2、加密技术：从古典密码到一次性密码本

加密技术：从古典密码到一次性密码本

1. 加密概述

加密是密码学的主要应用，其目的是让数据变得难以理解，从而确保数据的机密性。加密使用一种称为密码（cipher）的算法和一个称为密钥（key）的秘密值。如果不知道密钥，就无法解密，也无法获取加密消息中的任何信息，攻击者同样如此。本文主要聚焦于对称加密，这是最简单的加密类型。在对称加密中，用于解密的密钥与用于加密的密钥相同，这与非对称加密（公钥加密）不同，后者的解密密钥与加密密钥不同。

2. 基本概念

在加密消息时，明文（plaintext）指未加密的消息，密文（ciphertext）指加密后的消息。密码由两个功能组成：加密将明文转换为密文，解密将密文转换回明文。通常所说的“密码”实际上指的是“加密”。可以用公式表示为：$C = E(K, P)$（加密），$P = D(K, C)$（解密），其中$C$是密文，$P$是明文，$K$是密钥，$E$是加密函数，$D$是解密函数。

需要注意的是，对于某些密码，密文的大小与明文相同；对于其他一些密码，密文会稍长一些，但密文永远不会比明文短。

3. 古典密码

古典密码在计算机出现之前就已存在，因此它们是基于字母而非比特进行操作的。与现代密码（如DES）相比，古典密码要简单得多。在古代罗马或第一次世界大战期间，由于无法利用计算机芯片的强大功能来打乱消息，人们只能依靠纸笔进行加密。常见的古典密码有凯撒密码和维吉尼亚密码。

3.1 凯撒密码

凯撒密码得名于罗马历史学家苏埃托尼乌斯的记载，据说尤利乌斯·凯撒曾使用过这种密码。它通过将字母在字母表中向下移动三个位置来加密消息，如果移动超过了Z，则