什么是密码学？
密码学领域自二战中德国人使用的臭名昭著的密码发生器“谜机”（Enigma machines）时代以来发生了巨大的变化。 自古以来，人们就依靠密码学这门书写和解决编码信息的艺术来保护自己的秘密。在五世纪，加密信息被刻在皮革或纸上，由人类信使传递。如今，当我们的数字数据通过互联网传输时，密码有助于保护它们。明天，这个领域可能会有另一个飞跃；随着量子计算机的出现，密码学家们正在利用物理学的力量来产生迄今为止最安全的密码。 保密的历史方法 这个词“密码学”是从希腊语“kryptos”派生出来的，意思是隐藏的，而“graphin”则是要写的。密码学允许双方在明视的情况下，但使用对方无法读取的语言进行通信，而不是物理上对敌方的眼睛隐藏消息。要加密消息，发送方必须使用某种系统方法（称为算法）来操作内容。原始消息称为明文，可能会被置乱，使其字母以不可理解的顺序排列，或者每一个字母都可能被另一个字母替换。根据计算机科学速成班的说法，由此产生的胡言乱语被称为密文。古希腊时代的 ，斯巴达军队使用一种叫做scytale的装置对信息进行加密，根据密码学历史中心的说法，scytale是由一根木棍周围的一条皮条构成的。解开后，纸条上似乎有一串随机字符，但如果绕着一根一定大小的棍子，字母就会排列成单词。据《大西洋月刊》报道，这种字母洗牌技术被称为换位密码。 《卡玛经》提到了一种被称为代换的替代算法，它建议女性学习将自己的联络记录隐藏起来的方法。为了使用替换，发送者将消息中的每个字母换成另一个；例如，“a”可能变成“Z”，等等。要解密这样的信息，发送者和接收者需要就交换哪些字母达成一致，就像斯巴达士兵需要拥有同样大小的密码一样。 第一个密码分析员 必须对将密文还原为明文所需的特定知识（称为密钥）保密，以确保信息的安全。破解一个没有密钥的密码需要大量的知识和技能。 代换密码在公元前一千年一直没有破解，直到 *** 数学家al-Kindi意识到它的弱点，根据《密码簿》（Random House，2011）的作者Simon Singh的说法。注意到某些字母比其他字母使用得更频繁，al-Kindi能够通过分析密文中出现频率最高的字母来逆转替换。 *** 学者成为世界上最重要的密码分析员，迫使密码学家调整他们的方法。 随着密码方法的进步，密码分析员开始挑战他们。在这场正在进行的战斗中，最著名的小冲突之一是盟军在第二次世界大战期间试图打破德国的神秘机器。谜机使用一种替换算法对消息进行加密，这种算法的复杂密钥每天都在变化；而根据美国中央情报局的说法，密码分析师艾伦·图灵（Alan Turing）开发了一种名为“炸弹”的设备来跟踪谜机的变化设置。 机密消息的发送者必须想出一个系统的一种处理消息上下文的方法，只有收件人才能破译。混乱的信息被称为密文。密码学在互联网时代 在数字时代，密码学的目标仍然不变：防止双方之间交换的信息被对手窃取。计算机科学家经常把双方称为“爱丽丝和鲍勃”，这种虚构的实体最初出现在1978年的一门艺术中描述一种数字加密方法。爱丽丝和鲍勃经常被一个叫“伊芙”的令人讨厌的窃听者所困扰。 各种应用程序都使用加密技术来保证我们的数据安全，包括信用卡号码、医疗记录和比特币等加密货币。比特币背后的技术区块链通过一个分布式网络连接数十万台计算机，并使用加密技术保护每个用户的身份并维护其交易的永久日志。 计算机网络的出现带来了一个新问题：如果Alice和Bob位于环球，他们怎么能不被伊芙抢走就共享一把秘密钥匙呢？据可汗学院称，公钥密码技术是一种解决方案。该方案利用了单向函数的优势，即在没有关键信息的情况下，易于执行但难以反转的数学。爱丽丝和鲍勃在伊芙的注视下交换了密文和一把公钥，但每个人都为自己保留了一把私钥。通过将两个私钥都应用到密文中，这对私钥就达到了一个共享的解决方案。与此同时，伊芙正在努力破译他们稀疏的线索。 一种被广泛使用的公钥加密形式，称为RSA加密，它利用了素数分解的棘手性质——找到两个相乘的素数，给你一个特定的解决方案。两个质数相乘根本不需要时间，但即使是地球上速度最快的计算机也可能需要数百年才能逆转这一过程。爱丽丝选择了两个数字来建立她的加密密钥，这使得伊芙很难找到这些数字。比特币背后的技术 区块链通过一个分布式网络连接数十万台计算机，并使用加密技术来保护每个用户的身份和记录。