密码学基础：保护信息安全的科学

"密码学基础.pdf" 这篇文档涵盖了密码学的基本概念和原理，它是信息安全领域的一个重要分支，主要关注如何保护信息的安全、保密性、完整性和认证性。文档首先介绍了密码学的重要性，尤其是在信息共享、使用、交换和传输中确保信息安全的需求。 1. 密码简介 文档指出，信息不安全的原因在于信息可能在公共环境中存储，通过非保密的媒介交换，以及通过不安全的信道传输。因此，密码学应运而生，它包括密码编码学（研究信息编码以隐藏内容）和密码分析学（研究解密和伪造信息）。 2. 分组密码 分组密码是一种将明文数据分成固定长度的块进行加密的方法。每个块都独立地进行加密，加密过程依赖于特定的密钥。这种方式允许处理大量数据，且通常具有较高的安全性。 3. 公钥密码 公钥密码，也称为非对称加密，是一种使用两个不同的密钥——公钥和私钥——进行加密和解密的机制。公钥可以公开，用于加密数据；而私钥必须保密，用于解密数据。这种技术在数字签名、身份验证和安全通信中起着关键作用。 4. 消息认证 消息认证关注信息的完整性，确保信息在传输过程中未被篡改。这通常通过哈希函数和消息认证码（MAC）实现，有时结合使用公钥和私钥技术。 5. 基本术语 - 明文：未加密的信息。 - 加密：将明文转化为密文的过程。 - 解密：将密文还原为明文的过程。 - 密文：加密后的信息。 - 密钥：控制加密和解密过程的关键信息。 - 加密算法：定义加密和解密规则的数学函数。 - 解密算法：与加密算法相对，用于恢复原始信息。 - 加密密钥和解密密钥：分别用于加密和解密操作的密钥。 6. 加密与解密流程 这个流程说明了明文在加密算法和密钥的作用下转变为密文，然后由解密算法和相应的密钥还原回明文。 7. 加密通信模型 模型展示了发送方和接收方如何在不安全的信道上安全通信，而攻击者无法理解他们的通信内容。这涉及到密钥管理和安全信道的使用。 8. 密码体制 密码体制定义了明文、密文、密钥的集合以及加密和解密函数的关系，保证了正确解密的条件。 9. 密码算法分类 文档提到了密码算法的不同类型，虽然没有进一步展开，但通常包括对称加密（如DES、AES）、非对称加密（如RSA、ECC）和哈希函数（如MD5、SHA系列）等。 这份文档为初学者提供了一个密码学的入门框架，介绍了密码学的核心概念、技术和应用，为进一步学习和理解密码学奠定了基础。