substitution加密

Ⅰ 至今仍未被破譯的五個世界級密碼是什麼

盡管數學、語言學和計算機科學已經相當強大了，但歷史上仍然有來歷千奇百怪的密碼難題至今仍未破解。這里我們精選了五個懸而未解的密碼難題，如果你有幸破譯了其中的任何一個，你都能在密碼學界享有至高的榮譽。
十二宮殺手密碼
1969 年 7 月 31 日，三家報社各自收到了一封密文的三分之一，密文的作者就是大名鼎鼎的十二宮殺手。十二宮殺手要求這三家報社把密文發表在報紙上，否則他將在當周周末再次殺人。三家報社只好照做。
這個密文共有 408 個符號，以後大家都習慣稱它為 408 密文（408-cipher）。408 密文是十二宮殺手的第一封密信。一個星期後，一位教師和他的妻子破解了這篇密文。大衛·芬奇的電影《十二宮殺手》完整地記述了這一事件。
408 密文用的是最簡單的字母替換法，所不同的是一個字母可能對應多個符號。這種加密方法可以很好地防止字頻破解法，因為你可以讓常用的字母對應更多的符號，保證每個符號出現的次數大致相等。不過，破解這樣的密碼也不是完全沒有突破口，「字母 Q 後面一定是 U」等英文特點能提供不少線索。這種一對多的替換加密方法就叫做同音替換法（Homophonic Substitution Cipher）。
同年 11 月 8 日，十二宮殺手又寄出了一篇密文。這篇密文有 340 個字元，被稱作 340 密文。與 408 密文不同的是，雖然大家都相信 340 密文同樣使用的是同音替換加密，但直到現在 340 密文也沒有解開。

CIA 的雕塑密碼
1990 年，美國藝術家吉姆·桑伯恩（Jim Sanborn）花費 25 萬美元，創作了一個刻滿密碼的雕塑作品——Kryptos。這個雕塑作品現在坐落於弗吉尼亞 CIA 的廣場內。丹·布朗的懸疑小說《失落的符號》里提到了這個雕塑密碼，無疑讓這個密碼再度名聲大噪。

位於 CIA 的雕塑密碼。
整個密碼分為四個部分。前三個部分已被破譯，其中第一、二部分是多表替換密碼（polyalphabetic substitution），第三部分是置換密碼（transposition cipher）。盡管 2010 年 11 月桑伯恩本人給出了一點提示，但目前第四部分仍然沒有被解決。
第四部分的密文全文如下：

D'Agapeyeff 密碼
1939 年，地圖學專家 Alexander D'Agapeyeff 出版了一本名為 Codes and Ciphers 的密碼學普及讀物。在文章末尾的「難題挑戰」部分，D'Agapeyeff 自己編寫了一段很難的密碼，目前還沒有人破解出來。不過，後來 D'Agapeyeff 本人居然把加密過程給忘了，於是這段密碼就變成了一個永久的謎。
密碼全文如下：
75628 28591 62916 48164 91748 58464 74748 28483 81638 1817474826 26475 83828 49175 74658 37575 75936 36565 81638 1758575756 46282 92857 46382 75748 38165 81848 56485 64858 5638272628 36281 81728 16463 75828 16483 63828 58163 63630 4748191918 46385 84656 48565 62946 26285 91859 17491 72756 4657571658 36264 74818 28462 82649 18193 65626 48484 91838 5749181657 27483 83858 28364 62726 26562 83759 27263 82827 2728382858 47582 81837 28462 82837 58164 75748 58162 92000
比爾密碼
夢想自己能得到一張藏寶地圖，上演一段破譯密碼探尋寶藏的傳奇故事？你的機會來了。據說，在 1820 年，一個叫做托馬斯·傑斐遜·比爾（Thomas Jefferson Beale）的人在弗吉尼亞貝德福縣的某個地方埋藏了大量的寶藏，隨後把裝有三封密信的盒子交給了一個名叫羅伯特·莫里斯（Robert Morriss）的旅店老闆代為保管，之後就永久地消失了。莫里斯死前把盒子里的三份密文交給了他的朋友。這位朋友把這段故事連同密碼全文一道印成了小冊子，寶藏之謎就這樣流傳了下來。

