نظرانداز کرکے مرکزی مواد پر جائیں

Bits & Bytes 101: An Introduction to Cryptography

A Beginner’s Guide to Cryptography

In order to understand cryptocurrencies at the protocol level, it’s imperative to understand the mathematical relationships underlying all of cryptography. One can start this journey by going all the way back to the very beginning: the birth of the bit & the evolution towards the byte.

Basic To The Basics

Half a century ago the father of the Information Age, Claude Shannon, published the now industry-revered A Mathematical Theory of Communication dissertation. That’s the name of the declassified version published publicly by the then mid-30s mathematician in 1949. The previously classified version, however, was a war-effort published by the prestigious Bell Labs named “A Mathematical Theory of Cryptography.” Many of the core principles that were published in the popular theory of communication stemmed from the secretive theory of cryptography. In fact, Shannon famously said the following regarding the intrinsic & overlapping properties of information communication theory & cryptography:
They were so close together you couldn’t separate them.
While the majority of this article will focus on what came after his “Mathematical Theory of Communication” thesis, in order to understand a certain standard, it’s imperative we go a decade back in Shannon’s career — to when he was a 28-year old graduate student at MIT. Pursuing a masters in electrical engineering, his main task was designing new electrical circuits for an early version of the computer. A mathematician at heart, recalled the abstract boolean math he learned in his undergraduate studies at the University of Michigan. Boolean math, as you probably guessed, is a branch of math that deals with true & false statements (or 0s and 1s). Boolean math, while fascinating, had few widespread applications in the mid-30s; on the other hand, electric circuit design, a modern scientific breakthrough, desperately needed a disciplined framework for further understanding.
In 1938, Shannon published his master thesis: A Symbolic Analysis of Relay & Switching Circuits. This genius thesis proved that using Boolean algebra, one could conceptually automate the arrangement of the relays in-then manual telephone exchanges. By extension, this meant that utilizing the binary properties of electric switches as logic functions, one could use boolean algebra to represent & solve any circuit designs.
This basic framework of circuit building currently underlies all modern digital computer hardware.
A decade after his initial master thesis, while crafting his piece de resistance communication & cryptography theory deep in the Bell Lab, he finally decided to name what he believed was the basic unit of all information: a binary digit, or, a bit.

From Bits To Bytes

And so sometime during the years that Shannons brilliance spanned across scientific information communication & war-time cryptography (1944–1949), the bit became the standard unit of information for all computing.Computers strictly understand 0s & 1s…so the question follows, how do we go from binary code to, say, the very same alphanumeric characters you’re reading on this screen?

Bit Notation

A single bit is only ever a zero or a one — it has only two possible states[0,1]For two bits we get a total of fourpossibilities: [00, 01, 10, 11].
Following this pattern, it becomes fairly obvious that for every n bits we have 2^n possible states.
Eventually, the need for more symbols & letters, in order to make working with computers more developer-friendly, came to the forefront of computer scientists gaze: how does one build a number system, let alone an entire alphabet, from only 0s & 1s?

Hexadecimal

If you’ve ever had to customize a color online you’ve probably come across a hexadecimal string at one point or another — they usually look something like the following: #012f5b
Designers are very familiar with this numbering system because it’s the standard way to notate colors digitally. The core rule of the hexadecimal numbering system is that every character is represented by strictly one of the followingsixteen values: 0–9 & A — F. The first ten integers (counting zero) plus the first six letters of the English alphabet make up the entirety of the hexadecimal numbering system. Again, a total of sixteen (16) total possible states; another way of writing 16 is 2⁴. How could we represent these possible states?
With a total of four bits: 4 bits = 2⁴ possible states

