Історія криптографії

Історія криптографії налічує близько 4 тисяч років. Як основний критерій періодизації криптографії можна використовувати технологічні характеристики використовуваних методів шифрування.

Перший період (приблизно з 3-го століття е.) характеризується пануванням моноалфавітних шифрів (основний принцип — заміна алфавіту вихідного тексту іншим алфавітом через заміну літер іншими літерами чи символами).

Другий період (хронологічні рамки - з IX століття на Близькому Сході (Ал-Кінді) і з XV століття в Європі (Леон Баттіста Альберті) - до початку XX століття) ознаменувався введенням в ужиток поліалфавітних шифрів.

Третій період (з початку і до середини XX століття) характеризується використанням електромеханічних пристроїв у роботу шифрувальників. При цьому продовжувалося використання поліалфавітних шифрів.

Четвертий період – з середини до 70-х років XX століття – період переходу до математичної криптографії. Діяльність Шеннона з'являються суворі математичні визначення кількості інформації, передачі, ентропії, функцій шифрування. Обов'язковим етапом створення шифру вважається вивчення його вразливості для різних відомих атак - лінійного та диференціального криптоаналізу. Проте до 1975 року криптографія залишалася «класичною» або, коректніше, криптографією з секретним ключем.

Сучасний період розвитку криптографії (з кінця 1970-х років по теперішній час) відрізняється зародженням та розвитком нового напряму - криптографія з відкритим ключем. Її поява знаменується як новими технічними можливостями, а й порівняно широким поширенням криптографії від використання приватними особами.Правове регулювання використання криптографії приватними особами у різних країнах дуже відрізняється — від дозволу до повної заборони.

Сучасна криптографія утворює окремий науковий напрямок на стику математики та інформатики — роботи в цій галузі публікуються в наукових журналах, організовуються регулярні конференції. Практичне застосування криптографії стало невід'ємною частиною життя сучасного суспільства - її використовують у таких галузях, як електронна комерція, електронний документообіг (включаючи цифрові підписи), телекомунікації та інші.

Пов'язані поняття

Криптоаналіз (від грец. κρυπτός «прихований» + «аналіз») — наука про методи дешифрування зашифрованої інформації без призначеного для цього ключа, а також сам процес такого дешифрування.

Криптографія (від грец. κρυπτός «прихований» + γράφω «пишу») — наука про методи забезпечення конфіденційності (неможливість прочитання інформації стороннім), цілісності даних (неможливості непомітної зміни інформації), аутентифікації (перевірки справжності авторства) , і навіть неможливості відмовитися від авторства.

Шифр (від фр. chiffre "цифра" від араб. صِفْر, sifr "нуль") - система оборотних перетворень, яка залежить від деякого секретного параметра (ключа) і призначена для забезпечення таємності інформації, що передається.

Шифр підстановки — це метод шифрування, в якому елементи вихідного тексту замінюються зашифрованим текстом відповідно до деяких правил. Елементами тексту можуть бути окремі символи (найпоширеніший випадок), пари букв, трійки букв, комбінування цих випадків тощо.

Криптоаналітик - фахівець із криптоаналізу.Одним із перших криптоаналітиків був Аристотель, який криптографічно розкрив скиталу — один з перших відомих криптографічних пристроїв.

Згадки у літературі

Порятунок від прочитання кореспонденції вже тоді бачився у створенні спеціальної криптографічної служби, яка спочатку виникла у дипломатичних органах багатьох європейських держав. XVII-XVIII ст. вже увійшли в історію криптографії як ера «чорних кабінетів» – секретних державних органів з перехоплення, перлюстрації та дешифрування листування (насамперед дипломатичного). У штат «чорних кабінетів» входили криптографи-дешифрувальники, агенти з перехоплення пошти, фахівці з розкриття пакетів (не залишають жодних слідів), переписувачі-копіювальники, перекладачі, фахівці – гравери з підробки печаток, хіміки (для виявлення «невидимих ​​черні») по підробці почерків тощо.