1885 年出現的一本小冊子。上述所有故事都出自這本小冊子里，其真實性不得而知。
利用《獨立宣言》作為密鑰，可以破解出第二份密碼。第二份密碼中詳細記錄了所藏寶藏的數量，現在看來至少值 6500 萬美金。這份密文中還說到，寶藏的埋藏地點詳細地記在了第一份密碼內，而第三份密碼里則記錄著寶藏的原主人。雖然各方神聖都把五花八門的手段試了個遍，但到目前為止，剩下的兩份密碼都還沒被破解。不過，也有一些人對整個故事進行了理性的分析，認為比爾密碼不過是一場騙局。
比爾密碼第一部分的全文：
71,194,38,1701,89,76,11,83,1629,48,94,63,132,16,111,95,84,341975,14,40,64,27,81,139,213,63,90,1120,8,15,3,126,2018,40,74758,485,604,230,436,664,582,150,251,284,308,231,124,211,486,225401,370,11,101,305,139,189,17,33,88,208,193,145,1,94,73,416918,263,28,500,538,356,117,136,219,27,176,130,10,460,25,485,18436,65,84,200,283,118,320,138,36,416,280,15,71,224,961,44,16,40139,88,61,304,12,21,24,283,134,92,63,246,486,682,7,219,184,360,78018,64,463,474,131,160,79,73,440,95,18,64,581,34,69,128,367,460,1781,12,103,820,62,110,97,103,862,70,60,1317,471,540,208,121,890346,36,150,59,568,614,13,120,63,219,812,2160,1780,99,35,18,21,136872,15,28,170,88,4,30,44,112,18,147,436,195,320,37,122,113,6,1408,120,305,42,58,461,44,106,301,13,408,680,93,86,116,530,82,568,9102,38,416,89,71,216,728,965,818,2,38,121,195,14,326,148,234,1855,131,234,361,824,5,81,623,48,961,19,26,33,10,1101,365,92,88,181275,346,201,206,86,36,219,324,829,840,64,326,19,48,122,85,216,284919,861,326,985,233,64,68,232,431,960,50,29,81,216,321,603,14,61281,360,36,51,62,194,78,60,200,314,676,112,4,28,18,61,136,247,819921,1060,464,895,10,6,66,119,38,41,49,602,423,962,302,294,875,7814,23,111,109,62,31,501,823,216,280,34,24,150,1000,162,286,19,2117,340,19,242,31,86,234,140,607,115,33,191,67,104,86,52,88,16,80121,67,95,122,216,548,96,11,201,77,364,218,65,667,890,236,154,21110,98,34,119,56,216,119,71,218,1164,1496,1817,51,39,210,36,3,19540,232,22,141,617,84,290,80,46,207,411,150,29,38,46,172,85,19439,261,543,897,624,18,212,416,127,931,19,4,63,96,12,101,418,16,140230,460,538,19,27,88,612,1431,90,716,275,74,83,11,426,89,72,841300,1706,814,221,132,40,102,34,868,975,1101,84,16,79,23,16,81,122324,403,912,227,936,447,55,86,34,43,212,107,96,314,264,1065,323428,601,203,124,95,216,814,2906,654,820,2,301,112,176,213,71,87,96202,35,10,2,41,17,84,221,736,820,214,11,60,760
Dorabella 密碼
1897 年，英國作曲家愛德華·艾爾加（Edward Elgar）給摯友多拉小姐（Miss Dora Penny）留下了一封信。這封信上寫著 87 個歪歪扭扭的符號，裡面明顯藏著艾爾加想對多拉小姐說的話。多拉本人一直沒能讀懂這封信。1937 年，多拉出版了自己的回憶錄，將這份密碼公之於眾。這個密碼直到現在仍未被破解。

Ⅱ 什麼是置換加密技術

加密技術包括兩個元素：演算法和密鑰。演算法是將普通的文本（或者可以理解的信息）與一串數字（密鑰）的結合，產生不可理解的密文毀殲的步驟，密鑰是用來對數據進行編碼和解碼的一纖枯沖種演算法。在安全保密中，可通過適當的密鑰加密技術和管理機制來保證網路的信息通訊安全。

密鑰加密技術的密碼體制分為對稱密鑰體制和非對稱密鑰體制兩種。相應地，對數據加密的技術分為兩類，即對稱加密（私人密鑰加密）和非對稱加密（公開密鑰加密）。對稱加密以數據加密標准（DES，Data Encryption Standard）演算法為典型代表，

非對稱加密通常以RSA（Rivest Shamir Adleman）演算法為代表。對稱加密的加密密鑰和解密密鑰相同，而非對稱加密的加密密鑰和解密密鑰不同，加密密鑰可以公開而解密密鑰需要保密。

(2)substitution加密擴展閱讀：

數據傳輸加密技術的目的是對傳輸中的數據流加密，通常有線路加密與端—端加密兩種。線路加密側重在線路上而不考慮信源與信宿。

是對保密信息通過各線路採用不同的加密密鑰提供安全保護。端—端加密指信息由發送端自動加密，並且由TCP/IP進行數據包封裝，然後作為不可閱讀和不可識別的數據穿過互聯網，當這些信息到達目的地，將被自動重組、解密，而成為可讀的數據。

