计算机三级：信息安全基础技术与原理（2.1密码技术简单梳理）

以下是密码学发展历程的表格归纳：

​发展阶段	​时间范围	​关键节点与标志性技术	​技术突破与核心贡献
​古典密码时期	古代至19世纪	• 公元前17世纪 克里特岛Phaistos圆盘（未知符号加密） • 中国西周“阴符”、北宋五言诗密码 • 1466年 艾伯蒂多表代替密码 • 1883年 克尔克霍夫斯原则	• 手工操作：替换（凯撒密码）与置换（Scytale密码棒） • 安全性依赖算法保密 • 密码理论初步形成
​机械密码时代	20世纪初–1949年	• 1919年 德国Enigma机（多转子加密） • 二战时期 图灵团队“炸弹机”破译系统	• 机械化加密：转轮结构实现复杂代换 • 密码分析转向数学计算 • 密码战影响历史进程
​现代密码学奠基	1949–1976年	• 1949年 香农《保密系统的通信理论》 • 1973年 IBM Lucifer算法 • 1977年 DES标准	• 信息论指导密码设计 • 混淆与扩散原则确立 • 对称加密标准化（56位密钥）
​公钥密码革命	1976年至今	• 1976年 迪菲-赫尔曼公钥思想 • 1977年 RSA算法（大数分解难题） • 2001年 AES/ECC标准化 • NIST后量子密码计划	• 非对称加密与数字签名实现 • 加密强度依赖数学难题（AES-256/ECC-160） • 抗量子密码（格密码等）研发加速
​演进逻辑	—	手工艺术 → 机械辅助 → 数学理论 → 公钥体系 → 量子防御	始终围绕保密与破译的对抗升级，算法复杂度从经验设计到数学证明，密钥管理从单一保密到分层体系

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​2.1 密码学技术详解

1. 基本概念

• 明文（Plaintext）：原始可读数据，如“Hello World”。

• 密文（Ciphertext）：加密后的不可读数据，如“KHOOR ZRUOG”。

• 加密（Encryption）：将明文转为密文的过程，需使用密钥。

• 解密（Decryption）：将密文还原为明文的过程，需使用密钥。

• 密码体制（Cryptosystem）：包含加密算法、解密算法、密钥管理的整套规则。

2. 密码系统组成

1. 明文空间（M）：所有可能的明文集合。

2. 密文空间（C）：所有可能的密文集合。

3. 密钥空间（K）：所有可能的密钥集合。

4. 加密算法（E）：基于密钥将明文转为密文的函数，如 C = E(M, K)。

5. 解密算法（D）：基于密钥将密文还原为明文的函数，如 M = D(C, K)。

​2.1.1 对称密码与非对称密码

1.​对称密钥体制详解

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​1. 基本概念

• ​定义：对称密钥体制（单密钥密码体制）中，发送方和接收方共享同一密钥，加密与解密使用相同密钥。例如，DES、AES等算法均基于此原理。
• ​核心元素：
  • ​加密过程：明文通过加密算法（如AES的字节代换）与密钥结合生成密文，即 c = E(m, k)。
  • ​解密过程：需使用相同密钥还原明文，即 m = D(c, k)。

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​2. 柯克霍夫原则

• ​核心思想：安全性依赖密钥保密而非算法保密。即使算法公开（如AES），只要密钥安全，系统仍可靠。此原则推动密码算法的标准化与广泛审查。
• ​意义：公开算法可避免隐蔽漏洞，例如DES因密钥长度不足被3DES和AES取代。

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​3. 对称密钥的优缺点

​优点	​缺点
​加解密速度快：硬件实现高效（如AES指令集加速）。	​密钥管理复杂：N人通信需N(N-1)/