ASCII

Single digit integers & the first six letters of the English alphabet are certainly a step towards a more-friendly computer language — but is it enough? How would we, for example, denote a space? differentiate between lowercase & uppercase? Or use punctuation like an exclamation point or a question mark? No, sixteen characters wouldn’t do.  
The original version of today’s standard, ASCII, proposed a seven-bit system; however, shortly afterward, it became standard to use an extension (or derivative) version of the ASCII that called for an eight-bit standard. This standard meant that any human-readable character output by a computer could be represented by eight bits, which would translate to 2⁸ = 256 possible states! This eight-bit to alphanumeric character standard is best summarized by the table below:
Each of the 256 characters can be represented by a combination of eight bits

Bytes & Beyond

We’ve now covered the birth & pragmatism of computing with, as well as defining, bits. From there we explained how four bits (2⁴) give us our hexadecimal system & how eight bits (2⁸) give us our still-in-use extended ASCII language. We’re now going to introduce a final principle that’ll hopefully make it clear why understanding the fundamentals of bits is crucial to a thorough understanding of cryptography & by extension cryptocurrencies.
Eight bits (2⁸) is actually a super important number in not just cryptography & cryptocurrencies but in all computing. In fact, eight bits are so standard that they were given a new name to symbolize an eight-bit string: a byte. byte is a string of eight bits: 8 bits = 1 byte.
The fact that bytes can represent a single character is a key reason why factors of eight are extremely common numbers in cryptography, such as 128, & 256 (from the famous Bitcoin consensus hashing algorithm SHA256). Intuitively understanding how to go from bits, to hexadecimal values to alphanumeric characters to bytes is going to be a core part of needed knowledge moving forward to really understanding the driving forces behind cryptocurrencies.

تبصرے

اس بلاگ سے مقبول پوسٹس

🛢️پٹرول پر 100 روپے سبسڈی 2026: مکمل رہنمائی اور رجسٹریشن کا طریقہ

🛢️ پپٹرول پر 100 روپے سبسڈی 2026: مکمل رہنمائی خطوط اور رجسٹریشن کا طریقہ پاکستان حکومت کی پٹرول سبسڈی 2026 کے بارے میں مکمل معلومات۔ اہلیت، رجسٹریشن کا طریقہ، فوائد و نقصانات، اور اکثر پوچھے گئے سوالات۔ تحریر از محمد طارق لیبلز: #پٹرول_سبسڈی #حکومت_پاکستان #موٹر_سائیکل #وزیراعظم_ریلیف #فیول_سبسڈی 📑 فہرست مضامین (TOC) 1. فوری حقائق (Quick Facts) 2. تعارف 3. اہلیت کے معیار 4. رجسٹریشن کا طریقہ کار 5. فوائد و نقصانات 6. اکثر پوچھے گئے سوالات (FAQ) 7. حتمی ہدایات 📊 فوری حقائق (Quick Facts Box) عنوان تفصیل 💰 سبسڈی کی رقم 100 روپے فی لیٹر 🛵 مستحقین صرف موٹر سائیکل سوار 📅 دورانیہ 3 ماہ (مزید توسیع ممکن) ⛽ زیادہ سے زیادہ 20-30 لیٹر ماہانہ 💵 زیادہ سے زیادہ بچت 3000 روپے ماہانہ 📞 ہیلپ لائن 0800-03000 ✉️ SMS نمبر 9771 🎯 تعارف وزیراعظم شہباز شریف کی زیر صدارت حالیہ اجلاس میں فیصلہ کیا گیا کہ پٹرول کی قیمت 378 روپے فی لیٹر کر دی گئی ہے۔ تاہم یہ کمی صرف ایک ماہ کے لیے ہے۔ اس لیے مستحق افراد کے لیے 100 روپے فی لیٹر کی سبسڈی کا اعلان کیا گیا ہے۔ یہ سبسڈی صرف ان لوگوں کے لیے ہے جو اپنی روزی ر...