數敗告據存儲加密技術的目的是防止在存儲環節上的數據失密，數據存儲加密技術可分為密文存儲和存取控制兩種。前者一般是通過加密演算法轉換、附加密碼、加密模塊等方法實現；後者則是對用戶資格、許可權加以審查和限制，防止非法用戶存取數據或合法用戶越權存取數據。

Ⅲ 密碼學的歷史

在公元前，秘密書信已用於戰爭之中。西洋「史學之父」希羅多德（Herodotus）的《歷史》（The Histories）當中記載了一些最早的秘密書信故事。公元前5世紀，希臘城邦為對抗奴役和侵略，與波斯發生多次沖突和戰爭。

於公元前480年，波斯秘密集結了強大的軍隊，准備對雅典（Athens）和斯巴達（Sparta）發動一次突襲。希臘人狄馬拉圖斯在波斯的蘇薩城裡看到了這次集結，便利用了一層蠟把木板上的字遮蓋住，送往並告知了希臘人波斯的圖謀。最後，波斯海軍覆沒於雅典附近的沙拉米斯灣（Salamis Bay）。

由於古時多數人並不識字，最早的秘密書寫的形式只用到紙筆或等同物品，隨著識字率提高，就開始需要真正的密碼學了。最古典的兩個加密技巧是：

1、置換（Transposition cipher）：將字母順序重新排列，例如『help me』變成『ehpl em』。

2、替代（substitution cipher）：有系統地將一組字母換成其他字母或符號，例如『fly at once』變成『gmz bu podf』（每個字母用下一個字母取代）。

(3)substitution加密擴展閱讀：

進行明密變換的法則，稱為密碼的體制。指示這種變換的參數，稱為密鑰。它們是密碼編制的重要組成部分。密碼體制的基本類型可以分為四種：

1、錯亂——按照規定的圖形和線路，改變明文字母或數碼等的位置成為密文；

2、代替——用一個或多個代替表將明文字母或數碼等代替為密文；

3、密本——用預先編定的字母或數字密碼組，代替一定的片語單詞等變明文為密文；

4、加亂——用有限元素組成的一串序列作為亂數，按規定的演算法，同明文序列相結合變成密文。

以上四種密碼體制，既可單獨使用，也可混合使用 ，以編制出各種復雜度很高的實用密碼。

Ⅳ 密碼學基礎

​ 密碼學是研究如何保護信息安全性的一門科學，涉及數學、物理、計算機、資訊理論、編碼學、通訊技術等學科，已經在生活中得到廣泛應用。

​ 密碼學組成分支分為編碼學和密碼分析學。密碼編碼學主要研究對信息進行編碼，實現信息的隱蔽。密碼分析學主要研究加密消息的破譯或消息的偽造。二者相互獨立，又相互依存，在矛盾與斗爭中發展，對立統一。

​ 密碼學的發展歷史大致可劃分為三個階段：

機密性

僅有發送方和指定的接收方能夠理解傳輸的報文內容。竊聽者可以截取到加密了的報文，但不能還原出原來的信息，即不能得到報文內容。

鑒別

發送方和接收方都應該能證實通信過程所涉及的另一方， 通信的另一方確實具有他們所聲稱的身份。即第三者不能冒充跟你通信的對方，能對對方的身份進行鑒別。

報文完整性

即使發送方和接收方可以互相鑒別對方，但他們還需要確保其通信的內容在傳輸過程中未被改變。

不可否認性

如果人們收到通信對方的報文後，還要證實報文確實來自所宣稱的發送方，發送方也不能在發送報文以後否認自己發送過報文。

​ 密碼體制是一個使通信雙方能進行秘密通信的協議。密碼體制由五要素組成，P（Plaintext明文集合），C（Ciphertext密文集合），K（Key密鑰集合），E（Encryption加密演算法），D（Decryption解密演算法），且滿足如下特性： 

<script type="math/tex; mode=display" id="MathJax-Element-1"> p ∈ P </script>

<script type="math/tex; mode=display" id="MathJax-Element-2"> c ∈ C </script>

<script type="math/tex; mode=display" id="MathJax-Element-3"> k1 ∈ K， k2 ∈ K </script>

<script type="math/tex; mode=display" id="MathJax-Element-6"> E_{k1}(p) = c，D_{k2}(c) = p </script>

​ 無論是用手工或機械完成的古典密碼體制，還是採用計算機軟體方式或電子電路的硬體方式完成的現代密碼體制，其加解密基本原理都是一致的。都是基於對明文信息的替代或置換，或者是通過兩者的結合運用完成的。

​ 替代（substitution cipher）：有系統地將一組字母換成其他字母或符號;