В історію криптографії П. Л. Шиллінг увійшов насамперед як винахідник шифрів так званого біграмного типу. Такий шифр він винайшов, працюючи у «цифірному» відділенні МЗС, ще до свого призначення його начальником, і документальні відомості про цю подію є у справі Першої експедиції за 1823 рік. Збереглося розпорядження Нессельроді «цифірному» комітету від 22 березня розглянути шифр, запропонований Шилінгом, а також рапорт членів «цифірного» комітету Нессельроді з цього приводу від 14 червня.

Пов'язані поняття (продовження)

Ключ - це секретна інформація, що використовується криптографічним алгоритмом при зашифруванні/розшифруванні повідомлень, постановці та перевірці цифрового підпису, обчисленні кодів автентичності (MAC). При використанні того самого алгоритму результат шифрування залежить від ключа.Для сучасних алгоритмів сильної криптографії втрата ключа призводить до практичної неможливості розшифрувати інформацію.

Шифр простої заміни, простий підстановковий шифр, моноалфавітний шифр — клас методів шифрування, які зводяться до створення за певним алгоритмом таблиці шифрування, у якій кожної букви відкритого тексту існує єдина зіставлена ​​їй буква шифр-тексту. Саме шифрування полягає у заміні букв згідно таблиці. Для розшифровки достатньо мати ту саму таблицю, або знати алгоритм, яким вона генерується.

Шифр Віженера (фр. Chiffre de Vigenère) - метод поліалфавітного шифрування буквеного тексту з використанням ключового слова. Цей метод є простою формою багатоалфавітної заміни. Шифр Віженера винаходив багаторазово. Вперше цей метод описав Джованні Баттіста Беллазо (італ. Giovan Battista Bellaso) у книзі La cifra del. Sig. Giovan Battista Bellasо у 1553 році, однак у XIX столітті отримав ім'я Блеза Віженера, французького дипломата. Метод простий для розуміння та реалізації, він є недоступним.

Шифрування — оборотне перетворення інформації з метою приховування від неавторизованих осіб з наданням авторизованим користувачам доступу до неї. Головним чином, шифрування служить завданням дотримання конфіденційності інформації, що передається. Важливою особливістю будь-якого алгоритму шифрування є використання ключа, який затверджує вибір конкретного перетворення із сукупності можливих даного алгоритму.

Криптологія (від грец. κρυπτός - прихований і λόγος - слово) - наука, що займається методами шифрування і розшифровування. Криптологія складається з двох частин - криптографії та криптоаналізу.Криптографія займається розробкою методів шифрування даних, тоді як криптоаналіз займається оцінкою сильних і слабких сторін методів шифрування, а також розробкою методів, що дозволяють зламувати криптосистеми.

Потреба розробки поліалфавітних шифрів виникла в 850 році після роботи Аль-Кінді "Трактат про дешифрування криптографічних повідомлень". Спільно з методами криптографії з'явилися методи криптоаналізу. Обидва напрями вивчають одні й самі об'єкти, але з різних сторін.

«Еніґма» (від нім. Änigma — загадка) — переносна шифрувальна машина, яка використовувалася для шифрування та розшифрування секретних повідомлень. Точніше, «Енігма» — ціле сімейство електромеханічних роторних машин, що застосовувалися з 20-х років XX століття.

Криптографічна система з відкритим ключем (різновид асиметричного шифрування, асиметричного шифру) — система шифрування та/або електронного підпису (ЕП), при якій відкритий ключ передається по відкритому (тобто незахищеному, доступному для спостереження) каналу і використовується для перевірки ЕП та для шифрування повідомлення. Для генерації ЕП та для розшифрування повідомлення використовується закритий ключ. Криптографічні системи з відкритим ключем в даний час широко застосовуються в різних мережних.

Принцип Керкгоффса — правило розробки криптографічних систем, за яким у засекреченому вигляді тримається лише певний набір параметрів алгоритму, званий ключем, а сам алгоритм шифрування має бути відкритим. Іншими словами, при оцінці надійності шифрування необхідно припускати, що противник знає про систему шифрування, що використовується все, крім застосовуваних ключів. Широко застосовується у криптографії.

Відкритий текст (англ.plain text) — у криптографії вихідний текст, що підлягає шифруванню, або в результаті розшифровки. Може бути прочитаний без додаткової обробки (без розшифрування).

