Symmetric key cryptography

本文介绍了对称密钥加密的基本原理,即使用相同的密钥进行数据加密和解密的过程。这种加密方式要求通信双方事先共享一个秘密密钥,以此建立私密的信息链接。

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Source: http://en.wikipedia.org/wiki/Symmetric_key_cryptography

Symmetric-key algorithms are a class of algorithms for cryptography that use the same cryptographic keys for both encryption of plaintext and decryption of ciphertext. The keys may be identical or there may be a simple transformation to go between the two keys. The keys, in practice, represent a shared secret between two or more parties that can be used to maintain a private information link. This requirement that both parties have access to the secret key is one of the main drawbacks of symmetric key encryption, in comparison to public-key encryption.

### 对称性在编程和密码学中的应用 #### 密码学中的对称加密 在密码学领域,对称加密是一种加密方法,其中用于加密数据的密钥与解密数据的密钥相同。这意味着相同的参数既适用于加密也适用于解密过程[^1]。这种特性使得对称加密成为一种高效且广泛使用的安全通信方式。 以下是实现简单对称加密的一个例子,使用 Python 的 `cryptography` 库: ```python from cryptography.hazmat.primitives import hashes from cryptography.hazmat.primitives.kdf.pbkdf2 import PBKDF2HMAC from cryptography.hazmat.backends import default_backend from cryptography.hazmat.primitives.ciphers import Cipher, algorithms, modes import os def derive_key(password: bytes, salt: bytes): kdf = PBKDF2HMAC( algorithm=hashes.SHA256(), length=32, salt=salt, iterations=100000, backend=default_backend() ) return kdf.derive(password) def encrypt_message(key: bytes, message: str): iv = os.urandom(16) cipher = Cipher(algorithms.AES(key), modes.CFB(iv)) encryptor = cipher.encryptor() encrypted_message = encryptor.update(message.encode()) + encryptor.finalize() return (iv, encrypted_message) def decrypt_message(key: bytes, iv: bytes, ciphertext: bytes): cipher = Cipher(algorithms.AES(key), modes.CFB(iv)) decryptor = cipher.decryptor() decrypted_message = decryptor.update(ciphertext) + decryptor.finalize() return decrypted_message.decode() password = b"super_secret_password" salt = os.urandom(16) key = derive_key(password, salt) message = "This is a secret message." iv, encrypted = encrypt_message(key, message) decrypted = decrypt_message(key, iv, encrypted) print(f"Original Message: {message}") print(f"Encrypted Message: {encrypted.hex()}") print(f"Decrypted Message: {decrypted}") ``` 这段代码展示了如何利用 AES 加密算法进行对称加密和解密操作。 #### 编程中的对称结构 除了密码学外,在编程中也可以发现许多基于对称性的概念。例如,《禅与计算机程序设计艺术》一书中提到,编写简洁而优雅的代码可以体现某种形式的对称美[^2]。这通常体现在函数的设计上——输入和输出之间的关系应保持一致性和可预测性。 另一个具体的实例是对排列组合问题的研究,比如生成所有的可能子集或排列时会涉及递归调用模式下的镜像效应。这些都反映了数学意义上的对称性质。 此外,“广义表”作为一种抽象的数据结构也能表现出层次间的平衡分布特征[^3],这也是另一种类型的对称表现形式之一。 #### 数学基础支持 最大公约数(GCD)计算也是展现数值间内在联系的一种手段,并且其迭代求解过程中往往蕴含着重复规律,间接体现了运算逻辑内部存在的潜在对称属性。 ---
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