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 和 /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。