近代密碼學研究信息從發端到收端的安全傳輸和安全存儲,是研究“知己知彼”的一門科學。其核心是密碼編碼學和密碼分析學。前者致力于建立難以被敵方或對手攻破的安全密碼體制,即“知己”;后者則力圖破譯敵方或對手已有的密碼體制,即“知彼”。人類有記載的通信密碼始于公元前400年。古希臘人是置換密碼的發明者。1881年世界上的第一個電話保密專利出現。電報、無線電的發明使密碼學成為通信領域中不可回避的研究課題。
在第二次世界大戰初期,德國軍方啟用“恩尼格瑪”密碼機,盟軍對德軍加密的信息有好幾年一籌莫展,“恩尼格瑪”密碼機似乎是不可破的。但是經過盟軍密碼分析學家的不懈努力,“恩尼格瑪”密碼機被攻破,盟軍掌握了德軍的許多機密,而德國軍方卻對此一無所知。
太平洋戰爭中,美軍破譯了日本海軍的密碼機,讀懂了日本艦隊司令官山本五十六發給各指揮官的命令,在中途島徹底擊潰了日本海軍,導致了太平洋戰爭的決定性轉折,而且不久還擊斃了山本五十六。相反軸心國中,只有德國是在第二次世界大戰的初期在密碼破譯方面取得過輝煌的戰績。因此,我們可以說,密碼學在戰爭中起著非常重要的作用。
編碼密碼學主要致力于信息加密、信息認證、數字簽名和密鑰管理方面的研究。信息加密的目的在于將可讀信息轉變為無法識別的內容,使得截獲這些信息的人無法閱讀,同時信息的接收人能夠驗證接收到的信息是否被敵方篡改或替換過;數字簽名就是信息的接收人能夠確定接收到的信息是否確實是由所希望的發信人發出的;密鑰管理是信息加密中最難的部分,因為信息加密的安全性在于密鑰。歷史上,各國軍事情報機構在獵取別國的密鑰管理方法上要比破譯加密算法成功得多。
密碼分析學與編碼學的方法不同,它不依賴數學邏輯的不變真理,必須憑經驗,依賴客觀世界覺察得到的事實。因而,密碼分析更需要發揮人們的聰明才智,更具有挑戰性。
現代密碼學是一門迅速發展的應用科學。隨著因特網的迅速普及,人們依靠它傳送大量的信息,但是這些信息在網絡上的傳輸都是公開的。因此,對于關系到個人利益的信息必須經過加密之后才可以在網上傳送,這將離不開現代密碼技術。
1976年Diffie和Hellman在《密碼新方向》中提出了著名的D-H密鑰交換協議,標志著公鑰密碼體制的出現。?Diffie和Hellman第一次提出了不基于秘密信道的密鑰?分發,這就是D-H協議的重大意義所在。
PKI(Public Key Infrastructure)是一個用公鑰概念與技術來實施和提供安全服務的具有普適性的安全基礎設施。PKI公鑰基礎設施的主要任務是在開放環境中為開放性業務提供數字簽名服務。
二十世紀六七十年代以來計算機和通信系統的普及,帶動了個人對數字信息保護及各種安全服務的需求。IBM的Feistel在七十年代初期開始其工作,到1977年達到頂點:其研究成果被采納成為加密非分類信息的美國聯邦信息處理標準,即數據加密標準DES,歷史上最著名的密碼體制。
1977年,美國國家標準局公布實施了“美國數據加密標(DES)”,軍事部門壟斷密碼的局面被打破,民間力量開始全面介入密碼學的研究和應用中。民用的加密產品在市場上已有大量出售,采用的加密算法有DES、IDEA、RSA等。
DES至今依然是世界范圍內許多
金融機構進行安全
電子商務的標準手段,是迄今為止世界上最為廣泛使用和流行的一種分組密碼算法。然而,隨著計算機硬件的發展及計算能力的提高,DES已經顯得不再安全。1997年7月22日電子邊境基金學會(EFF)使用一臺25萬美金的電腦在56小時內破譯了56位DES。1998年12月美國決定不再使用DES。美國國家標準技術研究所(NIST)現在已經啟用了新的加密標準AES,它選用的算法是比利時的研究成果“Rijndael”。以上這兩個階段所使用的密碼體制都稱為是對稱密碼體制,因為這些體制中,加秘密鑰和解秘密鑰都是相同的,而進入密碼學發展的第三個階段,則出現了非對稱密碼體制——公鑰密碼體制。
現有的密碼體制千千萬萬,各不相同。但是它們都可以分為私鑰密碼體制(如DES密碼)和公鑰密碼(如公開密鑰密碼)。前者的加密過程和脫密過程相同,而且所用的密鑰也相同;后者,每個用戶都有公開秘密鑰。
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