راهنمای مبتدی برای رمزنگاری

برای درک ارزهای رمزنگاری شده در سطح پروتکل ، درک روابط ریاضی اساسی همه رمزنگاری ضروری است. می توان این سفر را با بازگشت به همان ابتدا آغاز کرد: تولد بیت & تکامل به سمت بایت.

اصول اولیه

نیم قرن پیش ، پدر عصر اطلاعات ، کلود شانون ، صنعت مورد احترام اکنون را منتشر کرد نظریه ریاضیات ارتباطات پایان نامه. این اسم طبقه بندی نشده نسخه ای که توسط ریاضیدان وقت اواسط دهه 30 در سال 1949 به طور عمومی منتشر شد ، اما نسخه طبقه بندی شده قبلی ، جنگی بود که توسط آزمایشگاه های معتبر بل با نام “نظریه ریاضی رمزنگاری” منتشر شد. بسیاری از اصول اصلی که در نظریه رایج ارتباطات منتشر شد ، از تئوری مخفی رمزنگاری نشأت می گرفت. در حقیقت ، شانون به طور مشهور موارد زیر را در مورد ذاتی بیان کرد & خواص همپوشانی نظریه ارتباطات اطلاعاتی & رمزنگاری:

آنها آنقدر به هم نزدیک بودند که نتوانستید آنها را از هم جدا کنید.

در حالی که بیشتر این مقاله به آنچه رسیده است تمرکز خواهد کرد بعد از تز “تئوری ریاضیات ارتباطات” او ، برای درک یک استاندارد خاص ، ضروری است که یک دهه برویم بازگشت در حرفه شانون – تا زمانی که وی دانشجوی 28 ساله تحصیلات تکمیلی در MIT بود. با دنبال کردن استادان مهندسی برق ، وظیفه اصلی وی طراحی مدارهای الکتریکی جدید برای نسخه اولیه کامپیوتر بود. یک ریاضیدان در قلب ، ریاضیات انتزاعی بولی را که در دوره کارشناسی در دانشگاه میشیگان آموخته است ، به یاد می آورد. ریاضیات بولی ، همانطور که احتمالاً حدس زده اید ، شاخه ای از ریاضیات است که با درست سروکار دارد & عبارات نادرست (یا 0 و 1 ثانیه). ریاضیات بولی گرچه جذاب بود ، اما در اواسط دهه 30 چندان کاربرد گسترده ای نداشت. از سوی دیگر ، طراحی مدار الکتریکی ، دستیابی به موفقیت علمی مدرن ، برای درک بیشتر به شدت به یک چارچوب منظم نیاز داشت.

در سال 1938 ، شانون پایان نامه کارشناسی ارشد خود را منتشر کرد: تحلیل نمادی رله & مدارهای سوئیچینگ. این تز نابغی ثابت کرد که با استفاده از جبر بولی ، می توان به طور مفهومی ترتیب رله ها را در مبادلات تلفن دستی آن زمان خودکار کرد. با توسعه ، این بدان معنی است که با استفاده از ویژگی های باینری سوئیچ های الکتریکی به عنوان توابع منطقی ، می توان از جبر بولی برای نمایش استفاده کرد & حل هر طرح مدار.

این چارچوب اساسی ساخت مدار در حال حاضر زیربنای کلیه سخت افزارهای رایانه دیجیتال مدرن است.

یک دهه پس از پایان نامه کارشناسی ارشد ، در حالی که مقاله خود را طراحی کرد مقاومت در برابر قطعه ارتباطات & تئوری رمزنگاری در اعماق آزمایشگاه بل ، سرانجام تصمیم گرفت نام آنچه را که معتقد بود بود ، بگذارد واحد اساسی کلیه اطلاعات: آ بinary حفاریآی تی, یا ، کمی.

از بیت تا بایت

و به همین ترتیب ، مدتی در طول سالهایی که درخشش شانون در سراسر اطلاعات علمی اطلاعات گسترش یافت & رمزنگاری زمان جنگ (1944–1949) ، bit واحد استاندارد اطلاعاتی برای کلیه محاسبات شد. رایانه ها کاملاً 0 را درک می کنند & 1s… بنابراین این س followsال دنبال می شود که چگونه می توان از کد باینری به همان نویسه های عددی عددی که در این صفحه می خوانید برویم?

علامت گذاری بیت

یک تک کمی فقط یک صفر یا یک است – فقط دارد دو حالت ممکن[0،1]. برای دو بیت هایی که در کل بدست می آوریم چهار امکانات: [00 ، 01 ، 10 ، 11].

پیروی از این الگو ، کاملاً واضح است که برای همه n بیت هایی که داریم 2 ^ n حالت های ممکن.

