Ⅰ 量子密码学的发展史
经典的密码学是一门古老的学科,它的起源可以追溯到几千年前的古埃及、古专罗马时代。 早在属四千年前,古埃及一些贵族墓碑上的铭文就已经具备了密码的两个基本要素:秘密性和信息的有意变形。尽管如此,密码学作为一门严格的科学建立起来还仅仅是近五十年的事。可以说,直到1949年以前, 密码研究更象是一门艺术而非科学。主要原因在于,在这个时期没有任何公认的客观标准衡量各种密码体制的安全性,因此也就无法从理论上深入研究信息安全问题。1949年,C.E.Shannon发表了《保密系统的通信理论》,把密码学建立在严格的数学基础之上。密码学从此才成为真正意义上的科学。
Ⅱ 密码学将朝什么方向发展
密码学属于数学和应用数学。
这个的课程包括一些理论性强的、具有完备体系的课程,典型的基础课有数学分析、高等代数、初等数论等;其它基础课程还包括实变函数、复杂函数、复变函数、常微分方程、偏微分方程、几何学、密码学、群论、拓扑学、组合数学等等。
学习数学和应用数学的毕业生多数经过进一步深造后,进入国内外大学和研究机构,从事高等研究,主要方向为数学、计算机、信息科学、金融与管理科学等,或直接进入研究机构、公司从事分析、应用等方面的工作。还可以从事数学的教学工作,社会需求量很大。
Ⅲ 计算机网络信息安全技术上密码技术的发展了那几个阶段分别发生了那些显著的变化
主要分三个阶段!
密码学是一个即古老又新兴的学科。密码学(Cryptology)一字源自希腊文"krypto's"及"logos"两字,直译即为"隐藏"及"讯息"之意。密码学有一个奇妙的发展历程,当然,密而不宣总是扮演主要角色。所以有人把密码学的发展划分为三个阶段:
第一阶段为从古代到1949年。这一时期可以看作是科学密码学的前夜时期,这阶段的密码技术可以说是一种艺术,而不是一种科学,密码学专家常常是凭知觉和信念来进行密码设计和分析,而不是推理和证明。
早在古埃及就已经开始使用密码技术,但是用于军事目的,不公开。
1844年,萨米尔·莫尔斯发明了莫尔斯电码:用一系列的电子点划来进行电报通讯。电报的出现第一次使远距离快速传递信息成为可能,事实上,它增强了西方各国的通讯能力。
20世纪初,意大利物理学家奎里亚摩·马可尼发明了无线电报,让无线电波成为新的通讯手段,它实现了远距离通讯的即时传输。马可尼的发明永远地改变了密码世界。由于通过无线电波送出的每条信息不仅传给了己方,也传送给了敌方,这就意味着必须给每条信息加密。
随着第一次世界大战的爆发,对密码和解码人员的需求急剧上升,一场秘密通讯的全球战役打响了。
在第一次世界大战之初,隐文术与密码术同时在发挥着作用。在索姆河前线德法交界处,尽管法军哨兵林立,对过往行人严加盘查,德军还是对协约国的驻防情况了如指掌,并不断发动攻势使其陷入被动,法国情报人员都感到莫名其妙。一天,有位提篮子的德国农妇在过边界时受到了盘查。哨兵打开农妇提着的篮子,见里头都是煮熟的鸡蛋,亳无可疑之处,便无意识地拿起一个抛向空中,农妇慌忙把它接住。哨兵们觉得这很可疑,他们将鸡蛋剥开,发现蛋白上布满了字迹,都是英军的详细布防图,还有各师旅的番号。原来,这种传递情报的方法是德国一位化学家提供的,其作法并不复杂:用醋酸在蛋壳上写字,等醋酸干了后,再将鸡蛋煮熟,字迹便透过蛋壳印在蛋白上,外面却没有任何痕迹。
1914年8月5日,英国“泰尔哥尼亚”号船上的潜水员割断了德国在北大西洋海下的电缆。他们的目的很简单,就是想让德国的日子更难过,没想到这却使德方大量的通讯从电缆转向了无线电。结果,英方截取了大量原本无法得到的情报。情报一旦截获,就被送往40号房间——英国海军部的密件分析部门。40号房间可以说是现代密件分析组织的原型,这里聚集了数学家、语言学家、棋类大师等任何善于解谜的人。
1914年9月,英国人收到了一份“珍贵”的礼物:同盟者俄国人在波罗的海截获了一艘德国巡洋舰“玛格德伯格”号,得到一本德国海军的密码本。他们立即将密码本送至40号房间,允许英国破译德国海军的密件,并在战争期间围困德军战船。能够如此直接、顺利且经常差不多是同时读取德国海军情报的情况,在以往的战事中几乎从未发生过。