Частотний аналіз, частотний криптоаналіз - один із методів криптоаналізу, що ґрунтується на припущенні про існування нетривіального статистичного розподілу окремих символів та їх послідовностей як у відкритому тексті, так і в шифротексті, який, з точністю до заміни символів, зберігатиметься в процесі шифрування та дешифрування.

Крипто-війни — це неофіційна назва спроб уряду США обмежити громадськості та зарубіжним державам доступ до криптографічних методів із сильним захистом від дешифрування національними розвідувальними управліннями, особливо, американським АНБ. Згодом, витік даних 2013 року показав, що АНБ таємно послабило алгоритми шифрування та стандарти безпеки, що породило нові.

Дешифрування — аналіз документа, написаного невідомою мовою та/або невідомою системою листа. Найчастіше термін використовується стосовно прочитання стародавніх документів.

Блоковий шифр - різновид симетричного шифру, що оперує групами біт фіксованої довжини - блоками, характерний розмір яких змінюється в межах 64-256 біт. Якщо вихідний текст (або його залишок) менший за розмір блоку, перед шифруванням його доповнюють. Фактично, блоковий шифр є підстановкою на алфавіті блоків, яка, як наслідок, може бути моно- або поліалфавітною. Блоковий шифр є важливим компонентом багатьох криптографічних протоколів і широко використовується для захисту.

Симетричні криптосистеми (також симетричне шифрування, симетричні шифри) (англ. symmetric-key algorithm) — спосіб шифрування, в якому для шифрування і розшифровування застосовується один і той же криптографічний ключ. алгоритм повинен зберігатися в таємниці обома сторонами, здійснюватися заходи щодо захисту доступу до каналу, на всьому шляху проходження криптограми, або сторонами.

Стійким вважається алгоритм, атака на який вимагає від атакуючого наявності настільки значних обчислювальних ресурсів або величезних витрат часу на розшифровку перехоплених повідомлень, що до моменту їх розшифровки кількості випадків криптостійкість не може бути математично доведено; можна лише довести вразливість.

Шифротекст, шифртекст — результат операції шифрування.

Криптоаналіз «Енігми» — криптоаналіз німецької шифрувальної машини «Енігма» під час Другої світової війни, здійснений силами польських та британських спецслужб.

Шифр Цезаря, також відомий як шифр зсуву, код Цезаря або зсув Цезаря - один із найпростіших і найвідоміших методів шифрування.

Повний перебір (або метод «грубою сили», англ. brute force) — метод розв'язання математичних завдань.Належить до класу методів пошуку рішення вичерпуванням різноманітних варіантів. Складність повного перебору залежить кількості всіх можливих рішень завдання. Якщо простір рішень дуже великий, то повний перебір може дати результатів протягом кількох років і навіть століть.

Лоренц (нім. Lorenz-Chiffre, Schlüsselzusatz; Lorenz SZ 40 і SZ 42) — німецька шифрувальна машина, що використовувалася під час Другої світової війни для передачі інформації по телетайпу. Була розроблена компанією C. Lorenz AG у Берліні. Принцип роботи машини був заснований на поточному шифрі Вернама.

Мережа Фейстеля, або конструкція Фейстеля (Feistel network, Feistel cipher), - один з методів побудови блокових шифрів. Мережа складається з осередків, званих осередками Фейстеля. На вхід кожного осередку надходять дані та ключ. На виході кожного осередку отримують змінені дані та змінений ключ. Всі комірки однотипні, і кажуть, що мережа є певною багаторазово повторюваною (ітерованою) структурою. Ключ вибирається залежно від алгоритму шифрування/розшифрування та змінюється.

"Трактат про шифри" (1466 р.) - одна з перших в Європі книг, присвячена криптоаналізу, написана Леоном Баттіста Альберті - італійським вченим, гуманістом, письменником, одним із зачинателів нової європейської архітектури і провідним теоретиком мистецтва епохи Відродження. Своєю роботою він зробив істотний внесок у розвиток криптографії, запропонувавши ідею багатоалфавітного шифру, і винайшов пристрій, що реалізує шифр багатоалфавітної заміни, що отримав назву «диск Альберті».