​ 例如『help me』變成『ifmq nf』（每個字母用下一個字母取代）。

​ 置換（Transposition cipher）：不改變字母，將字母順序重新排列；

​ 例如『help me』變成『ehpl em』（兩兩調換位置）。

​ 密碼分析者通常利用以下幾種方法對密碼體制進行攻擊：

​ 已知明文分析法： 

知道一部分明文和其對應的密文，分析發現秘鑰。

​ 選定明文分析法： 

設法讓對手加密自己選定的一段明文，並獲得對應的密文，在此基礎上分析發現密鑰。

​ 差別比較分析法: 

設法讓對方加密一組差別細微的明文，通過比較他們加密後的結果來分析秘鑰。

​ 無條件安全： 

無論破譯者的計算能力有多強，無論截獲多少密文，都無法破譯明文。

​ 計算上安全：

​ 破譯的代價超出信息本身的價值，破譯所需的時間超出信息的有效期。

​ 任何密碼系統的應用都需要在安全性和運行效率之間做出平衡，密碼演算法只要達到計算安全要求就具備了實用條件，並不需要實現理論上的絕對安全。1945年美國數學家克勞德·E·香農在其發布的《密碼學的數學原理》中，嚴謹地證明了一次性密碼本或者稱為「弗納姆密碼」（Vernam）具有無條件安全性。但這種絕對安全的加密方式在實際操作中需要消耗大量資源，不具備大規模使用的可行性。事實上，當前得到廣泛應用的密碼系統都只具有計算安全性。

​ 一個好的密碼體制應該滿足以下兩個條件：

在已知明文和密鑰的情況下，根據加密演算法計算密文是容易的；在已知密文和解密密鑰的情況下，計算明文是容易的。

在不知道解密密鑰的情況下，無法從密文計算出明文，或者從密文計算出明文的代價超出了信息本身的價值。

常見的密碼演算法包括:

​ 對稱密碼體制也稱單鑰或私鑰密碼體制，其加密密鑰和解密密鑰相同，或實質上等同， 即從一個易於推出另一個。

​ 優點：保密性高，加密速度快，適合加密大量數據，易於通過硬體實現； 

缺點：秘鑰必須通過安全可靠的途徑傳輸，秘鑰的分發是保證安全的關鍵因素；

​ 常見對稱密碼演算法：DES (密鑰長度=56位)、3DES( 三個不同的密鑰，每個長度56位)、AES(密鑰長度128/192/256可選)、IDEA(密鑰長度128位)、RC5(密鑰長度可變)。

​ 根據加密方式的不同，對稱密碼又可以分為分組密碼和序列密碼。

​ 將明文分為固定長度的組，用同一秘鑰和演算法對每一塊加密，輸出也是固定長度的密文，解密過程也一樣。

​ 又稱為流密碼，每次加密一位或一位元組的明文，通過偽隨機數發生器產生性能優良的偽隨機序列（密鑰流），用該序列加密明文消息序列，得到密文序列，解密過程也一樣。

​ 非對稱密碼體制又稱雙鑰或公鑰密碼體制，其加密密鑰和解密密鑰不同，從一個很難推出另一個。其中的加密密鑰可以公開，稱為公開密鑰，簡稱公鑰；解密密鑰必須保密，稱為私有密鑰，簡稱私鑰。

​ 優點：密鑰交換可通過公開信道進行，無需保密。既可用於加密也可用於簽名。 

缺點：加密速度不如對稱密碼，不適合大量數據加密，加密操作難以通過硬體實現。

​ 非對稱密碼體制不但賦予了通信的保密性，還提供了消息的認證性，無需實現交換秘鑰就可通過不安全信道安全地傳遞信息，簡化了密鑰管理的工作量，適應了通信網的需要，為保密學技術應用於商業領域開辟了廣闊的前景。

​ 常見的非對稱密碼演算法：RSA(基於大整數質因子分解難題)、ECC(基於橢圓曲線離散對數難題)。

對非對稱密碼的誤解 

非對稱密碼比對稱密碼更安全？ 

任何一種演算法的安全都依賴於秘鑰的長度、破譯密碼的工作量，從抗分析的角度看，沒有哪一方更優越；

​ 非對稱密碼使對稱密碼成為過時技術？ 

公鑰演算法很慢，一般用於密鑰管理和數字簽名，對稱密碼將長期存在，實際工程中採用對稱密碼與非對稱密碼相結合。

​ 哈希函數將任意長的消息映射為一個固定長度的散列值，也稱消息摘要。消息摘要可以作為認證符，完成消息認證。 

哈希是單向函數，從消息摘要來推理原消息是極為困難的。哈希函數的安全性是由發生碰撞的概率決定的。如果攻擊者能輕易構造出兩個不同的消息具有相同的消息摘要，那麼這樣的哈希函數是不可靠的。