توبہ قبول ہونے کی علامات: قرآن و حدیث کی روشنی میں مکمل رہنمائی

توبہ قبول ہونے کی علامات 📖 قرآن و حدیث کی روشنی میں مکمل رہنمائی  Meta Description: توبہ قبول ہونے کی علامات کیا ہیں؟ جانئیے قرآن و حدیث کی روشنی میں 15 سے زائد نشانیاں، توبہ کے شرائط، فوائد، نقصانات، حقیقی واقعات، علمائے کرام کے اقوال، اور مکمل رہنمائی۔ Labels: توبہ، قبولیت کی علامات، اسلامی معلومات، قرآن و حدیث، روحانی اصلاح، گناہوں سے توبہ، استغفار 📌 Quick Facts Box 📚 بنیادی ماخذ قرآن (8 سے زائد آیات)، صحیح احادیث (25 سے زائد) 🕋 شرط اول اخلاص نیت (صرف اللہ کی رضا کے لیے) 🚫 گناہ چھوڑنا فوری طور پر، بغیر کسی تاخیر کے 😢 ندامت دل سے پشیمانی، آنسو اختیاری ہیں 🛑 عزم دوبارہ نہ کرنے کا پختہ ارادہ ⚖️ حقوق العباد معافی لینا یا حق ادا کرنا (اگر ممکن ہو) ⏰ وقت موت سے پہلے، سورج مغرب سے طلوع ہونے سے پہلے 🤲 قبولیت کی ضمانت شرائط پوری ہوں تو اللہ کا وعدہ ہے 📑 Table of Contents (TOC) 1. تعارف 2. توبہ کے شرائط (شرعی اصول) 3. توبہ قبول ہونے کی 15+ علامات 4. توبہ کے فوائد و نقصانات 5. توبہ کے حقیقی واقعات (صحابہ و سلف) 6. علمائے کرام کے اقوال 7. اکثر پوچھے جانے والے سوالات (FAQ) 8. حوالہ ...

CM-302 سپرسونک میزائل: پاکستان نیوی کا گیم چینجر | مکمل حقائق اور تجزیہ

🚀 CM-302: پاکستان کا سپرسونک سمندری دفاعی نظام تحریر از محمد طارق  📄 میٹا ڈیٹا (Meta Description) CM-302 پاکستان نیوی کا جدید ترین سپرسونک اینٹی شپ میزائل ہے۔ جانئے اس کی رفتار، رینج، فوائد، نقصانات اور پاکستان کی سمندری دفاعی صلاحیتوں پر اس کے اثرات۔ 📑 فہرست مضامین (Table of Contents - TOC) 1. تعارف 2. Quick Facts Box (فوری حقائق) 3. CM-302 کی تکنیکی خصوصیات 4. فوائد و نقصانات 5. اکثر پوچھے جانے والے سوالات (FAQ) 6. حوالہ جات 1️⃣ تعارف جدید ٹیکنالوجی، برق رفتاری، اور بے مثال درستگی — یہ وہ تین ستون ہیں جن پر CM-302 میزائل نظام کھڑا ہے۔ پاکستان نیوی نے CM-302 جیسے جدید سپرسونک میزائلوں کو اپنی بحری بیڑے میں شامل کرکے سمندری تحفظ کی نئی تعریف لکھ دی ہے۔ یہ نظام محض ایک ہتھیار نہیں بلکہ روک تھام (Deterrence) اور پاکستان کی بڑھتی ہوئی بحری قوت کی علامت ہے۔ یہ میزائل بھارتی برہموس میزائل کا مقابلہ کرنے کے لیے حاصل کیا گیا ہے اور اس وقت Type 054A/P (طغرل کلاس) فریگیٹس اور ساحلی لانچروں پر نصب ہے۔ 2️⃣ Quick Facts Box (فوری حقائق) رفتار Mach 2.5 – 3.5 (آواز سے تین گنا تیز) رینج 290 کلو...

