什么是密码
密码是一种用来混淆的技术，其目的是希望将正常信息转变为无法识别的信息。但这种无法识别的信息部分是可以再加工并恢复的。
加密是一种语言体系到另一种语言体系的变换，整个过程由四个部分组成，信息明文、加密方法、密钥、信息密文，可大致叙述为信息明文通过某种加密方法（输入密钥），产生了数据密文。
举个简单的例子，中英文的相互翻译，其实就可以理解为一种加密方式。假如数据窃取者只懂中文而不懂英文，他就无法从英文数据中获取相关的信息了。
密码学发展历史
古典密码阶段（1949年前）
- 主要是置换密码，即把明文中的字母重新排列，字母本身不变，但其位置改变了；
- 解决的问题：通过加密保证了数据信息的保密性；
- 存在的问题：加密方法和密钥都是保密的，密钥空间较小，信息的安全性主要依赖于对于加解密算法的保密；
对称密码阶段（1949～1975年，进入了现代密码学阶段）
- 对称密钥算法又称单密钥算法，整个加密过程中只使用一个密钥。所谓对称其实就是使用一把密钥加密，使用同一把密钥解密；
- 解决的问题：加密和解密算法无需保密；
- 存在的问题：在不可信信道下的秘钥传输问题，信息的安全性主要依赖于对秘钥的保密；
非对称密码阶段（1976～至今）
- 非对称加密又称为公钥密码；
- 解决的问题：通过产生公钥、私钥，使用公钥加密的数据可以通过私钥解密，因此可以公布公钥；
- 存在的问题：由于算法复杂，其加解密速度并没有对称加密的速度快。信息的安全性主要依赖于产生公私钥的算法和公私钥的位数；
加密算法的评判标准
评判的标准主要可以分为
- 体系结构（算法可以执行的结构和操作、其特性以及如何实现）
- 安全性（是否具有不可分辨性，可以使用已知的攻击模型和攻击策略来检测算法的漏洞和弱点，并评估其抵御不同类型攻击的能力）
- 灵活性（算法是否能够承受根据要求进行的微小修改）
- 可拓展性（取决于某些参数，内存使用率、加密速率、软硬件性能、计算效率）
- 限制（通过利用可用的计算机资源来定义算法的性能）
衡量一个加密算法是否安全
- 计算安全性：是破译一个密码体制于理论计算上所作出的最大努力值。如果算法用现在或者将来的可用资源都不能破译，那么，这个算法被认为是具有计算安全性的。通常可以用三种方式来衡量对算法的计算安全性：
1.1. 数据复杂性（用于攻击算法所需要输入的数据量）
1.2. 时间复杂性（执行某特定的基本步骤所需时间为单元，完成攻击过程所需要的总时间单元数）
1.3. 空间复杂性（以某特定的基本存储空间为单元，完成攻击过程所需要的总存储单元数）
当破译某个密码算法的所需的计算时间或经济的成本，远远超过信息有用的生命周期或者信息本身的价值时，那么该算法的破译，本身也就更加没有意义了。这时也可以粗略地认为该算法具有计算安全性。 - 可证明安全性：算法的安全性，也可被规约为某个经过深入研究的数学难题（如大整数素因子分解、计算离散对数等）。而当一个密码的数学难题被证明求解困难时，该密码算法的体制也会存在破解方面的困难；
- 无条件安全性：即使密码分析者拥有无限的计算资源和密文，都没有足够的信息恢复出明文；最简单的例子就是一次一密的加密算法。此种情形下，密钥流是完全随机的、与明文相同长度的比特串，即使给出无限多的资源仍然不可破。事实上，理论地讲，也有且仅有一次一密的密码本，才是绝对安全、永不可破的。然而，一次一密密码本虽然其具有理论上的绝对安全性，但考虑到密钥传输的代价，它又是不实用的。
一次性密码本
介绍
之所以称之为一次性密码本，是因为加密所用的密钥是一次性的，即密钥只会使用一次，不会出现因为密钥泄漏导致之前的加密内容被破解。
加解密方式
一次性密码本的加密方式非常简单，就是将明文和一串随机的二进制进行XOR运算，其算法步骤如下：
- 将明文编码，即转换为二进制
- 生成和明文二进制位数相同的密钥
- 将明文和密钥的二进制进行XOR操作，生成最后的结果
一次性密码本的解密方式也很简单，可以通过将密文和密钥进行异或即可解密。
为什么无法破译
虽然一次性密码本非常简单，但是其是无法破译的。即使攻击者拥有无穷大的计算能力也无法破译。
因为攻击者是希望通过破解密钥，从而获取原文信息。但如果密钥长度与原文长度相同，攻击者通过暴力破解的话，其在破解过程中所生成的信息量大于等于其破解获得的信息量。因此，破解过程即毫无意义，即符合上述提及的无条件安全性。
缺陷
- 密钥太长：其密钥长度与原文的长度相同。若原文很大，那么相应的密钥也非常大。
- 无法重用密钥：在使用过程中，如需要不停的更换密钥，增加了复杂性。
- 密钥无法配送：在密钥传输过程中，若能机密的传输密钥到目标段，同样能机密的传输原文到目标段，因此加密毫无意义
- 密钥的保存：每次加密都需要换一个密钥，这意味着每一个明文都需要保存一个同样长度的密钥。如果能很好的保存同明文长度的密钥，同样能很好的保存明文，因此也无需加密。
密码学三大原则：扩散、混淆、雪崩效应
- 扩散就是让明文中的每一位影响密文中的许多位，或者说让密文中的每一位受明文中的许多位的影响．这样可以隐蔽明文的统计特性。
- 混淆就是将密文与密钥之间的统计关系变得尽可能复杂，使得对手即使获取了关于密文的一些统计特性，也无法推测密钥。使用复杂的非线性代替变换可以达到比较好的混淆效果，而简单的线性代替变换得到的混淆效果则不理想。
- 雪崩效应（Avalanche effect）指加密算法（尤其是块密码和加密散列函数）的一种理想属性。雪崩效应就是一种不稳定的平衡状态也是加密算法的一种特征，它指明文或密钥的少量变化会引起密文的很大变化。雪崩效应是指当输入发生最微小的改变（例如，反转一个二进制位）时，也会导致输出的剧变（如，输出中一半的二进制位发生反转）。在高品质的块密码中，无论密钥或明文的任何细微变化都应当引起密文的剧烈改变。