​ 常見的哈希函數有：MD5，SHA1，HMAC。

​ 數字簽名是公鑰密碼的典型應用，可以提供和現實中親筆簽名相似的效果，在技術上和法律上都有保證。是網路環境中提供消息完整性，確認身份，保證消息來源（抗抵賴性）的重要技術。

​ 數字簽名與驗證過程：

​ 發送方用哈希函數從報文文本中生成一個128位的散列值（或報文摘要），發送方用自己的私鑰對這個散列值進行加密來形成自己的數字簽名。然後，這個數字簽名將作為報文的附件和報文一起發送給接收方。接收方收到報文後，用同樣的哈希函數從原始報文中計算出散列值（或報文摘要），接著再用發送方的公鑰來對報文附加的數字簽名進行解密得出另一個散列值，如果兩個散列值相同，那麼接收方就能確認該數字簽名是發送方的。通過數字簽名能夠實現消息的完整性和不可抵賴性。 

​ 在網路安全中，密鑰的地位舉足輕重

。如何安全可靠、迅速高效地分配密鑰、管理密鑰一直是密碼學領域中的重要問題。

​ 密鑰生成可以通過在線或離線的交互協商方式實現，如密碼協議等 。密鑰長度應該足夠長。一般來說，密鑰長度越大，對應的密鑰空間就越大，攻擊者使用窮舉猜測密碼的難度就越大。選擇密鑰時，應該避免選擇弱密鑰，大部分密鑰生成演算法採用隨機過程或偽隨機過程生成密鑰。

​ 採用對稱加密演算法進行保密通信，需要共享同一密鑰。通常是系統中的一個成員先選擇一個秘密密鑰，然後將它傳送另一個成員或別的成員。X9.17標准描述了兩種密鑰：密鑰加密密鑰和數據密鑰。密鑰加密密鑰加密其它需要分發的密鑰；而數據密鑰只對信息流進行加密。密鑰加密密鑰一般通過手工分發。為增強保密性，也可以將密鑰分成許多不同的部分然後用不同的信道發送出去。

​ 密鑰附著一些檢錯和糾錯位來傳輸，當密鑰在傳輸中發生錯誤時，能很容易地被檢查出來，並且如果需要，密鑰可被重傳。接收端也可以驗證接收的密鑰是否正確。發送方用密鑰加密一個常量，然後把密文的前2-4位元組與密鑰一起發送。在接收端，做同樣的工作，如果接收端解密後的常數能與發端常數匹配，則傳輸無錯。

​ 當密鑰需要頻繁的改變時，頻繁進行新的密鑰分發的確是困難的事，一種更容易的解決辦法是從舊的密鑰中產生新的密鑰，有時稱為密鑰更新。可以使用單向函數進行更新密鑰。如果雙方共享同一密鑰，並用同一個單向函數進行操作，就會得到相同的結果。

​ 密鑰可以存儲在腦子、磁條卡、智能卡中。也可以把密鑰平分成兩部分，一半存入終端一半存入ROM密鑰。還可採用類似於密鑰加密密鑰的方法對難以記憶的密鑰進行加密保存。

​ 密鑰的備份可以採用密鑰託管、秘密分割、秘密共享等方式。

​ 密鑰託管：

​ 密鑰託管要求所有用戶將自己的密鑰交給密鑰託管中心，由密鑰託管中心備份保管密鑰（如鎖在某個地方的保險櫃里或用主密鑰對它們進行加密保存），一旦用戶的密鑰丟失（如用戶遺忘了密鑰或用戶意外死亡），按照一定的規章制度，可從密鑰託管中心索取該用戶的密鑰。另一個備份方案是用智能卡作為臨時密鑰託管。如Alice把密鑰存入智能卡，當Alice不在時就把它交給Bob，Bob可以利用該卡進行Alice的工作，當Alice回來後，Bob交還該卡，由於密鑰存放在卡中，所以Bob不知道密鑰是什麼。

​ 秘密分割：

​ 秘密分割把秘密分割成許多碎片，每一片本身並不代表什麼，但把這些碎片放到一塊，秘密就會重現出來。

​ 秘密共享：

​ 將密鑰K分成n塊，每部分叫做它的「影子」，知道任意m個或更多的塊就能夠計算出密鑰K，知道任意m-1個或更少的塊都不能夠計算出密鑰K。秘密共享解決了兩個問題：一是若密鑰偶然或有意地被暴露，整個系統就易受攻擊；二是若密鑰丟失或損壞，系統中的所有信息就不能用了。

​ 加密密鑰不能無限期使用，有以下有幾個原因：密鑰使用時間越長，它泄露的機會就越大；如果密鑰已泄露，那麼密鑰使用越久，損失就越大；密鑰使用越久，人們花費精力破譯它的誘惑力就越大——甚至採用窮舉攻擊法。

