bélyegkép|300px|A kriptográfia különböző fajtái A kriptográfia (magyarul titkosírás) az emberek azon igényéből alakult ki, hogy egymástól távol levő emberek bizalmasan tudjanak üzenetet váltani. Ugyanilyen régi a vágy rejtjelezett üzenetek megfejtésére

Az idők során a kriptográfia nagy fejlődésen ment keresztül. A tapasztalatok azt mutatták, hogy egy-egy kriptográfiai eljárás megfejtésére, hiába írnak ki akár pénzdíjas pályázatot, az nem feltétlenül jelent elegendő motivációt, hogy a megfejtés módját (vagy tényét) felfedjék. Emiatt a kriptográfiai módszerek használói sosem lehetnek biztosak abban, hogy az üzenetüket csak a címzett képes elolvasni.

A kriptográfia felbukkan a szépirodalmi művekben is, például a Sándor Mátyás című regényben egy rejtjelezett üzenet megfejtése okozza a bonyodalmakat. Az itt bemutatott "rácsos" technikát a gyakorlatban nem igazán használták.

Az ókori kriptográfia Szteganográfia bélyegkép|263px|Titkosírás pitypanggal(az árnyékos szöveg a papíron nincs a valóságban) A szteganográfia az üzenetek titkos továbbításának legősibb módja az üzenet elrejtése. A szó jelentése rejtett írás. Egy esetben egy Demaratosz nevű görög, aki, bár elkergették hazájából, hű maradt Görögországhoz, a perzsa had készülődését látva viasszal fedett egy palatáblát, amire korábban már írt. Mivel sürgősen át kellett a táblát csempészni – hiszen a perzsa had már készülődött, nem maradt idő ezt a módszert egyeztetni, de a görögök még időben rájöttek, így a meglepetés erejének hiányában a perzsák megsemmisítő vereséget szenvedtek. Hérodotosz számol be arról, hogy a perzsa király ellen szövetkezni akaró Hisztaiaeusz leborotváltatta küldönce haját, ráírta az üzenetet, majd megvárta, amíg küldöncének haja újból kinő, így biztonságosan átkelhet a határon. Bár ez nagyon ráérő módszer, akkor még volt rá idő. A küldönc célba ért, leborotváltatta fejét és megmutatta a címzett Arisztagorasznak. A kínaiak selyemlabdacsokra írták az üzenetet, melyet viasszal fedtek, majd a küldönc lenyelte. Giambattista della Porta, itáliai tudós leírta, hogy timsó és ecet elegyéből készített tintával a tojás héjára írva az írás csak a héj eltávolításával válik láthatóvá. Már az első évszázadban leírta idősebb Plinius azt, hogy pitypang tejével is lehet írni, hiszen az száradás után láthatatlan, de melegítésre barna lesz. Ez a tulajdonság sok szerves vegyületben megvan, így előfordult, hogy a kémek saját vizeletükkel írtak. Használható hagymalé vagy tej is. A Dél-Amerikában tevékenykedő német ügynökök egy szöveget egy mintegy milliméter nagyságúra zsugorítottak és ezt egy lényegtelennek tűnő szövegre helyezték. Ezt a Szövetségi Nyomozóiroda 1941-ben vette észre egy kapott üzenet segítségével. Ezt a módszert néha vegyítették kriptográfiával is.

A kriptográfia a szteganográfiával egy időben alakult ki, és célja nem magának az üzenetnek, csupán csak a tartalmának, jelentésének elrejtése, kódolása, hiszen a határőrök előbb-utóbb az üres lapot felmelegítik, leborotváltatják a hajat, azaz rájönnek a módszerre.

A kriptográfia két ágra oszlik: átrendezésre (keverésre) és behelyettesítésre.

Átrendezés bélyegkép|99px|jobbra|Szkütalé Átrendezésnek nevezzük azt a titkosítási módszert, amikor az üzenet szövegének betűit véletlenszerűen, vagy valamilyen szabályrendszer alapján átrendezik – a betűk megtartják eredeti hangértéküket, de megváltoztatják a pozíciójukat. A módszer előnye, hogy a betűk számának növekedésével rohamosan csökken az esély. Még a Wikipédia kifejezés is 362880 lehetőséget generál. A Wikipédia, a szabad enciklopédia kifejezés a szóközök és a vessző nélkül is 304 888 344 611 713 860 501 504 000 000 lehetőséget jelent. Egy 35 betűs mondat, ha másodpercenként egy lehetőséget tudna az ember ellenőrizni, a világmindenség élettartamának ezerszerese lenne. Az egyik gyakori módszer a fésűs, ahol a betűket soronként váltogatva jön ki az eredmény. Példa: Az üzenet: Wikipédia, a szabad enciklopédia A kódolás: w k p d a s a a e c k o é i i i é i a z b d n i l p d a A kódolt szöveg: wkpdasaaeckoéiiiéiazbdnilpda Ennek a megfejtése a betűk soronkénti hasonló felírása (a felénél elválasztva).