为了寻找一个牢不可破的密码，今天的密码学家正在寻找量子物理学。量子物理学描述了物质在不可思议的小尺度下的奇怪行为。像薛定谔著名的猫一样，亚原子粒子同时存在于许多状态中。但是当盒子打开时，粒子会进入一个可观察的状态。在20世纪70年代和80年代，物理学家开始使用这种时髦的特性来加密秘密信息，这种方法现在被称为“量子密钥分配”。 就像密钥可以用字节编码一样，物理学家现在根据粒子的特性（通常是光子）来编码密钥。恶意窃听者必须测量粒子才能窃取密钥，但任何这样做的尝试都会改变光子的行为，提醒爱丽丝和鲍勃注意安全漏洞。这个内置的警报系统使得量子密钥分配“可证明的安全”，有线报道。 量子密钥可以通过光纤进行远距离交换，但是在20世纪90年代，另一种分配途径引起了物理学家们的兴趣。这项技术是由Artur Ekert提出的，它允许两个光子在广阔的空间进行通信距离得益于一种称为“量子纠缠”的现象。 “纠缠的”量子物体有着惊人的特性，如果你把它们分开，即使是在数百英里之外，它们也能感觉到彼此，”Ekert说，现任牛津大学教授、新加坡国立大学量子技术中心主任。纠缠粒子表现为一个单元，允许爱丽丝和鲍勃通过在每一端进行测量来制作共享密钥。据《大众科学》报道，如果窃听者试图截取密钥，粒子就会发生反应，测量结果也会发生变化。 量子密码术不仅仅是一个抽象的概念；2004年，研究人员通过纠缠光子的方式将3000欧元转入银行账户。据《新科学家》报道，2017年，研究人员从卫星“米其”向地球发射了两个纠缠光子，使它们的连接保持在创纪录的747英里（1203公里）以上。许多公司现在都陷入了为商业应用开发量子密码的竞争中，并取得了一些成功到目前为止，为了保证网络安全的未来，“KDSPE”“KDSPs”，他们也可能在与时间赛跑。“KDSPE”“KDSPs”“如果有量子计算机，现有的密码系统，包括那些支持加密技术的系统，将不再是安全的，”Ekert告诉Live Science。我们不知道它们具体什么时候会被构建-我们最好现在就开始做一些事情。 附加资源： 使用一个模拟的谜机。通过速成课程了解更多有关网络安全的信息。在这次TED演讲中发现“怪物素数”的怪异之处
什么是密码学？
计算机技术的进步使数据更易于访问，虽然这可能提供巨大的优势，但它也有缺点。在线数据面临许多威胁，包括盗窃和腐败。密码学（或密码学）是一种可以保护信息免受与数据存储和分发相关的风险的解决方案。这并不是说加密数据的概念是新的。甚至在数字时代之前，人们就一直在屏蔽信息，以防止无意的受众阅读它们。但是计算设备使用的增加将加密科学带到了一个全新的水平。
简而言之，密码学是隐藏信息的科学。更具体地说，现代密码学利用数学理论和计算来加密和解密数据或保证信息的完整性和真实性。
在文本加密的基本过程中，明文（可以清楚理解的数据）经过一个加密过程，将其变成密文（不可读）。通过这样做，可以保证发送的信息只能由拥有特定解密密钥的人读取。
通过使用特定的加密技术，人们甚至可以通过不安全的网络发送敏感数据。加密级别将取决于数据所需的保护程度。例如，用于常规个人文件（如联系人）的安全类型与用于加密货币网络的安全类型不同。
了解密码学的工作原理对于理解其在加密货币系统中的重要性至关重要。大多数区块链系统，例如比特币系统，都使用一组特定的加密技术，使它们能够充当去中心化的公共分类账，通过它可以以非常安全的方式进行数字交易。
现代密码学包括各种研究领域，但其中一些最相关的是处理对称加密、非对称加密、散列函数和数字签名的领域。
比特币协议利用加密证明来保护网络并确保每笔交易的有效性。数字签名保证每个用户只能使用自己钱包的资金，并且这些资金不能多次使用。例如，如果 Alice 向 Bob 发送 2 个比特币，她创建一个交易，本质上是一条消息，确认向 Bob 的钱包添加 2 个比特币，同时从 Alice 的钱包中取出硬币。但是，她只能通过提供数字签名来做到这一点。
比特币协议的另一个重要元素是 Hashcash 函数，它定义了工作量证明共识机制和挖掘过程（负责保护网络、验证交易和生成新硬币）。Hashcash 使用称为 SHA-256 的加密函数。
