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密码学Cryptology是一种用来混淆的技术,它希望将正常的、可识别的信息转变为无法识别的信息。
目前密码学的研究一种是偏应用把现有的别人研究出来的密码学算法放在一个合适的地方使这些算法能够发挥出更大的作用另一种是偏理论的研究新的密码学算法或者研究现有密码学算法的安全性对现有密码学算法进行安全性、效率等改进比如众所周知的密码学两大分支密密码编码学和密码分析学。
密码编码学是指为了达到隐藏消息含义目的,按约定的规则将表示明文信息的消息变换为秘密信息的科学其有三个分支对称密码学非对称密码学和密码协议。
密码分析学指的是研究密码、密文或密码系统着眼于找到其弱点在不知道密匙和算法的情况下从密文中得到原文的学科。如图所示密码分析的方法有很多包括数学分析法穷举法、差分分析法等等其中最有效的攻击手段是社会工程学。
密码学主要研究信息的安全传输和安全存储集中于密码算法的选择使用、密码学协议的设计以及密钥生命周期的管理包括产生、传输、存储、使用、销毁等等方面。密码学的加密方式基于数学理论加密手段主要采用计算机加密。
密码学与网络安全的关系
前两年一位名为Peter Shor 的数学家表达了他对量子计算机出现会对银行体系、支付系统造成毁灭性的打击。因为它的出现会RSA变得更好破解而那些重要的金融系统都依赖RSA加密算法。
尽管我们很难感受密码学的运用但密码学是网络安全的基石。
密码学在金融、民生、教育、电子商务、物联网、工业制造等方面通过公开密码算法统一密码协议秘密密钥的方式进行安全保护。
密码学专业现状及学习难度
密码学涉及的有计算机、网络安全、信息安全、数学、物理等。由于密码学的教学教研门槛很高因此国内只有少数军校以及重点院校开设密码学。
在网络安全领域网络攻防的门槛较低不需要懂太多的数学熟悉代码就可以入门打比赛经验越多能力越强。必须不断学习前沿的东西看懂越来越复杂的代码。
而密码学门槛则高很多。首先需要一定的英语水平能够熟读英文教材还要有扎实的数学基础线性代数、信息安全数学基础、数论、近世代数等才可以看懂那些厉害的理论类文章。
为什么需要密码?
在现代社会中很多信息都存储在计算机里这让信息的增删改查变得非常方便信息可以通过多种方式传递给任何人。因此保护好自己的秘密信息变得非常困难。为了解决这些问题人们开发出形形色色的“密码技术”。
从密码、认证、应用技术三方面介绍。
首先看一下历史上著名的密码第一个是恺撒密码恺撒密码是将明文中所使用的字母表按照一定位数平移得到密文。在我们得到一串密文之后可通过穷举的方式进行暴力破解因为恺撒密码的密钥空间为 26很容易被破解出来。
Enjoy it while it lasts 平移三位得到密文
e-H n-Q j-M o-R y-B i-L w-Z h-K l-O t-W a-D s-V
HQMRB LW ZKLOH LW ODVWV
对应关系是不定的所以如果用暴力破解的话密钥空间为 26*25*.. 即使每秒遍历 10 亿个密钥也要遍历 120 亿年所以极难破解。但是使用频率分析法破解就非常容易统计密文中字符出现的频率从其他样文中寻找规律比如一篇文章出现最多的字符是e就可把密文中出现最多的字符替换为e。文中经常会出现 is the this 这样的字眼根据这些规律进行替换尝试。密文越长的话越容易被破解。
以上可知加密算法应要保证密钥空间强度密文及密钥也不应有一定规律。
DES (Data Encryption Standard) 是 1977 年美国联邦信息处理标准(FIPS)中所采用的一种对称密码(FIPS 46-3)。DES 一直以来被美国以及其他国家的政府和银行所使用。
1997 年 DES Challenge I 比赛中用了 96 天破解了 DES 密钥1998 年的 DES Challenge II-1 比赛中用了 41 天就破解了密钥。1998 年的 DES Challenge II-2 比赛中用了 56 个小时1999 年的 DES Challenge III 比赛中只用了 22 小时 15 分钟。目前来说DES 已经不再安全了。除了用来解密以前老的 DES 密文以外不再使用 DES 进行加密了。
DES 是一种把 64 位明文加密成 64 位密文的对称加密算法。它的密钥长度为 64 比特但是除去每 7 个二进制位会设置一个用于错误检测的位以外实际上密钥为 56 比特。DES 会以 64 个二进制为一个分组进行加密。以分组为单位进行处理的密码算法成为分组密码。