密码学历史上最伟大的密码破译事件开始于1917年1月17日。当时英军截获了一份以德国最高外交密码0075加密的电报,这个令人无法想象的系统由一万个词和词组组成,与一千个数字码群对应。密电来自德国外交部长阿瑟·齐麦曼,传送给他的驻华盛顿大使约翰·冯·贝伦朵尔夫,然后继续传给德国驻墨西哥大使亨尼希·冯·艾克哈尔特,电文将在那里解密,然后交给墨西哥总统瓦律斯提阿诺·加汉扎。
密件从柏林经美国海底电缆送到了华盛顿,英军在那里将其截获并意识到了它的重要性。但是,同样接到密件的约翰·冯·贝伦朵尔夫却在他的华盛顿办公室里犯了个致命的错误:他们将电报用新的0075密件本译出,然后又用老的密件本加密后用电报传送到墨西哥城。大使先生没有意识到,他已经犯下了一个密码使用者所能犯的最愚蠢的、最可悲的错误。
此时,已经破译了老密码的英方正对着这个未曾破译的新外交密码系统一筹莫展,不过没过多久,他们便从大使先生的糊涂操作中获得了新旧密码的比较版本。随着齐麦曼的密件逐渐清晰起来,其重要性令人吃惊。
尽管1915年美国的远洋客轮“露斯塔尼亚”号被德军击沉,但只要德国对其潜艇的行动加以限制,美国仍将一直保持中立。齐麦曼的电文概括了德国要在1917年2月1日重新开始无限制海战以抑制英国的企图。为了让美国原地不动,齐麦曼建议墨西哥入侵美国,重新宣布得克萨斯州、新墨西哥州和亚里桑纳州归其所有。德国还要墨西哥说服日本进攻美国,德国将提供军事和资金援助。
英国海军部急于将破译的情报通知美国而又不能让德国知道他们的密码已被破译。于是,英国的一个特工成功地渗入了墨西哥电报局,得到了送往墨西哥总统的解了密的文件拷贝。这样,秘密就可能是由墨西哥方泄露的,他们以此为掩护将情报透露给了美国。
美国愤怒了。每个人都被激怒了,原先只是东海岸的人在关心,现在,整个中西部都担心墨西哥的举动。电文破译后六个星期,美国对德国宣战。当总统伍德罗·威尔逊要求对德宣战时,站在他背后的,是一个团结起来的愤怒的国家,它时刻准备对德作战。
这可能是密码破译史上,当然也是情报史上最著名的事件。齐麦曼的电文使整个美国相信德国是国家的敌人。德国利用密码破译击败了俄军,反过来又因自己的密码被破译而加速走向了灭亡。
第一次世界大战前,重要的密码学进展很少出现在公开文献中。直到1918年,二十世纪最有影响的密码分析文章之一¾¾William F. Friedman的专题论文《重合指数及其在密码学中的应用》作为私立的“河岸(Riverbank)实验室”的一份研究报告问世了,其实,这篇著作涉及的工作是在战时完成的。一战后,完全处于秘密工作状态的美国陆军和海军的机要部门开始在密码学方面取得根本性的进展。但是公开的文献几乎没有。
然而技术却在飞速的发展,简单的明文字母替换法已经被频率分析法毫无难度地破解了,曾经认为是完美的维吉耐尔(Vigenere)密码和它的变种也被英国人Charles Babbage破解了。顺便说一句,这个Charles Babbage可不是凡人,他设计了差分机Difference Engine和分析机Analytical Engine,而这东西就是现在计算机的先驱。这个事实给了人们两个启示:第一,没有哪种“绝对安全”的密码是不会被攻破的,这只是个时间问题;第二,破译密码看来只要够聪明就成。在二次大战中,密码更是扮演一个举足轻重的角色,许多人认为同盟国之所以能打赢这场战争完全归功於二次大战时所发明的破译密文数位式计算机破解德日密码。
1918年,加州奥克兰的Edward H.Hebern申请了第一个转轮机专利,这种装置在差不多50年里被指定为美军的主要密码设备,它依靠转轮不断改变明文和密文的字母映射关系。由于有了转轮的存在,每转动一格就相当于给明文加密一次,并且每次的密钥不同,而密钥的数量就是全部字母的个数――26个。
同年,密码学界的一件大事“终于”发生了:在德国人Arthur Scherbius天才的努力下,第一台非手工编码的密码机――ENIGMA密码机横空出世了。密码机是德军在二战期间最重要的通讯利器,也是密码学发展史上的一则传奇。当时盟军借重英国首都伦敦北方布莱奇利公园的「政府电码与密码学院」,全力破译德军之「谜」。双方隔著英吉利海峡斗智,写下一页精彩无比的战史,后来成为无数电影与影集的主要情节,「猎杀U571」也是其中之一。
随着高速、大容量和自动化保密通信的要求,机械与电路相结合的转轮加密设备的出现,使古典密码体制也就退出了历史舞台。
第二阶段为从1949年到1975年。
