4、现代密码学的应用与原理：从简单游戏到安全保障

现代密码学的应用与原理：从简单游戏到安全保障

1. 传统密码学与实用密码学的差异

在密码学领域，许多密码方案和协议存在基础的“教科书密码”版本，这些版本常作为众多密码学教材的主题。然而，有一种不同的方式来介绍密码学，它更注重密码学在实际应用方面的特性。“教科书密码”仅适用于数据随机且坏人行为规矩的理想世界，在现实世界的各种应用场景下，通过对这类方案、协议和系统的大量攻击可以揭示其普遍的不适用性。

实际应用中，需要引入一套实用的密码方案、协议和系统，其中很多是标准或事实上的标准。对它们进行深入研究，解释其工作原理，探讨实际用途，并检验其强大的（即适合应用的）安全特性，通常还会正式确立安全证据。同时，还需要包含作为现代密码学基础的自包含理论背景材料。

2. 通信游戏与协议概念

2.1 简单通信游戏示例

有一个简单的问题，两个朋友爱丽丝（Alice）和鲍勃（Bob）想一起度过一个晚上，但他们无法决定是去看电影还是去听歌剧。于是他们达成协议，用抛硬币的游戏来决定。爱丽丝拿着硬币对鲍勃说：“你选一面，然后我抛硬币。”鲍勃选好后，爱丽丝把硬币抛向空中，然后他们一起看硬币哪一面朝上。如果鲍勃选的面朝上，鲍勃可以决定去哪里；如果另一面朝上，爱丽丝做决定。

在通信程序的研究中，像这样的多方参与游戏可以被赋予一个“听起来很科学”的名称：协议。协议是在多个参与实体之间运行的明确定义的程序。需要注意游戏参与者的多样性很重要，如果一个程序完全由一个实体执行，那它只是一个程序，不能称为协议。

2.2 电话抛硬币协议的问题与改进

现在想象这两个朋友试图通过电话来执行这个协议。爱丽丝对鲍勃说：“你选一