اسلام آباد مذاکرات 2026: براہِ راست بات چیت کا آغاز – حقائق، فوائد و نقصانات اور تازہ ترین اپڈیٹ

📢 اسلام آباد مذاکرات: براہِ راست بات چیت کا آغاز – اسلام آباد میں امریکہ-ایران براہِ راست مذاکرات کی تازہ ترین صورتحال، ایجنڈا، فریقین کے موقف، اور ممکنہ نتائج۔ پاکستان کے کردار اور اہم حقائق پر مبنی تجزیہ۔ لیبلز: #اسلام_آباد_مذاکرات #ایران_امریکہ #پاکستان #براہ_راست_مذاکرات #جوہری_پروگرام #آبنائے_ہرمز #TariqWrites 📦 Quick Facts Box (فوری حقائق) عنوان تفصیل 📍 مقام اسلام آباد، پاکستان 🗓️ تاریخ 11 اپریل 2026ء 🤝 فریقین امریکہ (نائب صدر جے ڈی وینس)، ایران (اسپیکر محمد باقر قالیباف) 🕊️ ثالث پاکستان (وزیراعظم شہباز شریف) 📌 موجودہ مرحلہ براہِ راست مذاکرات (جاری) ⚖️ بنیادی دستاویز ایران کا 10 نکاتی منصوبہ 📑 Table of Contents (TOC) 1. تعارف 2. مذاکرات کے مراحل (اسٹیج بائی اسٹیج) 3. دونوں فریقوں کے فوائد و نقصانات 4. ذیلی ہیڈنگز کے ساتھ تجزیاتی پیراگراف 5. اکثر پوچھے جانے والے سوالات (FAQ) 6. حوالہ جات 7. تحریر از محمد طارق 1۔  تعارف 🚨 اسلام آباد مذاکرات — تازہ ترین اپڈیٹ: جاری سفارتی مذاکرات کا فریم ورک اب ایک نہایت اہم مرحلے میں داخل ہو چکا ہے!!! ابتدائی بالواسطہ بات چیت کے بعد، ا...

700 ملین ڈالر کا امریکی E-3 سینٹری جاسوس طیارہ ایرانی شاہد ڈرون سے تباہ | ایران کا 1450 کلومیٹر دور سے پن پوائنٹ حملہ

📋 فوری حقائق (Quick Facts) ⚡ ✈️ طیارہ: بوئنگ E-3 سینٹری (سیریل 81-0005) 💰 قیمت: 700 ملین امریکی ڈالر 📍 واقعہ مقام: پرنس سلطان ایئر بیس، سعودی عرب 💣 حملہ آور: ایرانی شاہد خودکش ڈرون (Shahid 136) 📡 ریڈار رینج: 400 کلومیٹر ⛽ بغیر ایندھن رینج: 7,000 کلومیٹر (اصل 7,400 کلومیٹر) 🎯 حملہ فاصلہ: 1,450 کلومیٹر (پن پوائنٹ ریڈار پر) 🇺🇸 امریکی بیڑا: 16 طیارے تھے ➜ اب 15 رہ گئے 🔄 کراچی تا سکردو: ≈ 1,450 کلومیٹر (مماثل فاصلہ) 📌 واقعہ: پرنس سلطان ایئر بیس پر تباہی 💥 27 مارچ 2026 کو سعودی عرب کے پرنس سلطان ایئر بیس پر تعینات امریکی فضائیہ کا جدید ترین بوئنگ E-3 سینٹری (سینٹری اواکس) جاسوس طیارہ ایرانی ساختہ شاہد 136 خودکش ڈرون سے تباہ ہوگیا۔ یہ طیارہ جس کی مالیت 700 ملین ڈالر تھی، سیریل نمبر 81-0005 کے نام سے رجسٹرڈ تھا۔ حملے کے نتیجے میں طیارہ مکمل طور پر زمین بوس ہوگیا اور امریکی فضائیہ کے قیمتی اثاثے کو شدید نقصان پہنچا۔ واقعے کے بعد امریکی کمانڈ نے تصدیق کی کہ ایرانی ڈرون نے انتہائی درستی سے ریڈار سسٹم کو نشانہ بنایا، جس سے طیارہ اپنی پرواز کی صلاحیت بھی کھو بیٹھا۔ 🛰️ E-3 سینٹری کی خوفن...