در نهایت ، نیاز به نمادهای بیشتر & نامه ها ، برای اینکه کار با رایانه ها سازگارتر باشد ، در کانون توجه دانشمندان کامپیوتر قرار گرفتند: چگونه می توان یک سیستم عددی ، چه رسد به یک الفبای کامل ، از فقط 0 & 1 ثانیه?

هگزادسیمال

اگر تا به حال مجبور شده اید رنگی را بصورت آنلاین سفارشی کنید ، احتمالاً در یک نقطه یا رشته دیگر با یک رشته هگزادسیمال روبرو شده اید – معمولاً چیزی شبیه موارد زیر است: # 012f5b

طراحان با این سیستم شماره گذاری بسیار آشنا هستند زیرا این روش استاندارد برای یادداشت رنگ به صورت دیجیتالی است. قانون اصلی سیستم شماره گذاری هگزادسیمال این است که هر کاراکتر با دقیقاً یکی از موارد زیر نشان داده می شود شانزده مقادیر: 0–9 & الف – ف. ده عدد اول صحیح (شمارش صفر) به علاوه شش حرف اول الفبای انگلیسی ، كل سیستم شماره گذاری شانزده دهم را تشکیل می دهند. باز هم ، در مجموع شانزده (16) کل حالت ممکن. روش دیگر نوشتن 16 2⁴ است. چگونه می توانیم این ایالات ممکن را نمایندگی کنیم?

با مجموع چهار بیت: 4 بیت = 2⁴ حالت ممکن

ASCII

اعداد صحیح تک رقمی & شش حرف اول الفبای انگلیسی مطمئناً گامی به سوی زبان رایانه ای دوستانه تر است – اما آیا کافی است؟ چگونه می توانیم یک فضا را مشخص کنیم؟ تفاوت بین حروف کوچک & بزرگ؟ یا از علامت گذاری مانند علامت تعجب یا علامت سوال استفاده کنید؟ نه ، شانزده شخصیت این کار را نمی کنند.

نسخه اصلی استاندارد امروز ، ASCII ، پیشنهاد a هفت-سیستم بیت؛ با این حال ، اندکی پس از آن ، استفاده از نسخه توسعه یافته (یا مشتق شده) ASCII که خواستار استاندارد هشت بیتی. این استاندارد به این معنی بود هر خروجی کاراکتر قابل خواندن توسط انسان توسط کامپیوتر می تواند با هشت بیت نشان داده شود ، که به 2 to = 256 حالت ممکن تبدیل می شود! این استاندارد نویسه هشت بیتی تا حروف عددی بهتر است توسط جدول زیر خلاصه شود:

هر یک از 256 کاراکتر را می توان با ترکیبی از نشان داد هشت بیت

بایت & فراتر

ما اکنون زایمان را پوشش داده ایم & عمل گرایی محاسبه با بیت ها و همچنین تعریف آنها. از آنجا توضیح دادیم که چگونه چهار بیت (2⁴) سیستم هگزادسیمال خود را به ما می دهد & چگونه هشت بیت (2⁸) زبان گسترش یافته ASCII را به ما می دهد. ما در حال حاضر قصد داریم یک اصل نهایی را معرفی کنیم که امیدوارم روشن شود چرا درک اصول بیت برای درک کامل رمزنگاری بسیار مهم است & توسط ارزهای رمزپایه توسعه یافته.

هشت بیت (2⁸) در واقع نه تنها رمزنگاری یک عدد فوق العاده مهم است & ارزهای رمزپایه اما در همه محاسبات. در واقع ، هشت بیت آنقدر استاندارد هستند که نام جدیدی به آنها داده شد تا نمادی از یک رشته هشت بیتی باشد: الف بایت. آ بایت یک رشته هشت بیتی است: 8 بیت = 1 بایت.

این واقعیت که بایت ها می توانند یک کاراکتر واحد را نشان دهند دلیل اصلی این است که فاکتورهای هشت اعداد بسیار رایج در رمزنگاری هستند ، مانند 128, & 256 (از الگوریتم معروف هش کردن اجماع بیت کوین SHA256). درک بصری بصورت چگونگی رفتن از بیت ، به مقادیر هگزادسیمال به کاراکترهای عددی به بایت ، یک قسمت اصلی از دانش مورد نیاز است که برای درک واقعی نیروهای محرک پشت رمز ارزها پیش می رود..

اگر احساس ضعف کردید ، نگران نباشید ، این کاملا طبیعی است که چنین موضوعات پیچیده ای را نقض کنید. قبل از رفتن به Cryptographic Hash Functions یک دقیقه وقت بگذارید.

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