Атака з урахуванням відкритих текстів (англ.Known-plaintext attack) - вид криптоаналізу, при якому в шифротексті присутні стандартні уривки, зміст яких наперед відомий аналітику. Під час Другої світової війни англійські криптоаналітики називали такі уривки "підказками" (англ. crib - підказка, шпаргалка).

Потоковий або Потоковий шифр - це симетричний шифр, в якому кожен символ відкритого тексту перетворюється на символ шифрованого тексту залежно не тільки від ключа, що використовується, але і від його розташування в потоці відкритого тексту. Поточний шифр реалізує інший підхід до симетричного шифрування, ніж блокові шифри.

Протокол Діффі - Хеллмана (англ. Diffie-Hellman, DH) - криптографічний протокол, що дозволяє двом і більше сторонам отримати загальний секретний ключ, використовуючи незахищений від прослуховування канал зв'язку. Отриманий ключ використовується для подальшого шифрування обміну за допомогою алгоритмів симетричного шифрування.

Хешування (англ. hashing - "перетворювати на фарш", "мішанина") - перетворення масиву вхідних даних довільної довжини в (вихідний) бітовий рядок встановленої довжини, що виконується певним алгоритмом. Функція, що втілює алгоритм і виконує перетворення, називається "хеш-функцією" або "функцією згортки". Вихідні дані називаються вхідним масивом, "ключом" або "повідомленням". Результат перетворення (вихідні дані) називається «хеш», «хеш-кодом», «хеш-сумою», «зведенням повідомлення».

Стеганографія (від грец. στεγανός «прихований» + γράφω «пишу»; літер. «тайнопис») — спосіб передачі або зберігання інформації з урахуванням збереження в таємниці самого факту такої передачі (зберігання). Цей термін запровадив 1499 року абат бенедиктинського монастиря св.Мартіна у Шпонгеймі Йоганн Тритемій у своєму трактаті «Стеганографія» (лат. Steganographia), зашифрованому під магічну книгу.

Блоковий шифр «Коник» (входить до стандарту ГОСТ Р 34.12-2015) — симетричний алгоритм блокового шифрування з розміром блоку 128 біт та довжиною ключа 256 біт і використовує для генерації раундових ключів мережу Фейстеля.

Постквантова криптографія - частина криптографії, яка залишається актуальною і при появі квантових комп'ютерів та квантових атак. Оскільки за швидкістю обчислення традиційних криптографічних алгоритмів квантові комп'ютери значно перевершують класичні комп'ютерні архітектури, сучасні криптографічні системи стають потенційно вразливими до криптографічних атак. Більшість традиційних криптосистем спирається на проблеми факторизації цілих чисел чи завдання дискретного логарифмування.

Імітовставка (MAC, англ. message authentication code — код аутентифікації повідомлення) — засіб забезпечення імітозахисту в протоколах аутентифікації повідомлень з учасниками, що довіряють один одному, — спеціальний набір символів, який додається до повідомлення і призначений для забезпечення його цілісності та аутентифікації джерела даних.

Лінійний криптоаналіз був винайдений японським криптологом Міцуру Мацуї (яп. 松井 充 Мацуї Міцуру). Запропонований ним 1993 року (на конференції Eurocrypt '93) алгоритм спочатку спрямовано розтин DES і FEAL. Згодом лінійний криптоаналіз був поширений і інші алгоритми. На сьогоднішній день поряд з диференціальним криптоаналіз є одним з найбільш поширених методів розкриття блокових шифрів. Розроблено атаки на блокові та потокові шифри.

Атака з урахуванням підібраного відкритого тексту (англ.Chosen-plaintext attack, CPA) - один з основних способів криптоаналітичного розтину. Криптоаналітик має певну кількість відкритих текстів і відповідних шифротекстів, крім того, він має можливість зашифрувати кілька попередньо вибраних відкритих текстів.

Криптосистема - це завершена комплексна модель, здатна виробляти двосторонні криптоперетворення над даними довільного обсягу і підтверджувати час відправлення повідомлення, що має механізм перетворення паролів, ключів і системою транспортного кодування.

