3000字，了解“密码学简史”
我们先看看，什么是密码学？
很长一段历史时期, 密码学的核心是加密体制, 在此阶段, 研究信息的保密和复原保密信息以获取其真实内容的学科称为密码学 (cryptology).
它包括
密码编码学(cryptography) 研究对信息进行编码, 实现隐蔽信息的一门学科.
密码分析学(cryptanalysis) 研究复原保密信息或求解加密算法与密钥的学科.
接下来，我们一起通过下面3000字了解一下密码学简要发展史，
在邮政系统和信息的电气化传输发展以前, 通信主要由秘密信使来完成. 然而信使有被抓获和叛变的可能, 所以, 人们希望他们的通信不能为那些没有获得他们所提供的特殊的解密信息的敌人所理解. 达到这一目的的技术就构成了密码编码学.
因此, 密码编码学是一门使传递的信息只为预定的接收者所理解而不向他人泄露的学科. 这里所说的信息包括文字、语音、图像和数据等一切可用于人们进行思想交流的工具.
密码的出现迫使人们使用这样或那样的方法去揭示使用了密码技术的保密通信的秘密. 当然, 这一过程是在缺乏隐蔽此消息的密码技术的任何细节知识的情况下进行的. 达到这一目的的过程就构成了密码分析学, 有时也称为破译或攻击. 因此, 密码分析学是研究如何获得使用了密码技术的保密通信的真实内容的一门学科. 密码方法的使用和研究起源颇早.
4000多年以前, 人类创造的象形文字就是原始的密码方法. 我国周朝姜太公为军队制定的阴符 (阴书) 就是最初的密码通信方式.
19 世纪末, 无线电的发明使密码学的发展进入一个开始发展的时期. 这一时期密码的主要标志是以手工操作或机械操作实现的, 通常称之为初等密码. 这类密码的编码思想是: 要么错乱明文的顺序, 要么用一个字母去替换另一个明文字母, 要么用一组字母去替换另一组明文字母, 要么对明文信息进行多次代替和置换, 以达到文字加密的目的.
这一阶段始于 20 世纪之初, 一直延续到 20 世 纪 50 年代末. 这些密码广泛应用于第一次世界大战和第二次世界大战.
例如, 第一次世界大战中使用的单表代替密码、多表代替密码、多码代替密码和第二 次世界大战中德军使用的 Enigma(恩格尼玛)、盟军使用的 Hagelin(哈格林) 密码、日军使用的 “蓝密” 和 “紫密” 都是这种类型的密码. 这些密码几乎已全部被破开了. 已经证明只要给予足够数量的已加密的消息, 整个消息可以被解开. 《密码学教程（第二版）》的第 2 章为读者介绍这样的一些密码及其破译方法.
1949年, 香农 (Shannon) 发表了《秘密体制的通信理论》(Communication theory of secrecy systems), 从此密码学发展成为一个专门学科, 密码学的发展也进入一个快速发展的时期.
这一时期的密码的主要标志是以电子技术代替了手工操作和机械操作, 极大地提高了加密和解密的速率, 因此, 通常称之为电子密码.
电子密码包括序列密码 (stream cipher)、分组密码 (block cipher) 和公开密钥密码 (public key cryptosystem).
序列密码将明文划分成字符, 并且用一个随时间变化的函数逐个对每一个字符进行加密. 此函数的时间相关性由序列密码的内部状态决定. 在每个字符被加密以后, 此密码设备依照某种规则改变状态. 因此, 相同的明文字符的两次出现通常将不会变成相同的密文字符.
分组密码将明文划分成固定大小的字块, 并且独立地处理每一个字块. 分组密码是置换密码, 必须具有大容量的字母表以阻止穷举攻击.
1977 年, 美国的数据加密标准 (data encryption standard, DES) 的公布, 使密码的应用进入社会的各个领域, 特别是网络化蓬勃发展的今天, 密码的应用更加显示出广阔的前景.
促成初等密码向电子密码过渡的主要原因有两个:
一是香农发表的划时代论文《秘密体制的通信理论》, 它证明了密码编码学是如何置于坚实的数学基础之上;
二是微电子学的发展促成人们跟随香农的某些思想, 并引入新的思想和方法, 利用电子技术设计了各种类型的电子密码, 并广泛应用于军事、外交、商业等部门.