密码学是区块链技术的重要组成部分，因此对任何加密货币都至关重要。应用于分布式网络的加密证明能够创建去信任的经济系统，从而催生比特币和其他去中心化的数字货币。
密码学的应用有哪些
密码学的应用主要有两个分支：1）密码编码学：主要研究对信息进行变换，以保护信息在信道的过程中不被敌手窃取、解读和利用的方法。2）密码分析学：主要研究如何分析和破译密码，也称为 密码攻击。密码，最初的目的是用于对信息加密，计算机领域的密码技术种类繁多。但随着密码学的运用，密码还被用于身份认证、防止否认等功能上。密码是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重要保密手段。依照这些法则，变明文为密文，称为加密变换；变密文为明文，称为脱密变换。密码在早期仅对文字或数码进行加、脱密变换，随着通信技术的发展，对语音、图像、数据等都可实施加、脱密变换。密码学是一门古老而深奥的学科，只在很小的范围内使用，如军事、外交、情报等部门。计算机密码学是研究计算机信息加密、解密及其变换 的科学，是数学和计算机的交叉学科 ，也是一门新兴的学科。密码学是网络空间安全主要研究方向之一，也是许多安全机制的基础。
密码学的应用有哪些
1、密码学的应用主要有两个分支：1）密码编码学：主要研究对信息进行变换，以保护信息在信道的过程中不被敌手窃取、解读和利用的方法。2）密码分析学：主要研究如何分析和破译密码，也称为密码攻击。
2、密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学。研究密码变化的客观规律，应用于编制密码以保守通信秘密的，称为编码学；应用于破译密码以获取通信情报的，称为破译学，总称密码学。
3、密码学在网络信息安全中的作用有保护数据和保证信息安全。密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学。
4、密码学是研究信息加密、解密和破密的科学，含密码编码学和密码分析学。密码学是由于保密通信，特别是军事保密通信的需要而发展进来的新兴边缘学科。
密码学包括哪两个相互对立的分支
密码学包含两个互相对立的分支：研究编制密码的技术称为密码编码学（Cryptography），主要研究对数据进行变换的原理、手段和方法，用于密码体制设计。研究破译密码的技术称为密码分析学（Cryptanalysis），主要研究内容如何破译密码算法。密码编制学和密码分析学共同组成密码学。一些术语明文是原始的信息（Plaintext，记为P）。密文是明文经过变换加密后信息（Ciphertext，记为C）。加密是从明文变成密文的过程（Enciphering，记为E）。解密是密文还原成明文的过程（Deciphering，记为D）。加密算法（Encryption Algorithm）是实现加密所遵循的规则。用于对明文进行各种代换和变换，生成密文。解密算法（Decryption Algorithm）是实现解密所遵循的规则，是加密算法的逆运行，由密文得到明文。密钥（Key，记为K）。为了有效地控制加密和解密算法的实现，密码体制中要有通信双方的专门的保密“信息”参与加密和解密操作，这种专门信息称为密钥。
密码学包括哪两个独立的学科
密码编码学与密码分析学。研究编制密码的技术称为密码编码学（Cryptography），主要研究对数据进行变换的原理、手段和方法，用于密码体制设计。研究破译密码的技术称为密码分析学（Cryptanalysis），主要研究内容如何破译密码算法。密码编制学和密码分析学共同组成密码学。一些术语。明文是原始的信息（Plaintext，记为P）。密文是明文经过变换加密后信息（Ciphertext，记为C）。加密是从明文变成密文的过程（Enciphering，记为E）。解密是密文还原成明文的过程（Deciphering，记为D）。加密算法（Encryption Algorithm）是实现加密所遵循的规则。用于对明文进行各种代换和变换，生成密文。解密算法（Decryption Algorithm）是实现解密所遵循的规则，是加密算法的逆运行，由密文得到明文。密钥（Key，记为K）。为了有效地控制加密和解密算法的实现，密码体制中要有通信双方的专门的保密“信息”参与加密和解密操作，这种专门信息称为密钥。