Криптографічні хеш-функції - це виділений клас хеш-функцій, який має певні властивості, що роблять його придатним для використання в криптографії.

Бюро шифрів (польськ. Biuro Szyfrów, слухати) — спеціальний підрозділ польської військової розвідки (Другого відділу Генерального штабу Війська Польського), що існував у 1930-х — 1940-х роках і працював над проблемами криптографії (використання шифрів і кодів шифрів та кодів, особливо з метою їх розкриття).

Раундом (або циклом) у криптографії називають один із послідовних кроків обробки даних в алгоритмі блокового шифрування. У шифрах Фейстеля (побудованих відповідно до архітектури мережі Фейстеля) і близьких йому по архітектурі шифрах - один крок шифрування, в ході якого одна або кілька частин блоку даних, що шифрується, піддається модифікації шляхом застосування кругової функції.

Книжковий шифр — це вид шифру, в якому кожен елемент відкритого тексту (кожна літера чи слово) замінюється на вказівник (наприклад, номер сторінки, рядки та стовпця) аналогічного елемента в додатковому тексті-ключі.

Шифрування, яке зберігає формат (англ.format-preserving encryption, FPE) означає шифрування, у якому вихідні дані (шифротекст) перебувають у такому форматі, як і вхідні дані (відкритий текст). Значення слова "формат" варіюється. Зазвичай маються на увазі лише кінцеві множини, наприклад.

Схема Ель-Гамаля (Elgamal) - криптосистема з відкритим ключем, заснована на труднощі обчислення дискретних логарифмів у кінцевому полі. Криптосистема включає алгоритм шифрування і алгоритм цифрового підпису. Схема Ель-Гамаля лежить в основі колишніх стандартів електронного цифрового підпису в США (DSA) та Росії (ГОСТ Р 34.10-94).

Шифруюче програмне забезпечення — це програмне забезпечення, основним завданням якого є шифрування та дешифрування даних, як правило, у вигляді файлів (або секторів), жорстких дисків та змінних носіїв (дискет, компакт-дисків, USB-флеш-накопичувачів), повідомлень електронної пошти або у вигляді пакетів, які передаються через комп'ютерні мережі.

Електронний підпис (ЕП), Електронний цифровий підпис (ЕЦП), Цифровий підпис (ЦП) дозволяє підтвердити авторство електронного документа (будь то реальна особа або, наприклад, обліковий запис у криптовалютній системі). Підпис пов'язаний як з автором, так і самим документом за допомогою криптографічних методів, і не може бути підроблений за допомогою звичайного копіювання.

Криптографічний протокол (англ. Cryptographic protocol) - це абстрактний або конкретний протокол, що включає набір криптографічних алгоритмів. В основі протоколу лежить набір правил, що регламентують використання криптографічних перетворень та алгоритмів в інформаційних процесах.

Зендійське завдання (англ.Zendian problem) - навчальне завдання для фахівців з аналізу трафіку та криптоаналізу, розроблене співробітником Агентства національної безпеки Л. Калімахосом в рамках навчального курсу CA-400, який Калімахос вів починаючи з 1950-х років.

Періоди розвитку та етапи криптографії

Історія криптографії налічує близько 4 тисяч років. Як основний критерій періодизації криптографії можна використовувати технологічні характеристики використовуваних методів шифрування. У цьому рефераті дотримуватимемося такої періодизації.

Перший період (приблизно з 3-го тисячоліття е.) характеризується пануванням моноалфавітних шифрів (основний принцип - заміна алфавіту вихідного тексту іншим алфавітом через заміну літер іншими літерами чи символами).

Другий період (хронологічні рамки - з IX століття на Близькому Сході (Ал-Кінді) і з XV століття в Європі (Леон Баттіста Альберті) - до початку XX століття) ознаменувався введенням у вжиток поліалфавітних шифрів.

Третій період (з початку і до середини XX століття) характеризується використанням електромеханічних пристроїв у роботу шифрувальників. При цьому продовжувалося використання поліалфавітних шифрів.