​ 不同密鑰應有不同有效期。數據密鑰的有效期主要依賴數據的價值和給定時間里加密數據的數量。價值與數據傳送率越大所用的密鑰更換越頻繁。如密鑰加密密鑰無需頻繁更換，因為它們只是偶爾地用作密鑰交換，密鑰加密密鑰要麼被記憶下來，要麼保存在一個安全地點，丟失該密鑰意味著丟失所有的文件加密密鑰。

​ 公開密鑰密碼應用中的私鑰的有效期是根據應用的不同而變化的。用作數字簽名和身份識別的私鑰必須持續數年（甚至終身），用作拋擲硬幣協議的私鑰在協議完成之後就應該立即銷毀。即使期望密鑰的安全性持續終身，兩年更換一次密鑰也是要考慮的。舊密鑰仍需保密，以防用戶需要驗證從前的簽名。但是新密鑰將用作新文件簽名，以減少密碼分析者所能攻擊的簽名文件數目。

​ 如果密鑰必須替換，舊鑰就必須銷毀，密鑰必須物理地銷毀。

​ PKI是一個利用公鑰加密技術為密鑰和證書的管理，所設計的組件、功能子系統、操作規程等的集合，它的主要任務是管理密鑰和證書，為網路用戶建立安全通信信任機制。

​ 數字證書是一個包含用戶身份信息、公鑰信息、證書認證中心(CA)數字簽名的文件。

​ 作用：數字證書是各類終端實體和最終用戶在網上進行信息交流及商業活動的身份證明，在電子交易的各個緩解，交易的各方都需要驗證對方數字證書的有效性，從而解決相互間的信任問題。

​ CA全稱Certificate Authentication，是具備權威性的數字證書申請及簽發機構。

​ CA作為PKI的核心部分，主要由注冊伺服器組、證書申請受理和審核機構、認證中心伺服器三者組成。

​ 注冊伺服器：通過 Web Server 建立的站點，可為客戶提供24×7 不間斷的服務。客戶在網上提出證書申請和填寫相應的證書申請表。

​ 證書申請受理和審核機構：負責證書的申請和審核。

認證中心伺服器：是數字證書生成、發放的運行實體，同時提供發放證書的管理、證書廢止列表（CRL）的生成和處理等服務。

​ 通過CA可以實現以下功能：

​ 1. 接收驗證最終用戶數字證書的申請； 

2. 確定是否接受最終用戶數字證書的申請和審批； 

3. 向申請者頒發、拒絕頒發數字證書； 

4. 接收、處理最終用戶數字證書的更新； 

5. 接受最終用戶數字證書的查詢、撤銷； 

6. 產生和發布CRL（證書廢止列表）； 

7. 數字證書的歸檔； 

8. 密鑰歸檔； 

9. 歷史數據歸檔；

五、量子密碼

5.1 量子計算

​ 由於量子計算技術取得了出人意料的快速發展，大量僅能抵禦經典計算機暴力破解的密碼演算法面臨被提前淘汰的困境 。

​ 非對稱密碼系統有效解決了對稱密碼面臨的安全密鑰交換問題，因而廣泛應用於公鑰基礎設施、數字簽名、聯合授權、公共信道密鑰交換、安全電子郵件、虛擬專用網以及安全套接層等大量網路通信活動之中。不幸的是，隨著量子計算的發展，包括RSA密碼、ECC密碼以及DH密鑰交換技術等非對稱密碼演算法已經從理論上被證明徹底喪失了安全性。相對於對稱密碼系統還可以採取升級措施應對量子威脅，非對稱密碼系統必須採取全新方法進行重建 。

5.2 量子密碼

​ 量子密碼是以量子力學和密碼學為基礎，利用量子物理學中的原理實現密碼體制的一種新型密碼體制，與當前大多使用的經典密碼體制不一樣的是，量子密碼利用信息載體的物理屬性實現。目前量子密碼用於承載信息的載體包括光子、壓縮態光信號、相干態光信號等。

​ 由於量子密碼體制的理論基礎是量子物理定理，而物理定理是物理學家經過多年的研究與論證得出的結論，有可靠的理論依據，且不論在何時都是不會改變的，因此，理論上，依賴於這些物理定理的量子密碼也是不可攻破的，量子密碼體制是一種無條件安全的密碼體制。

