現代密碼學(xué)研究
信息從發(fā)端到收端的安全傳輸和安全存儲,是研究“知己知彼”的一門(mén)科學(xué)。其核心是密碼編碼學(xué)和密碼分析學(xué)。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(lèi)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(fā)明者。1881年世界上的第一個(gè)電話(huà)保密專(zhuān)利出現。電報、無(wú)線(xiàn)電的發(fā)明使密碼學(xué)成為通信領(lǐng)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(jīng)過(guò)盟軍密碼分析學(xué)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(wú)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(fā)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(guò)輝煌的戰績(jì)。因此,我們可以說(shuō),密碼學(xué)在戰爭中起著(zhù)非常重要的作用。
隨著(zhù)信息化和數字化社會(huì )的發(fā)展,人們對信息安全和保密的重要性認識不斷提高。如網(wǎng)絡(luò )銀行、電子購物、電子郵件等正在悄悄地融入普通百姓的日常生活中,人們自然要關(guān)注其安全性如何。1977年,美國國家標準局公布實(shí)施了“美國數據加密標(DES)”,軍事部門(mén)壟斷密碼的局面被打破,民間力量開(kāi)始全面介入密碼學(xué)的研究和應用中。民用的加密產(chǎn)品在市場(chǎng)上已有大量出售,采用的加密算法有DES、IDEA、RSA等。
現有的密碼體制千千萬(wàn)萬(wàn),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(kāi)密鑰密碼)。前者的加密過(guò)程和脫密過(guò)程相同,而且所用的密鑰也相同;后者,每個(gè)用戶(hù)都有公開(kāi)和秘密鑰。
編碼密碼學(xué)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?yōu)闊o(wú)法識別的內容,使得截獲這些信息的人無(wú)法閱讀,同時(shí)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(guò);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(shí)是由所希望的發(fā)信人發(fā)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(xué)與編碼學(xué)的方法不同,它不依賴(lài)數學(xué)邏輯的不變真理,必須憑經(jīng)驗,依賴(lài)客觀(guān)世界覺(jué)察得到的事實(shí)。因而,密碼分析更需要發(fā)揮人們的聰明才智,更具有挑戰性。
現代密碼學(xué)是一門(mén)迅速發(fā)展的應用科學(xué)。隨著(zhù)因特網(wǎng)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(wǎng)絡(luò )上的傳輸都是公開(kāi)的。因此,對于關(guān)系到個(gè)人利益的信息必須經(jīng)過(guò)加密之后才可以在網(wǎng)上傳送,這將離不開(kāi)現代密碼技術(shù)。
1976年Diffie和Hellman在《密碼新方向》中提出了著(zhù)名的D-H密鑰交換協(xié)議,標志著(zhù)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(fā),這就是D-H協(xié)議的重大意義所在。
PKI(Public Key Infrastructure)是一個(gè)用公鑰概念與技術(shù)來(lái)實(shí)施和提供安全服務(wù)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(wù)是在開(kāi)放環(huán)境中為開(kāi)放性業(yè)務(wù)提供數字簽名服務(wù)。