密码学,这门古老而又充满现代气息的学科, 一直伴随着人类文明的发展。它不仅是保护信息安全的重要手段,也是推动科技进步的强大动力。让我们一起回顾一下密码学的发展历程。其发展历程基本上可以分为三个阶段:
• 古典密码学时期 ;
• 近代密码学时期;
• 现代密码学时期(1970年至今)。
最早的密码可追溯到公元前的古埃及,人们开始使用特殊的符号和简单的替换方法来隐藏信息。古罗马共和时期的凯撒大帝据称用一种以他命名的密码技术“凯撒密码”与其将军们进行联系 。凯撒密码是一种简单的替换式密码,其原理是将字母按照一定的位数向后移位,这种方法简单易用,在当时发挥了重要的作用。那个年代的密码还包括斯巴达密码盘等技术。这些密码原理很简单,但已经体现了人们对信息保密的朴素需求。古典密码学有其局限性,主要依赖于手工操作和简单的算法,破解难度较低, 一旦密码体制被公开,很容易被破译。在影视作品中,我们常看到地下工作者用密码本的密码传递信息,这些密码本也属于此类技术。
二战期间,恩尼格玛密码机等机械设备的出现,使得密码学在现代战争中发挥了重要作 用 。随着数学和计算机科学的发展,密码学逐渐从一门艺术转变为一门科学。香农在他的论文《通信的数学理论》中, 提出了信息熵的概念,不但开启了一门新学科信息论,也为密码学奠定了坚实的理论基础。而基于信息论的霍夫曼编码 (Huffman Coding),作为一款无损数据压缩算法,本质上也是一种密码。
1970年代,美国国家标准局制定数字加密标准DES(Data Encryption Standard), 这是一种对称密钥加密标准,但由于密钥长度较短(56位), 后来被认为是不安全的。之后的 AES(Advanced Encryption Standard)是目前最为安全的对称加密算法之一,经过公开的竞赛选出,并被广泛应用于各个领域 。1976年,迪菲与赫尔曼(Diffie 、Hellman) 发表开创性的论文,提出公开密钥密码学的概念:一对不同值但数学相关的密钥,公钥(publickey)与私钥(private key)。1978 年,麻省理工学院的罗纳德·李维斯特、阿迪·萨莫尔和伦纳德·阿德曼发明另一个公开密钥系统RSA。直到 1997 年的公开文件中大众才知道,早在 1970 年代早期,英国情报机构政府通信总部的数学家JamesH. Ellis 便已发明非对称密钥密码学,并且Malcolm J. Williamson 与 Clifford Cocks 发明的系统也比 Diffie-Hellman与RSA 更早。但由于这两个公钥系统提供了优良的加密法基础,因而被大量使用。其他公钥系统还有 Cramer-Shoup、El Gamal、以及椭圆曲线密码学等等。历史学者 DavidKahn 这样描述公开密钥密码学:“从文艺复兴的多字符取代法后最革命性的概念。”
在信息技术普及的现在,密码学在电子商务、网络安全、数字签名等领域得到了广泛应用,成为保障信息安全的重要技术 。密码学还在不断发展,目前趋势的发展趋势如下:
• 后量子密码学:随着量子计算机的发展,传统的公钥密码算法面临着被破解的风险。后量子密码学旨在开发能够抵抗量子计算机攻击的密码算法。
• 轻量级密码学:随着物联网等新兴技术的兴起,对轻量级密码算法的需求日益增长。轻量级密码算法具有低功耗、低延迟的特点,适用于资源受限的设备。
• 密码学与人工智能:密码学与人工智能的结合,将为密码学带来新的发展机遇。例如,机器学习可以用于密码分析,而密码学可以保护人工智能系统的安全性。
最后总结一下,密钥加密技术在人类历史上扮演着重要的角色。从早期的简单替换到现代的复杂算法,密钥加密技术不断发展,以应对日益严峻的信息安全挑战。随着科技的进步,密码学也将继续创新,为我们的数字生活提供更强大的安全保障。
华盾信卫之信息安全篇