Четвертий період – з середини до 70-х років XX століття – період переходу до математичної криптографії. Діяльність Клода Шеннона з'являються суворі математичні визначення кількості інформації, передачі, ентропії, функцій шифрування. Обов'язковим етапом створення шифру вважається вивчення його вразливості до різних відомих атак - лінійного та диференціального криптоаналізу. Проте до 1975 року криптографія залишалася "класичною", або ж, коректніше, криптографією з секретним ключем.

Сучасний період розвитку криптографії (з кінця 1970-х років по теперішній час) відрізняється зародженням та розвитком нового напряму – криптографія з відкритим ключем. Її поява знаменується як новими технічними можливостями, а й порівняно широким поширенням криптографії від використання приватними особами (у попередні епохи використання криптографії було виняткової прерогативою держави). Правове регулювання використання криптографії приватними особами у різних країнах дуже відрізняється - від дозволу до повної заборони.

Історію криптографії умовно можна розділити на 4 етапи [2].

• 1. Наївна криптографія.
• 2. Формальна криптографія
• 3. Наукова криптографія
• 4. Комп'ютерна криптографія

Для наївної криптографії (до поч. XVI століття) характерне використання будь-яких (зазвичай примітивних) способів заплутування противника щодо змісту текстів, що шифруються. На початковому етапі захисту інформації використовувалися методи кодування і стеганографії, які споріднені, але з тотожні криптографії. Більшість із використовуваних шифрів зводилися до перестановки або моноалфавітної підстановки. Одним із перших зафіксованих прикладів є шифр Цезаря, що полягає у заміні кожної літери вихідного тексту на іншу, що віддалена від неї в алфавіті на певну кількість позицій. Інший шифр, полібіанський квадрат, авторство якого приписується грецькому письменнику Полібію, є загальною моноалфавітною підстановкою, яка проводиться за допомогою випадково заповненої алфавітом квадратної таблиці (для грецького алфавіту розмір становить 5x5). Кожна літера вихідного тексту замінюється літерою, що стоїть у квадраті знизу від неї.

Етап формальної криптографії (кін.XV століття – поч. XX століття) пов'язаний з появою формалізованих та відносно стійких до ручного криптоаналізу шифрів. У європейських країнах це сталося в епоху Відродження, коли розвиток науки та торгівлі викликав попит на надійні засоби захисту інформації. Важлива роль цьому етапі належить Леону Батісте Альберті, італійському архітектору, який одним із перших запропонував багатоалфавітну підстановку. Цей шифр, який отримав ім'я дипломата XVI століття Блеза Вижинера [4], полягав у послідовному "складанні" букв вихідного тексту з ключем (процедуру можна полегшити за допомогою спеціальної таблиці). Його робота "Трактат про шифр" вважається першою науковою роботою з криптології. Однією з перших друкованих праць, у якій узагальнено та сформульовано відомі на той момент алгоритми шифрування є праця "Поліграфія" німецького абата Йоганна Трисемуса. Йому належать два невеликі, але важливі відкриття: спосіб заповнення полібіанського квадрата (перші позиції заповнюються за допомогою легко запам'ятовуваного ключового слова, решта - літерами алфавіту, що залишилися) і шифрування пар літер (біграм).

Простим, але стійким способом багатоалфавітної заміни (підстановки біграм) є шифр Плейфера, який було відкрито на початку ХІХ століття Чарльзом Уітстоном. Вітстон належить і важливе вдосконалення - шифрування "подвійним квадратом". Шифри Плейфера і Уітстона використовувалися до першої світової війни, оскільки важко піддавалися ручному криптоаналізу. У XIX столітті голландець Керкхофф сформулював головну вимогу до криптографічних систем, яка залишається актуальною й досі: секретність шифрів має бути заснована на секретності ключа, але не алгоритму.

Нарешті, останнім словом у донауковій криптографії, яке забезпечили ще більшу криптостійкість, а також дозволило автоматизувати (в сенсі механізувати) процес шифрування стали роторні криптосистеми. Однією з перших подібних систем стала винайдена в 1790 Томасом Джефферсоном, майбутнім президентом США механічна машина. Багатоалфавітна підстановка за допомогою роторної машини реалізується варіацією взаємного положення роторів, що обертаються, кожен з яких здійснює "прошиту" в ньому підстановку. Практичне поширення роторні машини набули лише на початку XX століття.