1949年仙农(Claude Shannon)《保密系统的通信理论》,为近代密码学建立了理论基础。从1949年到1967年,密码学文献近乎空白。许多年,密码学是军队独家专有的领域。美国国家安全局以及前苏联、英国、法国、以色列及其它国家的安全机构已将大量的财力投入到加密自己的通信,同时又千方百计地去破译别人的通信的残酷游戏之中,面对这些政府,个人既无专门知识又无足够财力保护自己的秘密。
1967年,David Kahn《破译者》(The CodeBreaker)的出现,对以往的密码学历史作了相当完整的记述。《破译者》的意义不仅在于涉及到相当广泛的领域,它使成千上万的人了解了密码学。此后,密码学文章开始大量涌现。大约在同一时期,早期为空军研制敌我识别装置的Horst Feistel在位于纽约约克镇高地的IBM Watson实验室里花费了毕生精力致力于密码学的研究。在那里他开始着手美国数据加密标准(DES)的研究,到70年代初期,IBM发表了Feistel和他的同事在这个课题方面的几篇技术报告。
第三阶段为从1976年至今。1976年diffie 和 hellman 发表的文章“密码学的新动向”一文导致了密码学上的一场革命。他们首先证明了在发送端和接受端无密钥传输的保密通讯是可能的,从而开创了公钥密码学的新纪元。
1978年,R.L.Rivest,A.Shamir和L.Adleman实现了RSA公钥密码体制。
1969年,哥伦比亚大学的Stephen Wiesner首次提出“共轭编码”(Conjugate coding)的概念。1984年,H. Bennett 和G. Brassard在次思想启发下,提出量子理论BB84协议,从此量子密码理论宣告诞生。其安全性在于:1、可以发现窃听行为;2、可以抗击无限能力计算行为。
1985年,Miller和Koblitz首次将有限域上的椭圆曲线用到了公钥密码系统中,其安全性是基于椭圆曲线上的离散对数问题。
1989年R.Mathews, D.Wheeler, L.M.Pecora和Carroll等人首次把混沌理论使用到序列密码及保密通信理论,为序列密码研究开辟了新途径。
2000年,欧盟启动了新欧洲数据加密、数字签名、数据完整性计划NESSIE,究适应于21世纪信息安全发展全面需求的序列密码、分组密码、公开密钥密码、hash函数以及随机噪声发生器等技术。
建议你可以参考下:密码学基础、密码学原理、OpenSSL等书籍
Ⅳ 谁了解密码学的发展历史
发展历程
密码学(在西欧语文中,源于希腊语kryptós“隐藏的”,和gráphein“书写”)是研究如何隐密地传递信息的学科。在现代特别指对信息以及其传输的数学性研究,常被认为是数学和计算机科学的分支,和信息论也密切相关。
著名的密码学者Ron Rivest解释道:“密码学是关于如何在敌人存在的环境中通讯”,自工程学的角度,这相当于密码学与纯数学的异同。密码学是信息安全等相关议题,如认证、访问控制的核心。密码学的首要目的是隐藏信息的涵义,并不是隐藏信息的存在。
密码学也促进了计算机科学,特别是在于电脑与网络安全所使用的技术,如访问控制与信息的机密性。密码学已被应用在日常生活:包括自动柜员机的芯片卡、电脑使用者存取密码、电子商务等等。
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。
密码学是在编码与破译的斗争实践中逐步发展起来的,并随着先进科学技术的应用,已成为一门综合性的尖端技术科学。它与语言学、数学、电子学、声学、信息论、计算机科学等有着广泛而密切的联系。它的现实研究成果,特别是各国政府现用的密码编制及破译手段都具有高度的机密性。
进行明密变换的法则,称为密码的体制。指示这种变换的参数,称为密钥。它们是密码编制的重要组成部分。
密码体制的基本类型可以分为四种:错乱按照规定的图形和线路,改变明文字母或数码等的位置成为密文;代替——用一个或多个代替表将明文字母或数码等代替为密文;密本——用预先编定的字母或数字密码组,代替一定的词组单词等变明文为密文。
加乱——用有限元素组成的一串序列作为乱数,按规定的算法,同明文序列相结合变成密文。以上四种密码体制,既可单独使用,也可混合使用 ,以编制出各种复杂度很高的实用密码。
