数据加密的基本思想是通过改变信息的表现形式来伪装需要保护的敏感信息,使未授权者无法理解受保护信息的内容。网络安全使用密码学来帮助完成敏感信息传输中的相关问题,主要包括:
一保密性。
只有发送者和指定的接收者才能理解发送的消息内容。窃听者可以截获加密的消息,但无法还原原始信息,即无法获取消息内容。
二认证
发送者和接收者都应该能够证明对方参与了通信过程,并且对方确实具有他们所声称的身份。即第三方不能冒充与你交流的对方,但可以识别对方的身份。
(三)信息完整性。
即使发送方和接收方可以相互验证,他们仍然需要确保他们的通信内容在传输过程中没有被更改。
四不可否认性
如果人们收到了对方发来的消息,就要确认消息确实来自声称的发件人,发件人发了之后也不能否认自己发了消息。
密码技术的直接应用就是对数据进行加密,实施信息的保密性。除此之外,密码技术还可以用于实施信息的完整性、不可分割性等信息安全的许多方面。
①信息认证:确认信息的完整性,即消息发出者发出的原始消息,在消息传递过程中没有被篡改、或被第三方伪造。
②协议认证:确认主体的真实性,适用于系统的第一次认证。
③数字签名:认证数据来源并核实数据是否发生变化,防止通信双方的互相欺骗。
④公钥基础设施PKI:为信息安全提供具有普适性安全服务的信息系统。KPI的构成主要包括发证和认证机构CA、注册机构RA、证书库、证书管理系统、密钥管理等部件。
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。
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。
中国古代秘密通信的手段,已有一些近于密码的雏形。宋曾公亮、丁度等编撰《武经总要》“字验”记载,北宋前期,在作战中曾用一首五言律诗的40个汉字,分别代表40种情况或要求,这种方式已具有了密本体制的特点。
1871年,由上海大北水线电报公司选用6899个汉字,代以四码数字,成为中国最初的商用明码本,同时也设计了由明码本改编为密本及进行加乱的方法。在此基础上,逐步发展为各种比较复杂的密码。
在欧洲,公元前405年,斯巴达的将领来山得使用了原始的错乱密码;公元前一世纪,古罗马皇帝凯撒曾使用有序的单表代替密码;之后逐步发展为密本、多表代替及加乱等各种密码体制。
二十世纪初,产生了最初的可以实用的机械式和电动式密码机,同时出现了商业密码机公司和市场。60年代后,电子密码机得到较快的发展和广泛的应用,使密码的发展进入了一个新的阶段。
密码破译是随着密码的使用而逐步产生和发展的。1412年,波斯人卡勒卡尚迪所编的百科全书中载有破译简单代替密码的方法。到16世纪末期,欧洲一些国家设有专职的破译人员,以破译截获的密信。密码破译技术有了相当的发展。1863年普鲁士人卡西斯基所著《密码和破译技术》,以及1883年法国人克尔克霍夫所著《军事密码学》等著作,都对密码学的理论和方法做过一些论述和探讨。1949年美国人香农发表了《秘密体制的通信理论》一文,应用信息论的原理分析了密码学中的一些基本问题。
自19世纪以来,由于电报特别是无线电报的广泛使用,为密码通信和第三者的截收都提供了极为有利的条件。通信保密和侦收破译形成了一条斗争十分激烈的隐蔽战线。
1917年,英国破译了德国外长齐默尔曼的电报,促成了美国对德宣战。1942年,美国从破译日本海军密报中,获悉日军对中途岛地区的作战意图和兵力部署,从而能以劣势兵力击破日本海军的主力,扭转了太平洋地区的战局。在保卫英伦三岛和其他许多著名的历史事件中,密码破译的成功都起到了极其重要的作用,这些事例也从反面说明了密码保密的重要地位和意义。
当今世界各主要国家的政府都十分重视密码工作,有的设立庞大机构,拨出巨额经费,集中数以万计的专家和科技人员,投入大量高速的电子计算机和其他先进设备进行工作。与此同时,各民间企业和学术界也对密码日益重视,不少数学家、计算机学家和其他有关学科的专家也投身于密码学的研究行列,更加速了密码学的发展。
现在密码已经成为单独的学科,从传统意义上来说,密码学是研究如何把信息转换成一种隐蔽的方式并阻止其他人得到它。
密码学是一门跨学科科目,从很多领域衍生而来:它可以被看做是信息理论,却使用了大量的数学领域的工具,众所周知的如数论和有限数学。
原始的信息,也就是需要被密码保护的信息,被称为明文。加密是把原始信息转换成不可读形式,也就是密码的过程。解密是加密的逆过程,从加密过的信息中得到原始信息。cipher是加密和解密时使用的算法。
最早的隐写术只需纸笔,现在称为经典密码学。其两大类别为置换加密法,将字母的顺序重新排列;替换加密法,将一组字母换成其他字母或符号。经典加密法的资讯易受统计的攻破,资料越多,破解就更容易,使用分析频率就是好办法。经典密码学现在仍未消失,经常出现在智力游戏之中。在二十世纪早期,包括转轮机在内的一些机械设备被发明出来用于加密,其中最著名的是用于第二次世界大战的密码机Enigma。这些机器产生的密码相当大地增加了密码分析的难度。比如针对Enigma各种各样的攻击,在付出了相当大的努力后才得以成功。
密码技术是保护信息安全最基础、最核心的手段之一。密码技术已经从外交和军事领域走向社会广大公众,它是结合数学、计算机科学、电子与通信等诸多学科于一身的交叉学科。它不仅具有信息加密功能,而且具有数字签名、身份验证、秘密分存、系统安全等功能。所以使用密码技术不仅可以保证信息的机密性,而且可以保证信息的完整性和可用性,防止信息被篡改、伪造和假冒。这样也就保证了信息的安全。
密码学在现代的意义:
密码学在现代的意义也是非常广的,比如公钥密码技术用于数字签名,认证服务,没有它,大家常用的网上支付系统根本无法存在。还有一些重要的用户登录系统啊,手机通信中的信息加密啊等等,没有办法全都例举。
密码学的应用:
1. 数位签章(Digital Signature):
这是以密码学的方法,根据EDI讯息的内容和发信有该把私钥,任何人都无法产生该签名,因此比手写式的签名安全许多。收信人则以发信人的公钥进行数位签章的验证。
2. 数位信封(Digital Envelope):
这是以密码学的方法,用收信人的公钥对某些机密资料进行加密,收信人收到后再用自己的私钥解密而读取机密资料。除了拥有该私钥的人之外, 任何人即使拿到该加密过的讯息都无法解密,就好像那些资料是用一个牢固的信封装好,除了收信人之外,没有人能拆开该信封。
3. 安全回条:
收信人依据讯息内容计算所得到的回覆资料,再以收信人的私钥进行数位签章后送回发信人,一方面确保收信人收到的讯息内容正确无误, 另一方面也使收信人不能否认已经收到原讯息。
4. 安全认证:
每个人在产生自己的公钥之后,向某一公信的安全认证中心申请注册,由认证中心负责签发凭证(Certificate),以保证个人身份与公钥的对应性与正确性。
对信息进行加密、分析、识别和确认以及对密钥进行管理的技术。密码技术及其研究和应用领域是不断发展的。密码最初只用来保护信息,或者通过破译密码获取情报。1412年,波斯人G.S.卡勒卡尚迪提出利用语言特征和字母频率破译密码。1883年,法国籍荷兰人A.克尔克霍夫斯提出了密码分析的基本假设