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Ⅳ 詳解加密技術概念、加密方法以及應用

隨著網路技術的發展，網路安全也就成為當今網路 社會 的焦點中的焦點，幾乎沒有人不在談論網路上的安全問題，病毒、黑客程序、郵件炸彈、遠程偵聽等這一切都無不讓人膽戰心驚。病毒、黑客的猖獗使身處今日網路 社會 的人們感覺到談網色變，無所適從。
但我們必需清楚地認識到，這一切一切的安全問題我們不可一下全部找到解決方案，況且有的是根本無法找到徹底的解決方案，如病毒程序，因為任何反病毒程序都只能在新病毒發現之後才能開發出來，目前還沒有哪能一家反病毒軟體開發商敢承諾他們的軟體能查殺所有已知的和未知的病毒，所以我們不能有等網路安全了再上網的念頭，因為或許網路不能有這么一日，就象「矛」與「盾」，網路與病毒、黑客永遠是一對共存體。
現代的電腦加密技術就是適應了網路安全的需要而應運產生的，它為我們進行一般的電子商務活動提供了安全保障，如在網路中進行文件傳輸、電子郵件往來和進行合同文本的簽署等。其實加密技術也不是什麼新生事物，只不過應用在當今電子商務、電腦網路中還是近幾年的 歷史 。下面我們就詳細介紹一下加密技術的方方面面，希望能為那些對加密技術還一知半解的朋友提供一個詳細了解的機會！
一、加密的由來
加密作為保障數據安全的一種方式，它不是現在才有的，它產生的 歷史 相當久遠，它是起源於要追溯於公元前2000年（幾個世紀了），雖然它不是現在我們所講的加密技術（甚至不叫加密），但作為一種加密的概念，確實早在幾個世紀前就誕生了。當時埃及人是最先使用特別的象形文字作為信息編碼的，隨著時間推移，巴比倫、美索不達米亞和希臘文明都開始使用一些方法來保護他們的書面信息。
近期加密技術主要應用於軍事領域，如美國獨立戰爭、美國內戰和兩次世界大戰。最廣為人知的編碼機器是German Enigma機，在第二次世界大戰中德國人利用它創建了加密信息。此後，由於Alan Turing和Ultra計劃以及其他人的努力，終於對德國人的密碼進行了破解。當初，計算機的研究就是為了破解德國人的密碼，人們並沒有想到計算機給今天帶來的信息革命。隨著計算機的發展，運算能力的增強，過去的密碼都變得十分簡單了，於是人們又不斷地研究出了新的數據加密方式，如利用ROSA演算法產生的私鑰和公鑰就是在這個基礎上產生的。
二、加密的概念
數據加密的基本過程就是對原來為明文的文件或數據按某種演算法進行處理，使其成為不可讀的一段代碼，通常稱為「密文」，使其只能在輸入相應的密鑰之後才能顯示出本來內容，通過這樣的途徑來達到保護數據不被非法人竊取、閱讀的目的。該過程的逆過程為解密，即將該編碼信息轉化為其原來數據的過程。
三、加密的理由
當今網路 社會 選擇加密已是我們別無選擇，其一是我們知道在互聯網上進行文件傳輸、電子郵件商務往來存在許多不安全因素，特別是對於一些大公司和一些機密文件在網路上傳輸。而且這種不安全性是互聯網存在基礎——TCP/IP協議所固有的，包括一些基於TCP/IP的服務；另一方面，互聯網給眾多的商家帶來了無限的商機，互聯網把全世界連在了一起，走向互聯網就意味著走向了世界，這對於無數商家無疑是夢寐以求的好事，特別是對於中小企業。為了解決這一對矛盾、為了能在安全的基礎上大開這通向世界之門，我們只好選擇了數據加密和基於加密技術的數字簽名。
加密在網路上的作用就是防止有用或私有化信息在網路上被攔截和竊取。一個簡單的例子就是密碼的傳輸，計算機密碼極為重要，許多安全防護體系是基於密碼的，密碼的泄露在某種意義上來講意味著其安全體系的全面崩潰。
通過網路進行登錄時，所鍵入的密碼以明文的形式被傳輸到伺服器，而網路上的竊聽是一件極為容易的事情，所以很有可能黑客會竊取得用戶的密碼，如果用戶是Root用戶或Administrator用戶，那後果將是極為嚴重的。
還有如果你公司在進行著某個招標項目的投標工作，工作人員通過電子郵件的方式把他們單位的標書發給招標單位，如果此時有另一位競爭對手從網路上竊取到你公司的標書，從中知道你公司投標的標的，那後果將是怎樣，相信不用多說聰明的你也明白。
這樣的例子實在是太多了，解決上述難題的方案就是加密，加密後的口令即使被黑客獲得也是不可讀的，加密後的標書沒有收件人的私鑰也就無法解開，標書成為一大堆無任何實際意義的亂碼。總之無論是單位還是個人在某種意義上來說加密也成為當今網路 社會 進行文件或郵件安全傳輸的時代象徵！
