1、密码学安全攻防：从理论到实践的全面解析

密码学安全攻防：从理论到实践的全面解析

在当今互联互通的时代，安全的重要性不言而喻。加密算法和协议犹如忠诚的卫士，守护着数十亿设备和计算系统中交易的机密性、完整性和不可抵赖性。然而，即便加密算法本身能力卓越，其保护的系统仍可能存在漏洞，这些漏洞往往在从理论到实际应用的过程中悄然出现，凸显了加密工程在实现全面安全措施中的关键作用。

1. 加密技术发展背景与挑战

加密技术的应用无处不在，从日常电子通信到电子护照、安全令牌、支付系统等，数十亿人在不知不觉中使用着加密算法。虽然现代加密算法在理论上被认为是安全的，但在现实世界中，它们需要在物理设备上以集成电路的形式实现。这些电路具有物理特性，如功耗依赖于处理的数据、会发出电磁波，并且容易受到环境影响而产生计算错误。因此，评估加密实现的安全级别时，物理安全评估必不可少。

常见的物理攻击方法包括故障攻击、侧信道攻击、硬件木马等。侧信道攻击又可根据利用的信息分为电磁/功率分析、时序分析、缓存攻击等。其中，基于功率/电磁分析和故障分析的侧信道攻击已成为在嵌入式设备上部署加密算法的最大威胁之一。

2. 数学与统计基础

要深入理解加密算法的设计和分析，需要掌握重要的数学和统计知识。以下是一些关键的数学领域：
- 集合与函数 ：集合是一组对象的总体，函数则描述了集合之间的映射关系。
- 抽象代数
- 群 ：满足特定运算规则的集合，如封闭性、结合律、单位元和逆元。
- 环 ：在群的基础上增加了乘法运算，且满足分配律。