密码技术概览 (1)

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基础

密码学中的密码（cryptography）指的是安全传送消息的方法，包括加密算法、密钥等等。注意，汉语中经常讲到的 “帐号、密码” 中的 “密码” 指的是口令（password、passcode、pin）。

密码学的理论基础是数学中的“难”题（何为难题？这一点参考 信息论 与 复杂性理论），如对大数的分解质因数（Prime Factorization）、模N下求大数的平方根（Square root）以及模N下求离散对数（Discrete Logarithm）等等。

上图是一个经典的密码学例子：

对待加密的原始比特流可称为明文（plaintext），另一个与其等长的比特流可称为密钥（key）。对二者一次异或运算（XOR）可视为加密（encrypt），其加密的结果可称为密文（ciphertext）。对密文与密钥的一次异或运算可视为解密（decrypt），其解密的结果就是原始比特流，即明文。在不知道密钥的情况下，根据密文生成明文的过程叫破译（cryptanalysis）。

关于密码技术，有一些常识需要清楚：

  • 不要使用保密的密码算法——隐蔽式安全（Security By Obscurity）

  • 不要使用自制的密码算法——开发高强度的密码算法是困难的

  • 使用低强度的密码比不加密更危险——错误的安全感

  • 任何密码总有一天会被破解——时间成本与明文价值的权衡

  • 密码只是信息安全的一部分——脆弱的是人类自己

工具箱

密码学家的工具箱中应包括但不限于如下几种技术：

对称密码

对称密码（symmetric-key cryptography），一种在加密、解密时使用相同的（或简单互推的）密钥的密码技术。

经典的对称密码算法：

  • DES（Data Encryption Standard）
  • 3DES（Triple-DES）
  • AES（Advanced Encryption Standard）

非对称密码

非对称密码（asymmetric cryptography），也叫公钥密码（Public-key cryptography），一种需要两个密钥的密码技术，一个是公开密钥，另一个是私有密钥，前者加密，后者解密。

经典的非对称密码算法：

  • RSA（Rivest-Shamir-Adleman）
  • ECC（Elliptic Curve Cryptography）
  • Rabin
  • ElGamal

单项散列函数

单项散列函数（one-way hash function）有一个输入和一个输出，其中输入称为消息（message），输出称为散列值（hash value）。

h = H(M), 单项散列函数H(M)作用于任意长度的消息M，返回长度固定的散列值h。

经典的单项散列函数算法：

  • SHA-1
  • SHA-2（Secure Hash Algorithm-2）
    • SHA-256
    • SHA-512
  • REPEMD-160
  • SHA-3（Secure Hash Algorithm-3）
    • Keccak

消息认证码

Unfinished

数字签名

Unfinished

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