读书频道 > 网站 > 网页设计 > 深入浅出密码学——常用加密技术原理与应用
1.1 密码学及本书内容概述
12-09-26    奋斗的小年轻
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本书拥有的诸多特征使得它成为密码学从业者和学生独一无二的资源—本书介绍了绝大多数实际应用中使用的加密算法,并重点突出了它们的实用性。对于每种加密模式,我们都给出了最新的安全评估和推荐使用的密钥长度...立即去当当网订购

每当听到“密码学”这个词时,首先映入我们脑海的可能是电子邮件加密、网站的安全访问、银行应用程序使用的智能卡或第二次世界大战中的密码破译,比如针对德国的Enigma加密机( 如图1-1 所示) 的破译。

从表面上看,密码学与现代电子通信似乎有着密不可分的关系;实际上,密码学其实是一个非常古老的应用—最早使用密码学的例子可以追溯到公元前2000年,当古埃及还在使用没有标准密码规则的象形文字时。自埃及时代起,在几乎所有发明了文字的文化圈中,密码学总是以各种形式存在其中。例如,据相关文献记载,在古希腊时代就已经有将文字写成密文的事例,叫斯巴达密码棒(Scytale of Sparta)(图1-2) ,或下一章将要介绍的非常出名的古罗马的凯撒密码(Caesar Cipher) 。然而,本书主要侧重于现代密码学方法的研究,同时也阐述了许多数据安全问题及其与密码学的关系。


 

下面将介绍密码学领域(如图 1-3 所示)。首先要说明的一件事情是,最常用的术语是密码编码学(cryptology) ,而不是密码使用学(cryptography) 。密码编码学有两个主要分支:


 

密码使用学指的是一种为了达到隐藏消息含义目的而使用的密文书写的科学。

密码分析学本身就是一种科学,在某些情况下也指一种破译密码体制的技巧。不少人也许会认为密码破译应该只是那些情报部门或犯罪团伙所为,而不应该包括在严肃的自然学科分类中。然而,绝大多数的密码分析都是由当今学术界中赫赫有名的研究学者完成的。密码分析在现代密码体制中发挥着至关重要的作用:如果没有人试图破译我们的加密方法,我们永远也不知道这个系统是否安全。关于这个问题的更多讨论可以参阅第1.3 节。

 由于密码分析是确保密码体制安全的唯一方法,所以它是密码学中一个不可缺少的部分。然而,本书的重点在于密码使用学:将详细介绍最重要的实用加密算法。这些实用的加密算法已经在相当长的时间内抵御各种密码分析,有的加密算法甚至需要几十年的时间才能破译。在密码分析方面,本文将只提供破解已介绍的加密算法的最新结果,比如破译RSA 方案的因式分解方法的记录。

现在回顾一下图1-3。密码使用学本身可以分为以下三个主要分支:

对称算法(Symmetric Algorithm) :该算法是基于这样的假设:

双方共享一个密钥,并使用相同的加密方法和解密方法。1976年以前的加密算法毫无例外地全部基于对称算法。如今对称密码仍广泛应用于各个领域,尤其是在数据加密和消息完整性检查方面。

非对称算法(Asymmetric Algorithm)或公钥算法(Public-Key Algorithm) :Whitfield Diffie、Martin Hellman和Ralph Merkle 在1976 年提出了一个完全不同的密码类型。与对称密码学一样,在公钥密码学中用户也拥有一个密钥;但不同的是,他同时还拥有一个公钥。非对称算法既可以用在诸如数字签名和密钥建立的应用中,也可用于传统的数据加密中。

密码协议(Cryptographic Protocol):粗略地讲,密码协议主要针对是密码学算法的应用。对称算法和非对称算法可以看作是实现安全Internet 通信的基础。密码协议的一个典型示例就是传输层安全(TLS) 方案,现在所有的Web 浏览器都已使用这个方案。

严格来讲,将在第11 章中介绍的哈希函数是除了对称算法和非对称算法外的第三种算法,但同时哈希函数与对称加密也存在一些相同的属性。

绝大多数实际系统中的加密应用都是同时使用对称算法和非对称算法( 同时还包括哈希函数) 。这种方案有时候也叫混合方案。同时使用这两种类型算法的原因在于,每类算法都有各自的优缺点。

本书重点讨论对称算法与非对称算法以及哈希函数,但也会介绍一些基本安全协议,尤其是几种密钥建立协议和使用加密协议的作用:数据保密性、数据完整性、数据认证和用户标识等。  

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