Dan Boneh的Coursera加密课程：一次性 pad 密钥详解与信息论安全

在Coursera的Crypto课程第二章中，Dan Boneh教授深入探讨了对称加密算法，特别是Streamciphers的概念。Streamciphers是一种加密技术，其中加密和解密过程通常涉及连续的数据流，没有固定的明文结构，这使得它们在实时通信中具有较高的效率。课程中提到了著名的One-Time Pad（OTP，Vernam于1917年提出）作为第一个被认为是"安全"的加密方式。 One-Time Pad的关键特性在于其使用一个与明文等长的随机密钥进行加密。例如，假设明文"msg:0110111"使用密钥"key:1011010"进行加密，结果 ciphertext（CT）为"⊕"运算后的结果。值得注意的是，由于 OTP 密钥的随机性和一次性使用（即不能用于多次加密），即使给出了加密后的消息（c），攻击者也无法仅凭这些信息计算出原始密钥。他们只能推断出密钥的一部分，因为 m ⊕ c = key，并且知道一半的密钥信息（即明文）。 然而，虽然OTP具有极高的安全性，但它的关键限制在于密钥的长度必须与明文相同，这在实际应用中可能难以实现，特别是在需要处理大量数据时。因此，理想的加密算法需要满足一定的安全要求，比如攻击者既无法恢复秘密密钥，也无法完全恢复原始明文。 Shannon提出了信息论安全的概念，这是衡量加密强度的一个重要标准。根据这个理论，理想的安全加密应该使得从已知的加密信息（ciphertext，CT）中无法获取任何关于原始信息（plaintext，PT）的额外信息。这意味着即使攻击者拥有大量的加密样本，也无法通过分析这些样本得出有用的明文信息。 Coursera Crypto课程的第二章介绍了对称加密的基础，特别是One-Time Pad的原理和它在理论上被视为安全的原因。同时，它也强调了信息安全目标，即保护数据的机密性，确保即使面对强大的攻击者，加密系统仍能提供信息论意义上的安全保障。后续章节可能会进一步探讨如何设计和实现更为实用、兼顾效率和安全性的现代加密算法。