20世纪70年代以来,一些学者提出了公开密钥体制,即运用单向函数的数学原理,以实现加、脱密密钥的分离。加密密钥是公开的,脱密密钥是保密的。这种新的密码体制,引起了密码学界的广泛注意和探讨。
利用文字和密码的规律,在一定条件下,采取各种技术手段,通过对截取密文的分析,以求得明文,还原密码编制,即破译密码。破译不同强度的密码,对条件的要求也不相同,甚至很不相同。
其实在公元前,秘密书信已用于战争之中。西洋“史学之父”希罗多德(Herodotus)的《历史》(The Histories)当中记载了一些最早的秘密书信故事。公元前5世纪,希腊城邦为对抗奴役和侵略,与波斯发生多次冲突和战争。
于公元前480年,波斯秘密集结了强大的军队,准备对雅典(Athens)和斯巴达(Sparta)发动一次突袭。
希腊人狄马拉图斯(Demaratus)在波斯的苏萨城(Susa)里看到了这次集结,便利用了一层蜡把木板上的字遮盖住,送往并告知了希腊人波斯的图谋。最后,波斯海军覆没于雅典附近的沙拉米斯湾(Salamis Bay)。
由于古时多数人并不识字,最早的秘密书写的形式只用到纸笔或等同物品,随着识字率提高,就开始需要真正的密码学了。最古典的两个加密技巧是:
置换(Transposition cipher):将字母顺序重新排列,例如‘help me’变成‘ehpl em’。
替代(substitution cipher):有系统地将一组字母换成其他字母或符号,例如‘fly at once’变成‘gmz bu podf’(每个字母用下一个字母取代)。
(4)密码学的发展扩展阅读:
研究
作为信息安全的主干学科,西安电子科技大学的密码学全国第一。
1959年,受钱学森指示,西安电子科技大学在全国率先开展密码学研究,1988年,西电第一个获准设立密码学硕士点,1993年获准设立密码学博士点,是全国首批两个密码学博士点之一,也是唯一的军外博士点,1997年开始设有长江学者特聘教授岗位,并成为国家211重点建设学科。
2001年,在密码学基础上建立了信息安全专业,是全国首批开设此专业的高校。
西安电子科技大学信息安全专业依托一级国家重点学科“信息与通信工程”(全国第二)、二级国家重点学科“密码学”(全国第一)组建,是985工程优势学科创新平台、211工程重点建设学科。
拥有综合业务网理论及关键技术国家重点实验室、无线网络安全技术国家工程实验室、现代交换与网络编码研究中心(香港中文大学—西安电子科技大学)、计算机网络与信息安全教育部重点实验室、电子信息对抗攻防与仿真技术教育部重点实验室等多个国家级、省部级科研平台。
在中国密码学会的34个理事中,西电占据了12个,且2个副理事长都是西电毕业的,中国在国际密码学会唯一一个会员也出自西电。毫不夸张地说,西电已成为中国培养密码学和信息安全人才的核心基地。
以下简单列举部分西电信安毕业生:来学嘉,国际密码学会委员,IDEA分组密码算法设计者;陈立东,美国标准局研究员;丁存生,香港科技大学教授;邢超平,新加坡NTU教授;冯登国,中国科学院信息安全国家实验室主任,中国密码学会副理事长。
张焕国,中国密码学会常务理事,武汉大学教授、信安掌门人;何大可,中国密码学会副理事长,西南交通大学教授、信安掌门人;何良生,中国人民解放军总参谋部首席密码专家;叶季青,中国人民解放军密钥管理中心主任。
西安电子科技大学拥有中国在信息安全领域的三位领袖:肖国镇、王育民、王新梅。其中肖国镇教授是我国现代密码学研究的主要开拓者之一,他提出的关于组合函数的统计独立性概念,以及进一步提出的组合函数相关免疫性的频谱特征化定理,被国际上通称为肖—Massey定理。
成为密码学研究的基本工具之一,开拓了流密码研究的新领域,他是亚洲密码学会执行委员会委员,中国密码学会副理事长,还是国际信息安全杂志(IJIS)编委会顾问。
2001年,由西安电子科技大学主持制定的无线网络安全强制性标准——WAPI震动了全世界,中国拥有该技术的完全自主知识产权,打破了美国IEEE在全世界的垄断,华尔街日报当时曾报道说:“中国无线技术加密标准引发业界慌乱”。
这项技术也是中国在IT领域取得的具少数有世界影响力的重大科技进展之一。
西安电子科技大学的信息安全专业连续多年排名全国第一,就是该校在全国信息安全界领袖地位的最好反映。
参考资料来源:网络-密码学
Ⅳ 密码学的发展过程是怎样的
