Наука про методи безпечного обміну інформацією, які дозволяють ознайомитися зі змістом повідомлення лише відправнику та призначеному одержувачу, називається криптографією. Слово «kryptos» походить від грецького слова, що означає «прихований». Вона тісно пов’язана з шифруванням — процесом перетворення відкритого тексту на зашифрований, а потім — назад після його отримання. Крім того, криптографія включає такі методи, як мікроточки та злиття для приховування інформації у фотографіях. Відомо, що стародавні єгиптяни застосовували ці методи у складних ієрогліфах, а одним із перших сучасних шифрів вважається шифр римського імператора Юлія Цезаря.
Шифрування та дешифрування електронної пошти та інших повідомлень у вигляді відкритого тексту є найпоширенішим застосуванням криптографії під час передачі електронних даних. Найпростішим методом є симетричний підхід або підхід із «секретним ключем». Дані шифруються за допомогою секретного ключа, а потім закодоване повідомлення та секретний ключ надсилаються одержувачу для розшифрування. У чому проблема? Якщо повідомлення перехоплено, третя сторона має все необхідне для його розшифрування та прочитання. Для вирішення цієї проблеми криптологи винайшли асиметричну схему або схему з «відкритим ключем». У цьому випадку кожен користувач має два ключі: один відкритий, а другий — закритий. Відправники шифрують повідомлення та надсилають його, попередньо запросивши відкритий ключ одержувача. Коли повідомлення доставлено, розшифрувати його може лише закритий ключ одержувача, а це означає, що без відповідного закритого ключа його викрадення не має сенсу.
Загалом використовуються три типи криптографічних методів:
- Криптографія з симетричним ключем
- Хеш-функції
- Криптографія з відкритим ключем
Криптографія з симетричним ключем — це коли один і той самий ключ використовують і відправник, і одержувач. Відправник шифрує відкритий текст і надсилає зашифрований текст одержувачу, використовуючи цей ключ. Одержувач, у свою чергу, використовує той самий ключ для розшифрування повідомлення та відновлення відкритого тексту.
Хеш-функції — це алгоритми, які не використовують ключ. Відкритий текст хешується з використанням хеш-значення фіксованої довжини, що унеможливлює відновлення вмісту відкритого тексту. Багато операційних систем також використовують хеш-алгоритми для захисту паролів.
Криптографія з відкритим ключем — це найреволюційніша концепція останніх 300–400 років. У криптографії з відкритим ключем використовуються два пов'язані ключі (відкритий і закритий). Відкритий ключ можна вільно передавати, але закритий ключ, що йде разом з ним, повинен зберігатися в таємниці. Відкритий ключ використовується для шифрування, тоді як закритий ключ — для дешифрування.
Біткойн та багато інших криптовалют використовують технологію шифрування з відкритим та закритим ключами. Це усуває необхідність у посередниках.