Létezik módszer, ahol a betűpárokat felcserélve jön ki az eredmény, például: megkeverve→gkmervvee.

A spártai szkütáléra az ábrán láthatóhoz hasonlóan feltekertek egy papírt, erre vízszintesen írták a szöveget és így értelmetlen lett. I. e. 404-ben a perzsiai támadást így kapott üzenetből tudta meg Lüszandrosz spártai hadvezér.

Behelyettesítéses módszer A behelyettesítés módszere esetén a nyílt szöveg minden betűjét egy másikkal helyettesítik – a betűk megtartják pozíciójukat, de megváltozik a hangértékük.

E titkosításról szóló első leírás érdekes módon a Káma szútrában található, amelyet a 4. században vetett papírra egy brahmin tudós, Vátszjájana, egy kétszáz évvel régebbi kézirat alapján.

Időszámításunk első évezredének titkosírását – egyszerűsége és megbízhatósága révén – a behelyettesítéses kód uralta.

Monoalfabetikus kódok Azokat a behelyettesítéses kódábécéket nevezzük monoalfabetikusnak, amelyek egy betűt egy másik betűvel vagy szimbólummal helyettesítenek. A módszer katonai célokra használatát először Julius Caesar A gall háborúk című műve írja le. Itt a latin betűket görögökkel helyettesítette és ezt hajíttatta be a megadás küszöbén álló Cicerónak.

A Káma-szútrában található módszer A Káma-szútrában található leírás az ábécé betűinek véletlenszerű párosítását és egymásnak kölcsönös megfeleltetését ajánlja. Ez a nőknek ajánlott 64 művészet közül a 45., a mlekhita-vikalpa. Például a 26 betűből álló angol ábécé esetén: Betűk megfeleltetéseKódolás A D H I K M O R S U W Y Z X V G B Q J C T L N F E P Az üzenet: kriptográfia (→kriptografia) A kódolt szöveg: QTBZRCHTXWBX

Atbas Az atbas egy egyszerű helyettesítő rejtjel a héber ábécéből kiindulva, ám később más ábécékre is elterjedt. A működése során az első és utolsó, második és utolsó előtti, stb. betűk felcserélésén alapul. A neve is innen ered: alef (1. betű), táv (utolsó), bét, sin betűk nevéből. Például a Jeremiás 25:26 és 51:41-ben a Bábelt a Sesah helyettesíti a Bibliában. Az ilyen és hasonló bibliai kódok valószínűleg csak rejtélyességet akartak kelteni, nem a jelentés palástolása volt a céljuk, bár az is lehet, hogy titkolni akartak egyes részeket. Ennek egy változata az albam, ahol a módszert két fél ábécén hajtották végre.

Polübiosz-négyzet A Polübiosz-rejtjel egy egyszerű titkosítási eljárás, melynél az ABC 25 betűjét egy táblázatba foglalták. Itt a rejtjelezett betűk a mátrix elemeinek feleltek meg, a sorok és az oszlopok azonosítójából olvasták le a kétjegyű kódot. A rejtjelezett kódot fáklyákkal adták tovább, a jobb és bal kézben egytől ötig terjedő égő fáklyákkal. A módszer hátránya az volt, hogy csak sötétben, jól látható magaslatról volt használható, illetve a szöveget betűnként küldte el. KódtáblaKódolás bélyegkép|középre|Polübiosz-tábla Az üzenet: wikipedia A kódolt szöveg: 5-2 2-4 2-5 2-4 3-5 1-5 1-4 2-4 1-1 (522425243515142411)

A Caesar-rejtjel Az úgynevezett Caesar-rejtjel, egy eljárás, amit Julius Caesar is használt. Itt Caesar az ábécét egy bizonyos számmal eltolta, azaz ha az n. betűből az m. lett, akkor az n+1-edikből m+1 k-s maradéka, ahol k az ábécé hossza (például az angol ábécénél 26 betű). Példa a 26 betűből álló angol ábécé esetén: Betűk megfeleltetéseKódolás Nyílt ábécé a b c d e f ... u v w x y z Kód ábécé D E F G H I ... X Y Z A B C Az üzenet: caesar A kódolt szöveg: FDHVDU

Augustus ezen annyit változtatott, hogy az eltolás egy karakternyi volt, azaz az A helyett B, a B helyett C, ..., a Z helyett A szerepelt. Emellett az X helyett mindig AA-t írt.

Napjainkban is gyakran használják az 1980-as években elterjedt ROT13 (rotate by 13 places, 13 hellyel forgatás) speciális Caesar-kódot fórumokban. Ez tizenhárommal van eltolva, így a dekódolás is pontosan ugyanaz a művelet. Egy másik változata a ROT47, amit az ASCII 33-as (!) és 126-os (~) jelű karaktere között hajtanak végre. Ez 47 hellyel van eltolva, ami hasonló tulajdonságokat eredményez, mint a ROT13.