摘要:密码学从古至今的发展历史,发展过程成中各个阶段的发展情况。以及各个阶段密码学的经典密码以及代表人物,与其在历史上的标志性成果。 关键词:古典密码;密码学发展;加密技术
随着信息化和数字化社会的发展,人们对信息安全和保密的重要性认识不断提高,而在信息安全中起着举足轻重作用的密码学也就成为信息安全课程中不可或缺的重要部分,密码学是以研究秘密通信为目的,即对所要传送的信息采取一种秘密保护,以防止 第三者对信息的窃取的一门学科。密码学早在公元前400多年就已经产生,人类使用密码的历史几乎与使用文字的时间一样长。密码学的发展过程可以分为四个阶段:1、古代加密方法。2、古典密码。3、近代密码 。4、现代密码。
一、古代加密方法
源于应用的无穷需求总是推动技术发明和进步的直接动力。存于石刻或史书中的记载表明,许多古代文明,包括埃及人、希伯来人、亚述人都在实践中逐步发明了密码系统。从某种意义上说,战争是科学技术进步的催化剂。人类自从有了战争,就面临着通信安全的需求,密码技术源远流长。
古代加密方法大约起源于公元前400年,斯巴达人发明了“塞塔式密码”,即把长条纸螺旋形地斜绕在一个多棱棒上,将文字沿棒的水平方向从左到右书写,写一个字旋转一下,写完一行再另起一行从左到右写,直到写完。解下来后,纸条上的文字消息杂乱无章、无法理解,这就是密文,但将它绕在另一个同等尺寸的棒子上后,就能看到原始的消息。这是最早的密码技术。
我国古代也早有以藏头诗、藏尾诗、漏格诗及绘画等形式,将要表达的真正意思或“密语”隐藏在诗文或画卷中特定位置的记载,一般人只注意诗或画的表面意境,而不会去注意或很难发现隐藏其中的“话外之音”。
如《水浒传》中梁山为了拉卢俊义入伙,“智多星”吴用和宋江便生出一段“吴用智赚玉麒麟”的故事来,利用卢俊义正为躲避“血光之灾”的惶恐心理,口占四句卦歌:
芦花丛中一扁舟, 俊杰俄从此地游。 义士若能知此理, 反躬难逃可无忧。
暗藏“卢俊义反”四字。结果,成了官府治罪的证据,终于把卢俊义“逼”上了梁山。 更广为人知的是唐伯虎写的“我爱秋香”: 我画蓝江水悠悠, 爱晚亭上枫叶愁。 秋月溶溶照佛寺, 香烟袅袅绕经楼。
二、古典密码
古典密码的加密方法一般是文字置换,使用手工或机械变换的方式实现。古典密码系统已经初步体现出近代密码系统的雏形,它比古代加密方法复杂,其变化较小。下面我们举例说一些比较经典的古典密码。
1.滚桶密码
在古代为了确保他们的通信的机密,先是有意识的使用一些简单的方法对信息来加密。如公元六年前的古希腊人通过使用一根叫scytale的棍子,将信息进行加密。送信人先将一张羊皮条绕棍子螺旋形卷起来,然后把要写的信息按某种顺序写在上面,接着打开羊皮条卷,通过其他渠道将信送给收信人。如果不知道棍子的粗细是不容易解密里面的内容的,但是收信人可以根据事先和写信人的约定,用同样的scytale的棍子将书信解密。
2.掩格密码
16世纪米兰的物理学和数学家Cardano发明的掩格密码,可以事先设计好方格的开孔,将所要传递的信息和一些其他无关的符号组合成无效的信息,使截获者难以分析出有效信息。
3. 棋盘密码
我们可以建立一张表,使每一个字符对应一数 , 是该字符所在行标号, 是列标号。这样将明文变成形式为一串数字密文。
4.凯撒(Caesar)密码
据记载在罗马帝国时期,凯撒大帝曾经设计过一种简单的移位密码,用于战时通信。这种加密方法就是将明文的字母按照字母顺序,往后依次递推相同的字母,就可以得到加密的密文,而解密的过程正好和加密的过程相反。
Ⅵ 请问密码学在哪些领域比较重量
密码学是信息安全等相关议题的领域比较重量,如认证、访问控制的核心。密码学的首要目的是隐藏信息的涵义,并不是隐藏信息的存在。密码学也促进了计算机科学,特别是在于电脑与网络安全所使用的技术,如访问控制与信息的机密性。密码学已被应用在日常生活:包括自动柜员机的芯片卡、电脑使用者存取密码、电子商务等等。
密码学(在西欧语文中,源于希腊语kryptós“隐藏的”,和gráphein“书写”)是研究如何隐密地传递信息的学科。在现代特别指对信息以及其传输的数学性研究,常被认为是数学和计算机科学的分支,和信息论也密切相关。
现代密码学所涉及的学科包括:信息论、概率论、数论、计算复杂性理论、近世代数、离散数学、代数几何学和数字逻辑等。
