Kryptoanalyysi
Kryptoanalyysi on tieteenala, joka pyrkii kehittämään keinoja avata sala­kirjoituksia. Sen eräänlainen vastakohta on kryptografia, joka pyrkii kehittämään salakirjoituskeinoja. Tietokoneiden kanssa siitä käytetään nimitystä dekryptaus.
Kryptoanalyysillä pyritään murtamaan salaus tuntematta purkuavainta. Purkuavainta etsitään salausalgoritmien ominaisuuksien ja siirrettävän datan ominaisuuksien perusteella. Salatun viestin purkaminen "raa'alla voimalla" tarkoittaa, että salauksen purkuun ei tunneta muuta menetelmää kuin kaikkien mahdollisten avainavaruuden alkioiden kokeileminen. Tätä jatketaan kunnes saadaan viesti ymmärrettävään muotoon. Esimerkiksi AES-salattua viestiä pidetään murtamattomana, joten tällaisen viestin purkuun ei tunneta muuta menetelmää kuin "raaka voima", joka 256-bittisellä AES salauksella veisi kymmeniä vuosia nykyisillä supertietokoneillakin.
Ennen arabialaisen Abu Yusuf al-Kindin keksimää kryptoanalyyttista menetelmää olivat salakirjoituksella salatut viestit käytännössä mahdottomia avata ilman koodiavainta. Hänen uudenaikaiset menetelmänsä kuten frekvenssianalyysi mahdollistivat kryptoanalyytikkojen synnyn. Kryptoanalyysi levisi keskiajalla myös Eurooppaan, missä muutama kryptoanalyytikko tuli hyvin tunnetuksi.
Giovanni Soro oli ensimmäisiä suuria eurooppalaisia kryptoanalyytikkoja. Soro nimitettiin Venetsian salakirjoitussihteeriksi 1506. Soro niitti paljon mainetta ja häneen turvauduttiin useasti Venetsiankin ulkopuolelta. Mm. Vatikaani pyysi häneltä palveluksia useammin kuin kerran. Soro ei kuitenkaan ollut täysin vilpitön paavia kohtaan: hän väitti paaville, että Vatikaanin salausjärjestelmä olisi mahdotonta murtaa, jolloin hänen onnistui tuudittaa Vatikaanin kryptografit valheelliseen turvallisuudentunteeseen. Osoittamalla Vatikaanin salakirjoituksen heikkoudet Soro olisi samalla kehottanut näitä luomaan uuden ja tehokkaamman systeemin, jota hän ei välttämättä itsekään pystynyt murtamaan.
Venetsian ja Vatikaanin asemat Euroopan suurimpina salakirjoitusvaltoina muuttuivat pian. Ranskan kuningas Frans I palkkasi palvelukseensa useita kryptoanalyytikkoja, joista kuuluisin oli Philibert Baboun. Ranskan mahti kryptoanalyyttisena suurvaltana vakiintui lopullisesti kuninkaan palkattua 1500-luvun lopussa François Vièten palvelukseensa. Tämä onnistui tehtävissään niin hyvin, että Espanjan kuningas vetosi jopa Vatikaaniin väittäen Vièten olevan liitossa paholaisen kanssa, muuten tämä ei olisi pystynyt olemaan niin verrattoman loistava kryptoanalyytikko. Paavi kuitenkin tiesi muun Euroopan tavoin, että espanjalaisten salakirjoitus oli naurettavan helppo avata verrattuna muiden maiden salakirjoituksiin. Espanja ei ollut panostanut kryptografiaan, minkä vuoksi viestien salaustaso oli laskenut huomattavasti. Myös Vatikaanin omat kryptoanalyytikot osasivat avata kuninkaan viestejä ilman ongelmia.
Maailmansotien aikana kehitettiin sähkömekaanisia salakirjoituslaitteita kuten Enigma ja Lorenz. Viisaasti käytettynä niillä olisi voitu saada aikaan hyvin vahva, oman aikansa teknisillä resursseilla käytännössä lähes murtamaton salaus.
Akselivaltojen salatekstien purkamiseen tähdänneet tutkimukset johtivat muun muassa ensimmäisten ohjelmoitavien tietokoneiden kehittämiseen. Tutkijoista ehkä tunnetuin on matemaatikko Alan Turing, joka oli kehittänyt ohjelmoitavan tietokoneen teoreettisen mallin jo 1936.
Kvanttitietokone pystyisi mahdollisesti avaamaan suurten lukujen jaollisuuteen perustuvat asymmetriset salakirjoitusmenetelmät nykyistä paljon tehokkaammin. Koneet ovat kuitenkin ainakin vielä hyvin alkeellisella tasolla.
Kvanttietokoneiden ei uskota kykenevän murskaavan nopeaan symmetristen salausmenetelmien murtamiseen. Groverin algoritmilla väsytyshyökkäyksen (engl. "brute-force attack") viemä aika on neliöjuuri perinteisen tietokoneen viemästä ajasta. Algoritmi on optimaalinen kyseiseen tarkoitukseen, nopeampi tekniikka ei ole mahdollinen. Groverin algoritmi johtaa käytännössä avaimen pituuden puolittumiseen, mikä ei ole merkittävää kun avaimen pituus on esimerkiksi 256 bittiä.
Symmetristen algoritmien murtamiseen yleisimmät tekniikat ovat differentiaalinen kryptoanalyysi ja lineaarinen kryptoanalyysi.