《密码学教程（第二版）》第 4 章到第 6 章将介绍这些密码的设计思想, 研究这些密码的一些破译方法.
1976 年, Diffie 和 Hellman 发表的革命性论文《密码学新方向》(New directions in cryptography), 突破了传统密码体制使用秘密密钥所带来的密钥管理难题, 使密码的发展进入了一个全新的发展时期. 这一时期的密码的主要标志是加密和解密使用了不同的密钥, 加密密钥可以公开, 解密密钥需要保密. 因此, 通常称之为公开密钥密码.
在这种密码体制中, 理论上可以做到不仅加密算法公开, 而且加密密钥也是公开的. 根据这种体制, 凡是要使用这种密码装置的人都分配给一个加密密钥, 并像电话号码本一样将加密密钥公布于众.
任何人想把 一份消息发给某用户, 只需查阅该用户使用的加密密钥, 并用此加密密钥将消息加密后发给该用户, 而且只有该用户才能解开用此加密密钥加密的消息, 这是因为只有该用户拥有相应的解密密钥.
由于公钥体制下加密密钥是公开的, 所以人们易于采用主动攻击, 例如伪造、篡改消息等.
在通信广泛应用的实践中, 加密不能解决伪造和篡改问题, 为了防止消息被篡改、删除、重放和伪造, 必须使发送的消息具有被验证的能力, 使接收者或第三者能够识别和确认消息的真伪和完整性, 实现这种功能的密码系统称为消息认证系统.
认识到认证是密码的一个新的属性, 自然将之前主要通过口令进行的身份认证纳入密码学的研究范畴, 从而认证系统主要包括数据源的认证和实体的认证, 与公钥密码 (加密) 同时提出的数字签名是实现认证的重 要技术之一.
通信的广泛应用使得原来需要面对面才能完成的任务可以通过信息交流实现, 基于通信的两方或多方应用需要对应的安全保障, 而这些保障是基本密码技术无法实现的, 从而密码协议 (cryptographic protocol) 的研究与应用进入密码学的范畴, 成为密码学的重要内容, 也成为各类应用安全的重要支撑.
从 20 世纪 70 年代开始, 随着信息化的迅猛发展和深入应用, 信息安全日益重要和广泛, 出于保障信息各类安全的需要, 在长期单纯的以保密为目标的加密体制基础上, 各类密码技术纷纷出现, 试图为各类信息安全和各种基于信息系统的应用提供安全保护. 借助相关学科理论和技术的发展, 加上密码学自身理论的不断深化和扩展, 现代密码学成为一门内容丰富、理论深入的综合性学科.
本文节选自《密码学教程（第二版）》（陈少真，王磊，科学出版社）
《密码学教程（第二版）》
陈少真 王磊 主编
书号：9787030686237
定价：79元
出版时间：2022年3月
内容简介：本书第一版获首届全国教材建设奖二等奖、被评为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材, 本次在第一版的基础上全面修订, 系统地讲解了密码学的基本知识, 并对密码学近几年来的最新研究成果作了大量更新介绍. 特别是在 Hash 函数、分组密码体制、公开密钥密码体制和密码学新进展相关章节中, 不仅介绍了经典的密码体制和算法, 还阐述了部分算法的安全性分析, 并进一步介绍了网络安全协议及近几年密码发展的新成果, 如抗量子密码和云计算安全等. 为了使读者更好地掌握密码学知识, 书中讲述了必要的数学背景, 并在附录中提供相关参考资料, 还在每章增加了实践习题及二维码, 扫码可以反复学习密码学重难点微视频, 以便读者进行相关研究和实践, 更好地掌握密码学知识. 本书表达清晰、论证严谨、习题丰富, 并穿插有密码学史上的趣闻轶事, 使学生对密码学理论的实践更加了解, 对密 码学学习产生兴趣.
本书可以作为高等院校信息安全、计算机安全、网络安全、通信安全和应用数学等课程的教材或参考书, 也可供信息安全系统设计开发人员、密码学和信息安全爱好者参考.
本书特点：
系统讲解密码学基本理论
介绍经典密码体制及算法
阐述常见算法安全性分析
涉及领域内最新发展成果
如抗量子密码云计算安全
穿插密码学史上趣闻轶事
配备PPT及重难点微视频
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