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。电报最早是由美国的摩尔斯在1844年发明的,故也被叫做摩尔斯电码。
接下来我们深入到具体的技术方案来聊。当代密码学一直以来是分两套系统:对称加密和非对称加密。其中非对称加密也被叫做公钥加密,密码学的最核心技术。
对称加密和非对称加密是如何区分的呢?刚刚咱们提过,加密和解密过程中都是要有 key 参与,如果加密和解密使用同一个 key ,这就是对称加密技术,否则则是非对称加密技术。非对称加密略有一些反直觉。具体做法是首先生成一对 key ,其中一个是公钥,Public Key ,公钥是可以公开给任何人的,另外一个是私钥,Private Key ,要严格保密。发送方首先拿到接收方的公钥,用公钥把信息加密,接收方收到密文后,用私钥解密获得信息。之所以公钥和私钥能够这样配合工作,是因为它们两个天生就是一对儿,有着天然的数学联系。具体的联系方式就跟使用的具体的加密算法有关了。非对称加密中最著名的算法有两种,一个是 RSA ,这是用三个作者的名字的缩写命名的算法, 另外一个是 ECC ,也就是椭圆曲线算法。RSA 是非对称加密技术的开山鼻祖。ECC 是更高效的一种加密算法,比特币就是使用了这种加密算法。
Ⅶ 密码学发展史上的标志性成果
密码学复发展史上的标志性成果?制1、主要就是1949年 香农发表的论文《保密系统通信原理》标志 密码学由 艺术变成科学2、1976年 diffie-hellman的《密码学的新方向》3、标志密码学从传统的对称密码体制进入到现代密码学,奠定了公开密钥密码的基础
Ⅷ 现代密码学的发展历史
人类有记载的通信密码始于公元前400年。古希腊人是置换密码的发明者。1881年世界上的第一个电话保密专利出现。电报、无线电的发明使密码学成为通信领域中不可回避的研究课题。
在第二次世界大战初期,德国军方启用“恩尼格玛”密码机,盟军对德军加密的信息有好几年一筹莫展,“恩尼格玛”密码机似乎是不可破的。但是经过盟军密码分析学家的不懈努力,“恩尼格玛”密码机被攻破,盟军掌握了德军的许多机密,而德国军方却对此一无所知。
太平洋战争中,美军破译了日本海军的密码机,读懂了日本舰队司令官山本五十六发给各指挥官的命令,在中途岛彻底击溃了日本海军,导致了太平洋战争的决定性转折, 相反轴心国中,只有德国是在第二次世界大战的初期在密码破译方面取得过辉煌的战绩。因此,我们可以说,密码学在战争中起着非常重要的作用。
随着信息化和数字化社会的发展,人们对信息安全和保密的重要性认识不断提高。如网络银行、电子购物、电子邮件等正在悄悄地融入普通百姓的日常生活中,人们自然要关注其安全性如何。1977年,美国国家标准局公布实施了“美国数据加密标(DES)”,军事部门垄断密码的局面被打破,民间力量开始全面介入密码学的研究和应用中。民用的加密产品在市场上已有大量出售,采用的加密算法有DES、IDEA、RSA等。
现有的密码体制千千万万,各不相同。但是它们都可以分为单钥密码(对称密码体制)如 DES密码,和公钥密码(非对称加密体制)如RSA密码。前者的加密过程和脱密过程相同,而且所用的密钥也相同;后者,每个用户都有各自的公开和秘密钥。
编码密码学主要致力于信息加密、信息认证、数字签名和密钥管理方面的研究。信息加密的目的在于将可读信息转变为无法识别的内容,使得截获这些信息的人无法阅读,同时信息的接收人能够验证接收到的信息是否被敌方篡改或替换过;数字签名就是信息的接收人能够确定接收到的信息是否确实是由所希望的发信人发出的;密钥管理是信息加密中最难的部分,因为信息加密的安全性在于密钥。历史上,各国军事情报机构在猎取别国的密钥管理方法上要比破译加密算法成功得多。
密码分析学与编码学的方法不同,它不依赖数学逻辑的不变真理,必须凭经验,依赖客观世界觉察得到的事实。因而,密码分析更需要发挥人们的聪明才智,更具有挑战性。
现代密码学是一门迅速发展的应用科学。随着因特网的迅速普及,人们依靠它传送大量的信息,但是这些信息在网络上的传输都是公开的。因此,对于关系到个人利益的信息必须经过加密之后才可以在网上传送,这将离不开现代密码技术。
1976年Diffie和Hellman在《密码新方向》中提出了著名的D-H密钥交换协议,标志着公钥密码体制的出现。 Diffie和Hellman第一次提出了不基于秘密信道的密钥 分发,这就是D-H协议的重大意义所在。
