1、密码学入门:原理、应用与挑战

密码学入门:原理、应用与挑战

1. 密码学概述

密码学常被视为系统安全链条中最强的一环,但实际应用中,它和其他安全方面一样容易出现问题。尤其是非专业人士在开发密码学实现时,若缺乏足够的谨慎和经验,往往会导致严重的安全漏洞。

密码学是一个多学科领域,要在其中有所作为,需要了解网络和计算机的工作原理、用户和系统的需求,以及攻击者可能利用算法及其实现的方式。这意味着密码学不仅是理论上的数学问题,更需要与实际应用相结合。

2. 基础概念
  • 加密基础 :加密从早期简单的纸笔密码,如凯撒密码和维吉尼亚密码,发展到如今强大的随机加密。古典密码由于其简单性和可预测性,很容易被破解。例如,凯撒密码只是简单地将字母按固定偏移量移位,而维吉尼亚密码虽然使用了密钥,但仍然存在频率分析等破解方法。
  • 随机性 :随机性在密码学中至关重要。随机数生成器(RNG)和伪随机数生成器(PRNG)是生成随机数的工具。PRNG 通过确定性算法生成看似随机的序列,但只有满足特定安全条件的 PRNG 才能用于密码学。例如,Fortuna 是一种安全的 PRNG。在实际应用中,Unix 系统通过 /dev/random /dev/urandom 设备生成随机位,Windows 则使用 CryptGenRandom() 函数。
  • 密码学安全 :密码学安全分为理论上的信息安全和实际中的计算安全。量化安全通常用比特位来衡量,选择和评估安全级别需要考虑攻击成本。
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