密码学

密码学（英文：cryptography、cryptology）是一门研究保护信息的语言学和数学方法的学科，以数学为重点，在计算机、电信等多个领域共同研究和开发。消息安全曾被用于军事或外交目的，但现在它已经成为一个与我们日常生活密不可分的重要领域，除了消息安全之外，还将身份验证和签名纳入密码的范畴。 、电子商务等等，都是通过现代意义上的密码学来保证安全的。

现代密码学包括密码系统、密码分析、认证和电子签名等主要领域。

用密码学方法保护的消息称为明文，用密码学方法转换后的明文称为密文，此时将明文转换为密文的过程称为加密，将密文转换回明文的过程称为解密。

密码学服务旨在提供的目标如下。

• 保密：防止不当披露。未经授权的用户不得访问内容。
• 完整性：防止不当更改。除授权用户外，内容无法更改。
• 可用性：防止不当拒绝服务。
• 不可否认性：转发或接收消息的人不能否认消息已发送或接收。

历史上有记载的最古老的密码是凯撒大帝使用的替代密码。还有古代使用的斯克特勒密码系统。希腊。它被称为古典密码学，古典密码学的技术一般没有显着的区别。这种古典加密技术直到20世纪初才发生变化，一个例子就是Enigma使用的前轮秘密方法就是一个代表性的例子，此后，电子元件和计算器取得了长足的进步，此时使用的加密技术已经不能再用于传统的私人通信，秘密科学的发展也随着密码学分析的发展而发展。指以编辑和密法的方式破译的方法，主要是通过分析秘密信号的频率来进行解读，应用这种方法解读的密文有时会改变历史。例如齐默尔曼对密文的解读电报以此为契机，参与了第一次世界大战，纳粹密文的解读使第二次世界大战的时间缩短了大约两年，从20世纪到1970年代，大多数政府的虽然属于保险箱范畴、开放标准密钥系统的诞生以及公钥保密方法的发明，使密码学进入了公共领域。

一种加密系统，其中用于生成（加密）密文的密钥和用于从密文恢复（解密）明文的密钥相同。加密系统的安全性相对依赖于密钥的长度和密钥的长度。密钥的安全管理，由于密文的创建者和密文的接收者必须秘密管理同一个密钥，所以适合具有封闭特性的一组用户的加密系统。冷战期间华盛顿和莫斯科之间的热线，这是密码系统的一个例子。

描述了Alice发送密文给Bob并解密的最基本过程，Alice和Bob必须共享同一个密钥，Alice用共享密钥加密，Bob用同一个密钥解密，通常解密过程是加密过程的逆过程，即使加密和解密所用的密钥不相同，如果可以很容易地从一个密钥中得到另一个密钥，则属于对称密钥密码体制的范畴。

对称密钥密码系统的安全性与密钥的长度密切相关，一般来说密钥越长，安全性越高，但如果密钥长度无限长，管理难度也会相应增加。

• DES
• 高级加密标准 (AES)
• 种子

对称密钥密码系统的最大弱点在于密钥管理困难，这是因为一个用户要管理的密钥数量太大，为了弥补这一弱点而出现的密码系统是公钥密码系统。密钥密码系统中，每个用户都有两个密钥，一个是公钥（公钥），另一个必须由用户秘密管理（私钥）。在公钥密码系统中，每个用户都有自己的密钥，因为只有用户的私钥需要进行管理，可以降低密钥管理的难度，在公钥密码系统中，需要有一个公钥管理系统（公钥目录）来管理每个用户的公钥，每个用户都可以自由访问该系统您必须能够查看其他用户的公钥。

由于公钥密码体制是基于两个密钥的数学性质，在加密和解密消息的过程中会涉及到数步算术运算，因此与对称密钥密码体制相比，它的缺点是速度非常慢。

描述了Alice发送密文给Bob并解密的最基本过程，两个用户分别获得了公钥和私钥，他们的公钥存放在公钥目录中，在密钥目录中找到Bob的公钥并用它来加密文件并发送给Bob。Bob用他自己知道的私钥解密他收到的秘密文件，这样他就可以知道Alice发送的文件内容。由于解密是不可能的，Alice也知道具有加密后无法恢复的特点。

由于公钥密码体制中的加解密系统是成对运行的，因此也可以用私钥加密，用公钥解密，利用这种方法，对应公钥对应的私钥的持有者可以被识别，利用这个品质。

因此，在公钥密码系统中，用于加密的密钥和用于解密的密钥是不同的，因此也称为非对称密码系统。

在公钥密码系统中，加密和解密是可能的，因为给予每个用户的公钥和私钥之间存在数学关系。它们就像一块玻璃分成两块，一面是公开的，另一面是公开的是对应的。它是隐藏的。但是，它们隐藏了本来的面貌。如果一面被原样显露出来，那么隐藏的一面也能被知道。数学在隐藏和恢复原貌的过程中起着重要的作用。做。

以下是一些著名的公钥密码系统的例子，它们都有自己的算法和密钥生成特性，这关系到处理速度和实现的便利性，从而决定了应用领域。

• RSA
• 埃尔加迈勒
• 椭圆曲线加密
• 背包密码

• RSA
• DSA

一般来说，公钥密码系统的稳定性是基于这样的数学问题，这些问题在一个方向上很容易解决，但在相反的方向上却很难解决，它基于这样一个事实：实际上不可能找出哪些素数相乘的结果是未知的乘积。

但是，如果解决了作为稳定性基础的数学难题，那么基于该问题的加密系统将不再可用。那么，最安全的加密系统是什么？）就是其中之一。但是，OTP是一种对称密钥加密系统，存在密钥生成、密钥分发等一系列密钥管理难点。

量子密码学是解决OTP等安全密码系统的密钥分发问题的优秀工具，因此，量子密码学被理解为量子密钥分发。

量子密码的安全性基于不确定性原理，在量子密码中，同时使用量子信道和经典信道（如互联网或电话）作为密钥分发的通信，即使暴露，信息交换也没有问题。然而，利用量子通道进行信息交换需要安全性，但是在密钥分发或共享的过程中，当非法用户测量通过量子通道传递的信息时，不确定性原理就是分发系统的准确性存在问题，这样合法用户就可以检测到它。但是它的缺点是容易受到中间人攻击，并且应用了QND（en：Quantum Nondemolitionmeasurement），它也被证明容易受到FPBAtack的攻击但上述两种情况实际上是不可能的，因为有一个前提，必须动用物理手段或昂贵的设备。

• BB84
• E91