从简单到复杂，密码学让我们的信息更安全

时间：2023-05-08 14:23:34 来源: 亚汇网

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相信各位粉丝们和文档君一样，都或多或少地看过这些新闻：某银行大量的个人信息被售卖某电信运营商因网络攻击导致服务中断国际航港巨头遭勒索病毒攻击......近年来，信息泄漏、网络攻击等安全事件层出不穷。互联网通信的安全性变得越来越重要。密码作为维护信息安全的重要方法之一，成为网络通信中不可或缺的部分。然而，你是否知道，密码的历史，可以追溯到公元前5世纪。今天，让我们来揭开它那神秘又迷人的面纱。密码学的发展大致可分为三个阶段：古典密码阶段、近代密码学阶段、现代密码学阶段。密码学从一门艺术变成一门科学，中间经历了许多变化。01、古典密码学9世纪末以前的漫长时期，密码开始起源并逐渐发展。在这个阶段，密码学被作为一种艺术流传。人们通过手工方式，利用纸、笔或者简单器械，实现内容的代换和置换。不知道大家是否曾经有过给心爱的她/他写藏头诗的经历？其实，在那个懵懂的时光里，我们不经意间就已经完成了一次对信息的“加密”操作。在古代，国内广泛流传的藏头诗、“”隐写术”，以及国外转到转盘正确位置就能打开的“达芬奇密码筒”，都是通过消息本身隐藏或者具体内容的隐藏来达到加密的效果。后来，随着认识和思想不断提高，聪明的人们开始通过变换的方式实现对信息的“加密”操作。典型密码：凯撒密码、维吉尼亚密码凯撒密码恺撒密码是一种最简单且最为人知的加密技术。消息上的所有字母，都是通过在如下的单个字母表上向后（或者向前）按照一固定数目进行偏移（即偏移量n）后，实现“加密”。同样，利用偏移量这个解密密钥，我们就可以对密文解密。维吉尼亚密码维吉尼亚密码是使用一系列恺撒密码组成密码字母表的加密算法，即在同一消息使用多个字母表的形式进行加密。其中每一位消息对应列序号，填充后的密钥作为行序号，在表中定位行列的交叉处即加密后的字符，从而增加密码的破解难度。02、近代密码学20世纪初期到20世纪40年代末大约50年代间密码学的第一次飞跃：香农发表“CommunicationTheoryofSecrecySystem”（保密系统的通信理论），文章建立了信息论的基础（通信专业的人对他再熟悉不过了），同时提出密码的混淆和扩散两个设计原则，密码学开始迈入科学的轨道。在之后阶段，人们通过手工或电动机械实现复杂的代换及置换。相信大家看过不少谍战片，很多经典的谍战片里也会涉及到密码思想。在那个战争年代，密码学发挥着关键作用，它甚至可以决定战争的最后胜负。其中，最典型的当属二战时期，英国破译德国的Enigma加密机。因为Enigma加密机充分利用了混淆和扩散的设计原则，并且使用的密钥每天都会更新，所以仅依靠当时的人力难以破解Enigma加密机。最后，艾伦?图灵（膜拜~）参与了这项破译工作——通过研究Enigma机的构造，成功造出Enigma机进行逆变换的机器来破译Enigma加密机，这也为最终战争的胜利提供关键作用。典型密码：Vernam密码、轮转密码Vernam密码Vernam密码也称为一次一密。即它使用的密钥只能使用一次。而且，它的长度至少和加密的消息长度相同。它的产生也是随机的，加密和解密都使用了类似的模运算。轮转密码随着机械和机电技术的不断成熟，结合电报和无线电需求的出现，出现了专用于加密的密码设备——轮转机。顾名思义，它就是由一个键盘和一系列的转轮组成。每个转轮都是26个英文字母的任意组合。当每个转轮和移动齿轮转动完成时，原来的字母全部替换成加密后的字母。Enigma加密机就是轮转密码的代表，输入的字母通过转轮和移动齿轮后形成新的电路回路，对应加密后的字母所在灯泡点亮。03、现代密码学20世纪50年代以来的时期在这个阶段，随着无线通信、有线通信等通信手段的迅速发展，结合坚实的数学理论基础，密码学开始成为一门科学。密码学的第二次飞跃：Diffie和Hellman两人发表了“NewDirectionsofCryptography”（密码学新方向），开创了公钥密码学的新纪元。在此之前，密码使用的加密密钥和解密密钥是相同的，即对称加密。公钥密码意味着密码使用的加密密钥和解密密钥是完全不同的，即不对称加密。典型密码：DES、AES、RSA、ECCDESDES（数据加密标准）是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法，1977年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），并授权在非密级政府通信中进行使用。其使用的密钥长度为56比特，可生成16个子密钥。DES按照64位对消息分组后，与子密钥进行迭代运算，生成密文。然而随着计算机计算能力的提高，DES密钥过短问题成为了安全隐患，美国政府需要寻找其替代方案。AESAES（高级加密标准），又称Rijndael加密算法，是美国联邦政府采用的一种替代DES的区块加密标准。2006年，AES已成为对称密钥加密中最流行的算法之一。其使用的密钥长度有128比特、192比特和256比特。目前，它在网络信息、电子商务、数据库和硬件等相关领域仍发挥作用。RSA1977年，美国的RonRivest、AdiShamir和LeonardAdleman首次提出较完善的公钥密码体制——RSA（由三人姓氏开头字母组成）。该算法是基于大素数因子分解的数学困难问题上的算法。它是目前应用最广泛的公钥密钥加密方案之一，其主流使用的密钥长度一般在1024比特以上。ECCECC（椭圆曲线算法）最初在1985年由Koblitz和Miller两人提出。该算法是基于椭圆离散对数的数学困难问题上的算法。它利用编码将消息转换成椭圆曲线（函数形式：y^2=x^3+ax+b）上的一个点m，所有的运算都在椭圆曲线上实现。它的优势在于在某种情况下可以比其它加密算法使用更短的密钥，提供相当或者更高级别的安全。缺点是加解密花费时间较长。其主流使用的密钥长度一般在160比特以上。04、展望未来目前，我国国家密码局认定的国产密码算法，包括SM1、SM2、SM3和SM4。其中，SM1为对称加密，算法不公开，通过加密芯片的接口调用。SM2为公钥加密，基于ECC实现。SM3用于消息长度压缩。SM4为对称加密，属于无线局域网标准的分组数据算法。展望未来，随着人工智能、区块链、量子通信等新兴技术的快速发展，人们对于密码的安全性和应用性提出了更高的要求。密码学的研究也将进入了新的阶段，密码学也将以更崭新的姿态向人们走来。以人工智能、区块链为应用场景、具备抗量子攻击的各式各样的密码，正等着人们一步步地钻研和发现......05、结语好了，以上就是对密码学的发展与应用的大致介绍。文档君想利用几种密码简单地对信息进行加密操作，看看你真的读懂了吗？恺撒密码密文：orubkeua偏移量：6RSA密文：580n=3*5e=35d=3别急着往下看答案~~答案1：iloveyou（Iloveyou）答案2：520本文来自微信公众号：

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