PKI(Public Key Infrastructure)是一个用公钥概念与技术来实施和提供安全服务的具有普适性的安全基础设施。PKI公钥基础设施的主要任务是在开放环境中为开放性业务提供数字签名服务。
Ⅸ 请问有谁知道古代密码学的发展过程
密码的使用可以追朔到古埃及时期,在那时有一种现在被称为“棋盘密码”的加密方法。其原理如下:
在通信双方,掌握着相同的m*n列矩阵,在该矩阵中保存着所要加密的字符组成的字符集,加密时找到相应的明文字符,然后记下行号与列号。不断重复上述过程,直到查完所有明文字符,这样就可以得到以行号与列号组成的一个数字序列c。
接受方接受到该数字序列c,不断从该序列中取出行号与列号,然后在m*n列矩阵中查找出对应行、列的字符。显然,由于双方拥有相同的矩阵,故能够保证接受者可以从密文中还原出明文。在这种加密方法中,密钥显然就是那个矩阵。对于这种加密方法,相必有许多读者已从一些小说中见到。
在计算机上又如何实现这种密码呢?我相信不用说,大家都已想到该怎么做了。对,实质上就是重新映射计算机上的字符集。而那个映射表就是密钥。
说到底,其实这种加密方法就是一个单表置换加密(在以后会讨论到这种加密方法的)。对于单表置换加密可通过频率统计方法进行破译,因此,这是一种不安全的加密方法。
密码学作为保护信息的手段,经历了三个发展时期。它最早应用在军事和外交领域,随着科技的发展而逐渐进入人们的生活中。
在手工阶段,人们只需通过纸和笔对字符进行加密。密码学的历史源远流长,人类对密码的使用可以追溯到古巴比伦时代。下图的Phaistos圆盘是一种直径约为160mm的粘土圆盘,它始于公元前17世纪,表面有明显字间空格的字母。近年有研究学家认为它记录着某种古代天文历法,但真相仍是个迷。
随着工业革命的兴起,密码学也进入了机器时代、电子时代。与人手操作相比电子密码机使用了更优秀复杂的加密手段,同时也拥有更高的加密解密效率。其中最具有代表性的就是下图所示的ENIGMA。
ENIGMA是德国在1919年发明的一种加密电子器,它被证明是有史以来最可靠的加密系统之一。二战期间它开始被德军大量用于铁路、企业当中,令德军保密通讯技术处于领先地位。在这个时期虽然加密设备有了很大的进步,但是密码学的理论却没有多大的改变,加密的主要手段仍是--替代和换位。
计算机的出现使密码进行高度复杂的运算成为可能。直到1976年,为了适应计算机网络通信和商业保密要求产生的公开密钥密码理论,密码学才在真正意义上取得了重大突破,进入近代密码学阶段。近代密码学改变了古典密码学单一的加密手法,融入了大量的数论、几何、代数等丰富知识,使密码学得到更蓬勃的发展。
到了现在,世界各国仍然对密码的研究高度重视,已经发展到了现代密码学时期。密码学已经成为结合物理、量子力学、电子学、语言学等多个专业的综合科学,出现了如“量子密码”、“混沌密码”等先进理论,在信息安全中起着十分重要的角色。
希腊斯巴达出现原始的密码器,用一条带子缠绕在一根木棍上,沿木棍纵轴方向写好明文,解下来的带子上就只有杂乱无章的密文字母。解密者只需找到相同直径的木棍,再把带子缠上去,沿木棍纵轴方向即可读出有意义的明文。这是最早的换位密码术。 公元前1世纪,著名的恺撒(Caesar)密码被用于高卢战争中,这是一种简单易行的单字母替代密码。公元9世纪,阿拉伯的密码学家阿尔·金迪(al' Kindi 也被称为伊沙克 Ishaq,(801?~873年),同时还是天文学家、哲学家、化学家和音乐理论家)提出解密的频度分析方法,通过分析计算密文字符出现的频率破译密码。公元16世纪中期,意大利的数学家卡尔达诺(G.Cardano,1501—1576)发明了卡尔达诺漏格板,覆盖在密文上,可从漏格中读出明文,这是较早的一种分置式密码。 公元16世纪晚期,英国的菲利普斯(Philips)利用频度分析法成功破解苏格兰女王玛丽的密码信,信中策划暗杀英国女王伊丽莎白,这次解密将玛丽送上了断头台。 几乎在同一时期,法国外交官维热纳尔(或译为维琼内尔) Blaise de Vigenere(1523-1596)提出著名的维热纳尔方阵密表和维热纳尔密码(Vigenerecypher),这是一种多表加密的替代密码,可使阿尔—金迪和菲利普斯的频度分析法失效。 