Однією з перших машин, що практично використовуються, стала німецька Enigma, розроблена в 1917 році Едвардом Хеберном і вдосконалена Артуром Кірхом. Роторні машини активно використовувалися під час Другої світової війни. Крім німецької машини Enigma використовувалися також пристрої Sigaba (США), Турех (Великобританія), Red, Orange та Purple2 (Японія). Роторні системи - вершина формальної криптографії, оскільки відносно просто реалізовували дуже стійкі шифри. Успішні криптоатаки на роторні системи стали можливі лише з появою ЕОМ на початку 40-х років.

Головна відмінність наукової криптографії (30-ті - 60-ті роки XX століття) - поява криптосистем із суворим математичним обгрунтуванням криптостійкості. На початку 30-х остаточно сформувалися розділи математики, що є науковою основою криптології: теорія ймовірностей і математична статистика, загальна алгебра, теорія чисел, почали активно розвиватися теорія алгоритмів, теорія інформації, кібернетика.Своєрідним вододілом стала робота Клода Шеннона "Теорія зв'язку в секретних системах", де сформульовано теоретичні засади криптографічного захисту інформації. Шеннон ввів поняття "розсіювання" і "перемішування", обґрунтував можливість створення як завгодно стійких криптосистем.

У 60-х роках провідні криптографічні школи підійшли до створення блокових шифрів, ще стійкіших у порівнянні з роторними криптосистемами, проте допускають практичну реалізацію лише у вигляді цифрових електронних пристроїв. Комп'ютерна криптографія (з 70-х років XX століття) зобов'язана своєю появою обчислювальним засобам з продуктивністю, достатньою для реалізації критосистем, що забезпечують при великій швидкості шифрування на кілька

Приблизно 1900 року до зв. е. древні єгиптяни почали видозмінювати та спотворювати ієрогліфи, щоб закодувати певні повідомлення. порядків більш високу криптостійкість, ніж "ручні" та "механічні" шифри. Першим класом криптосистем, практичне застосування яких стало можливим з появою потужних і компактних обчислювальних засобів, стали блокові шифри. У 70-ті роки було розроблено американський стандарт шифрування DES (прийнято 1978 року). Один з його авторів Хорст Фейстел (співробітник IBM) описав модель блокових шифрів, на основі якої були побудовані інші, більш стійкі симетричні криптосистеми, у тому числі вітчизняний стандарт шифрування ГОСТ 28147-89.

З появою DES збагатився і криптоаналіз, для атак на американський алгоритм було створено кілька нових видів криптоаналізу (лінійний, диференціальний і т.д.), практична реалізація яких знову ж таки була можлива лише з появою потужних обчислювальних систем.

У середині 70-х стався справжній прорив у сучасній криптографії - поява асиметричних криптосистем, які вимагали передачі секретного ключа між сторонами. Тут відправною точкою прийнято вважати роботу, опубліковану Вітфілдом Діффі та Мартіном Хеллманом у 1976 році під назвою "Нові напрямки в сучасній криптографії". У ній уперше сформульовано принципи обміну шифрованою інформацією без обміну секретним ключем. Незалежно від ідеї асиметричних криптосистем підійшов Ральф Мерклі.

Декількома роками пізніше Рон Рівест, Аді Шамір і Леонард Адлеман відкрили систему RSA, першу практичну асиметричну криптосистему, стійкість якої була заснована на проблемі факторизації великих простих чисел. Асиметрична криптографія відкрила відразу кілька нових прикладних напрямків, зокрема системи електронного цифрового підпису (ЕЦП) та електронних грошей.

У 80-90-ті роки з'явилися нові напрями криптографії: ймовірнісне шифрування, квантова криптографія та інші. Усвідомлення їхньої практичної цінності ще попереду. Актуальним залишається завдання вдосконалення симетричних криптосистем.

У 80-90-х роках було розроблено нефейстеловские шифри (SAFER, RC6 та інших.), а 2000 року після відкритого міжнародного конкурсу було прийнято новий національний стандарт шифрування США - AES.