La crittografia è la tecnica che consente di rendere visibili le informazioni soltanto alle persone a cui sono destinate.

Il messaggio che può essere letto da tutti si chiama testo in chiaro. Tramite i metodi di cifratura si trasforma il testo in chiaro in un testo cifrato in cui l'informazione viene codificata e resa illeggibile. L'operazione inversa, chiamata decifrazione, serve per ricostruire il testo in chiaro a partire dal testo cifrato. La codifica e la decodifica sono eseguite da uno o più algoritmi crittografici. Questi algoritmi vengono utilizzati insieme a una chiave, solitamente un numero molto grande.

L'invenzione della crittografia è attribuita a Giulio Cesare, che spediva i messaggi usando i simboli alfabetici che differivano di una costante nota dall’alfabeto naturale. Se per esempio la chiave è 3, la lettera A viene sostituita con la lettera D, la B con la E, ecc. Chi riceve il messaggio cifrato, per poter risalire al messaggio originale, deve conoscere la chiave usata. Questo sistema di crittografia è chiamato cifrario a sostituzione.

Un altro sistema di crittografia il cifrario a trasposizione, in cui la chiave, una parola, serve per spezzare il messaggio su più righe e successivamente per ordinare le colonne risultanti ottenendo il testo cifrato. Si crea una tabella con un numero di colonne uguale al numero di caratteri della parola chiave, e successivamente si posiziona sulla prima riga la parola chiave. I caratteri del messaggio vengono distribuiti sotto ogni lettera della parola chiave. il messaggio cifrato viene generato prendendo le colonne della precedente tabella seguendo l'ordine alfabetico delle lettere della parola chiave.

Opposte alla crittografia si sono sviluppate tecniche di crittoanalisi con lo scopo di  cercare di violare le comunicazioni cifrate. Chi si occupa di crittoanalisi conosce il testo cifrato e deve riuscire a decifrarlo senza conoscere l’algoritmo crittografico e la chiave. L’algoritmo di Giulio Cesare non è un buon algoritmo per garantire la sicurezza dei messaggi, perché può essere violato molto facilmente, infatti ci sono solo 21 possibili chiavi.

Le tecniche crittografiche possono essere classificate in due principali sistemi: a chiave simmetrica e a chiave asimmetrica.

La crittografia a chiave simmetrica è un sistema di codifica nel quale viene utilizzata una sola chiave per cifrare e decifrare i messaggi. Il cifrario a sostituzione è un esempio di crittografia a chiave simmetrica. Più grande è la chiave più difficile sarà il compito di cui vuole infrangere i messaggi cifrati. Una chiave di 128 bit è ritenuta sicura. Il problema di questo sistema è rappresentato dallo scambio sicuro della chiave tra mittente e destinatario. Infatti, se qualcuno venisse in possesso di questa chiave segreta, potrebbe decifrare le comunicazioni.

La crittografia a chiave asimmetrica, chiamata anche crittografia a chiave pubblica, ha l'obiettivo di risolvere il problema della distribuzione sicura delle chiavi. Il termine asimmetrica si riferisce al fatto che il sistema utilizza una coppia di chiavi:

• una chiave pubblica
• una chiave privata

Le due chiavi sono correlate per cui i messaggi codificati con la chiave pubblica possono essere decodificati soltanto da chi possiede la chiave privata, e viceversa. La chiave privata viene mantenuta segreta, mentre la chiave pubblica viene distribuita liberamente a tutte le persone con cui si vuole comunicare. Diverse combinazioni nell'uso delle chiavi pubbliche e private determinano diversi livelli di sicurezza nella comunicazione dei messaggi.

Garanzia dell'identità del mittente

Il mittente, Alice, usa la propria chiave privata per codificare il messaggio. Il destinatario, Bob, utilizza la chiave pubblica di Alice per decifrare il messaggio. È garantita l'identità di Alice, ma nulla impedisce a una qualunque persona di leggere il messaggio di Alice, essendo disponibile a tutti la sua chiave pubblica.

Garanzia della segretezza

Alice conosce la chiave pubblica di Bob e la può usare per codificare il messaggio. Il testo cifrato può essere decodificato soltanto da Bob, perché è l'unica persona che possiede la chiave privata. La lettura del messaggio è consentita solo a Bob, ma non c'è nessuna garanzia sul fatto che il messaggio provenga proprio da Alice.

Garanzia dell'identità e della segretezza

Alice prima effettua la codifica del messaggio usando la sua chiave privata, poi effettua un'altra codifica usando la chiave pubblica di Bob. Bob è in grado di decifrare una prima volta usando la propria chiave privata e successivamente usando la chiave pubblica di Alice. Bob ha la garanzia che il messaggio provenga da Alice, perché solo Alice possiede la chiave privata. Allo stesso tempo Bob è l'unica persona in grado di decifrare il messaggio, perché possiede la chiave privata correlata con la chiave pubblica.

Si ha anche una garanzia dell'integrità del messaggio, cioè che il messaggio non è stato modificato, perché la codifica alla partenza è stata fatta da Alice con la sua chiave privata. Il vantaggio di questo sistema è che il mittente e il destinatario non devono condividere una chiave segreta. I mittenti dei messaggi devono solo conoscere la chiave pubblica del destinatario.