公元1863,普鲁士少校卡西斯基(Kasiski)首次从关键词的长度着手将它破解。英国的巴贝奇(Charles Babbage)通过仔细分析编码字母的结构也将维热纳尔密码破解。公元20世纪初,第一次世界大战进行到关键时刻,英国破译密码的专门机构“40号房间”利用缴获的德国密码本破译了著名的“齐默尔曼电报”,促使美国放弃中立参战,改变了战争进程。 大战快结束时,准确地说是1918年,美国数学家吉尔伯特·维那姆发明一次性便笺密码,它是一种理论上绝对无法破译的加密系统,被誉为密码编码学的圣杯。但产生和分发大量随机密钥的困难使它的实际应用受到很大限制,从另一方面来说安全性也更加无法保证。 第二次世界大战中,在破译德国著名的“恩格玛(Enigma)”密码机密码过程中,原本是以语言学家和人文学者为主的解码团队中加入了数学家和科学家。电脑之父亚伦·图灵(Alan Mathison Turing)就是在这个时候加入了解码队伍,发明了一套更高明的解码方法。同时,这支优秀的队伍设计了人类的第一部电脑来协助破解工作。显然,越来越普及的计算机也是军工转民用产品。美国人破译了被称为“紫密”的日本“九七式”密码机密码。靠前者,德国的许多重大军事行动对盟军都不成为秘密;靠后者,美军炸死了偷袭珍珠港的元凶日本舰队总司令山本五十六。同样在二次世界大战中,印第安纳瓦霍土著语言被美军用作密码,从吴宇森导演的《风语者》Windtalkers中能窥其一二。所谓风语者,是指美国二战时候特别征摹使用的印第安纳瓦约(Navajo)通信兵。在二次世界大战日美的太平洋战场上,美国海军军部让北墨西哥和亚历桑那印第安纳瓦约族人使用约瓦纳语进行情报传递。纳瓦约语的语法、音调及词汇都极为独特,不为世人所知道,当时纳瓦约族以外的美国人中,能听懂这种语言的也就一二十人。这是密码学和语言学的成功结合,纳瓦霍语密码成为历史上从未被破译的密码。 1975年1月15日,对计算机系统和网络进行加密的DES(Data Encryption Standard数据加密标准)由美国国家标准局颁布为国家标准,这是密码术历史上一个具有里程碑意义的事件。 1976年,当时在美国斯坦福大学的迪菲(Diffie)和赫尔曼(Hellman)两人提出了公开密钥密码的新思想(论文"New Direction in Cryptography"),把密钥分为加密的公钥和解密的私钥,这是密码学的一场革命。 1977年,美国的里维斯特(Ronald Rivest)、沙米尔(Adi Shamir)和阿德勒曼(Len Adleman)提出第一个较完善的公钥密码体制——RSA体制,这是一种建立在大数因子分解基础上的算法。 1985年,英国牛津大学物理学家戴维·多伊奇(David Deutsch)提出量子计算机的初步设想,这种计算机一旦造出来,可在30秒钟内完成传统计算机要花上100亿年才能完成的大数因子分解,从而破解RSA运用这个大数产生公钥来加密的信息。 同一年,美国的贝内特(Bennet)根据他关于量子密码术的协议,在实验室第一次实现了量子密码加密信息的通信。尽管通信距离只有30厘米,但它证明了量子密码术的实用性。
Ⅹ 密码学的发展趋势是什么
AES——对称密码新标准
对称密码体制的发展趋势将以分组密码为重点。分组密码算法通常由密钥扩展算法和加密(解密)算法两部分组成。密钥扩展算法将b字节用户主密钥扩展成r个子密钥。加密算法由一个密码学上的弱函数f与r个子密钥迭代r次组成。混乱和密钥扩散是分组密码算法设计的基本原则。抵御已知明文的差分和线性攻击,可变长密钥和分组是该体制的设计要点。
AES是美国国家标准技术研究所NIST旨在取代DES的21世纪的加密标准。
AES的基本要求是,采用对称分组密码体制,密钥长度的最少支持为128、192、256,分组长度128位,算法应易于各种硬件和软件实现。1998年NIST开始AES第一轮分析、测试和征集,共产生了15个候选算法。1999年3月完成了第二轮AES2的分析、测试。预计在2000年8月AES的最终结果将公布。
在应用方面,尽管DES在安全上是脆弱的,但由于快速DES芯片的大量生产,使得DES仍能暂时继续使用,为提高安全强度,通常使用独立密钥的三级DES。但是DES迟早要被AES代替。流密码体制较之分组密码在理论上成熟且安全,但未被列入下一代加密标准。