovým dôvodom, prečo sú faktory ôsmich v kryptografii extrémne bežné čísla, napríklad 128, & 256 (zo známeho hashového algoritmu bitcoinového konsenzu SHA256). Intuitívne pochopenie toho, ako prejsť od bitov, k hexadecimálnym hodnotám, k alfanumerickým znakom a bajtom, bude základnou súčasťou potrebných znalostí smerujúcich k skutočnému porozumeniu hnacích síl kryptomeny.

Ak máte pocit, že ste ohromení, nebojte sa, je to úplne prirodzené, keď porušujete také zložité témy. Pred prechodom na kryptografické hashovacie funkcie si nájdite minútu.

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me