Általános behelyettesítéses algoritmus Ez az algoritmus kiküszöböli a Caesar eltolásos ábécéjének gyengeségét, ugyanis a kódábécé a nyílt ábécé bármelyik tetszőleges átrendezése lehet. Hátránya, hogy a véletlenszerű párosítás miatt a kódot nehezen lehet fejben tartani.

Általános behelyettesítéses algoritmus kulcsszó vagy kulcsmondat alkalmazásával Az előző módszeren alapuló algoritmus, ám a kulcsmondat alkalmazásának következtében a kódábécé megjegyzése egyszerűbbé válik. A kódábécé a kulcsmondat különböző betűivel fog kezdődni, majd annak utolsó betűjétől a normál ábécé szerint folytatódik (természetesen a már felhasznált betűk kihagyásával). Igaz ugyan, hogy e megszorítások miatt a lehetséges kulcsok számának csökken, de a feltörés szempontjából nem számottevő mértékben. (Bár észrevéve az értelmes szavakat vagy legalábbis a részeit a megfejtés egy része után könnyebb lesz a megfejtés.)

Példa a 26 betűből álló angol ábécé esetén: Betűk megfeleltetéseKódolás Kulcsmondat: MAGYARORSZÁG→MAGYARORSZAG→MAGYROSZ Nyílt ábécé a b c d e f g h i j k l m n ... w x y z Kód ábécé M A G Y R O S Z B C D E F H ... U V W X Az üzenet: rejtjelezett szöveg→rejtjelezett szoveg A kódolt szöveg: LRCPCRERXRPP NXITRS (esetleg a megfejtés nehezítéséül LRCPCRERXRPPNXITRS)

A középkori kriptográfia Monoalfabetikus kódok A közigazgatásban A 15. századra már Európában a kriptográfia virágzott. Itáliában különösképpen gyakori volt, hiszen a különböző városállamokban elhelyezett követeknek leveleznie kellett. Ekkor hozták létre a titoknoki állást. Az első ilyen személy a feltételezések szerint az olasz Giovanni Soro volt, 1506-ban nevezték ki. A Vatikán is küldött neki kódokat. 20 évvel kinevezése után küldött a pápa egy levelet, amit a firenzeiek elfogtak, hogy fejtse meg. Soro megfejthetetlennek nevezte, de vélhetően azért, hogy a Vatikán ne fejlesszen ki egy nehezebb kódot. A földrész más területein, például Franciaországban is elkezdtek kriptográfusokat alkalmazni. Ide tartozott például Philibert Babou is. A 16. század végén tűnt fel François Viète, aki elsősorban a spanyol kódok megfejtésén dolgozott.A naiv spanyolországi kriptográfusok, látván, hogy megfejti a kódjukat, kijelentették, hogy az ördöggel cimborál és pápai bíróság elé akarták állíttatni. A vatikániak, tudván, hogy ők is olvassák a kódot a kriptográfusaik segítségével, megtagadták ezt.

Az arabok is a monoalfabetikus behelyettesítéses kódot használták a közigazgatásban is.

Az alkimisták gyakran szimbólumokat használtak szavakra, betűkre. Például a főleg irodalmi téren ismert Geoffrey Chaucer a Traktátus az asztrolábiumról című művéhez szimbólumokkal írt egy kiegészítést. Noha ez a módszer biztonságosabbnak tűnik, ugyanannyira megfejthető, mintha betűket helyettesített volna be.

A monoalfabetikus kód feltörése 250px|bélyegkép|A magyar karakterek gyakorisága. 200px|bélyegkép|Az angol karakterek gyakorisága. Az arab rejtjelfejtők találták fel a kriptoanalízist, ami a kódolt szövegek kulcs nélküli megfejtését jelentette. Ehhez a statisztika, matematika és nyelvészet különösen magas fokú ismerete kellett. A módszerről először Abú Júszuf Jakúb Ibn Isák asz-Szabbáh Al-Kindi írt a 9. században.

Al-Kindi azt írja, hogy az elsőként szereplő az első, ám ez nem mindig igaz, viszont hosszabb szövegeknél feltételezhető, hogy a 10% fölötti az angolban az e lesz. Ez nem mindig igaz, például rövid szövegekre (Zanzibárt támadjuk). Emellett a francia Georges Perec 1969-ben megjelentetett egy könyvet La Disparition címmel, aminek 200 oldalán nem található egyetlen e betű sem. Ezt Gilbert Adair lefordította angolra A Void címmel. Európa ezt a módszert vélhetőleg átvette, bár lehet, hogy újból kialakította. Egyéb módszerek