數字簽名就是基於加密技術的，它的作用就是用來確定用戶是否是真實的。應用最多的還是電子郵件，如當用戶收到一封電子郵件時，郵件上面標有發信人的姓名和信箱地址，很多人可能會簡單地認為發信人就是信上說明的那個人，但實際上偽造一封電子郵件對於一個通常人來說是極為容易的事。在這種情況下，就要用到加密技術基礎上的數字簽名，用它來確認發信人身份的真實性。
類似數字簽名技術的還有一種身份認證技術，有些站點提供入站FTP和WWW服務，當然用戶通常接觸的這類服務是匿名服務，用戶的權力要受到限制，但也有的這類服務不是匿名的，如某公司為了信息交流提供用戶的合作夥伴非匿名的FTP服務，或開發小組把他們的Web網頁上載到用戶的WWW伺服器上，現在的問題就是，用戶如何確定正在訪問用戶的伺服器的人就是用戶認為的那個人，身份認證技術就是一個好的解決方案。
在這里需要強調一點的就是，文件加密其實不只用於電子郵件或網路上的文件傳輸，其實也可應用靜態的文件保護，如PIP軟體就可以對磁碟、硬碟中的文件或文件夾進行加密，以防他人竊取其中的信息。
四、兩種加密方法
加密技術通常分為兩大類：「對稱式」和「非對稱式」。
對稱式加密就是加密和解密使用同一個密鑰，通常稱之為「Session Key 」這種加密技術目前被廣泛採用，如美國政府所採用的DES加密標准就是一種典型的「對稱式」加密法，它的Session Key長度為56Bits。
非對稱式加密就是加密和解密所使用的不是同一個密鑰，通常有兩個密鑰，稱為「公鑰」和「私鑰」，它們兩個必需配對使用，否則不能打開加密文件。這里的「公鑰」是指可以對外公布的，「私鑰」則不能，只能由持有人一個人知道。它的優越性就在這里，因為對稱式的加密方法如果是在網路上傳輸加密文件就很難把密鑰告訴對方，不管用什麼方法都有可能被別竊聽到。而非對稱式的加密方法有兩個密鑰，且其中的「公鑰」是可以公開的，也就不怕別人知道，收件人解密時只要用自己的私鑰即可以，這樣就很好地避免了密鑰的傳輸安全性問題。
五、加密技術中的摘要函數（MAD、MAD和MAD）
摘要是一種防止改動的方法，其中用到的函數叫摘要函數。這些函數的輸入可以是任意大小的消息，而輸出是一個固定長度的摘要。摘要有這樣一個性質，如果改變了輸入消息中的任何東西，甚至只有一位，輸出的摘要將會發生不可預測的改變，也就是說輸入消息的每一位對輸出摘要都有影響。總之，摘要演算法從給定的文本塊中產生一個數字簽名（fingerprint或message digest），數字簽名可以用於防止有人從一個簽名上獲取文本信息或改變文本信息內容和進行身份認證。摘要演算法的數字簽名原理在很多加密演算法中都被使用，如SO/KEY和PIP（pretty good privacy）。
現在流行的摘要函數有MAD和MAD，但要記住客戶機和伺服器必須使用相同的演算法，無論是MAD還是MAD，MAD客戶機不能和MAD伺服器交互。
MAD摘要演算法的設計是出於利用32位RISC結構來最大其吞吐量，而不需要大量的替換表（substitution table）來考慮的。
MAD演算法是以消息給予的長度作為輸入，產生一個128位的"指紋"或"消息化"。要產生兩個具有相同消息化的文字塊或者產生任何具有預先給定"指紋"的消息，都被認為在計算上是不可能的。
MAD摘要演算法是個數據認證標准。MAD的設計思想是要找出速度更快，比MAD更安全的一種演算法，MAD的設計者通過使MAD在計算上慢下來，以及對這些計算做了一些基礎性的改動來解決安全性這一問題，是MAD演算法的一個擴展。
六、密鑰的管理
密鑰既然要求保密，這就涉及到密鑰的管理問題，管理不好，密鑰同樣可能被無意識地泄露，並不是有了密鑰就高枕無憂，任何保密也只是相對的，是有時效的。要管理好密鑰我們還要注意以下幾個方面：
1、密鑰的使用要注意時效和次數
如果用戶可以一次又一次地使用同樣密鑰與別人交換信息，那麼密鑰也同其它任何密碼一樣存在著一定的安全性，雖然說用戶的私鑰是不對外公開的，但是也很難保證私鑰長期的保密性，很難保證長期以來不被泄露。如果某人偶然地知道了用戶的密鑰，那麼用戶曾經和另一個人交換的每一條消息都不再是保密的了。另外使用一個特定密鑰加密的信息越多，提供給竊聽者的材料也就越多，從某種意義上來講也就越不安全了。
因此，一般強調僅將一個對話密鑰用於一條信息中或一次對話中，或者建立一種按時更換密鑰的機制以減小密鑰暴露的可能性。
2、多密鑰的管理
假設在某機構中有100個人，如果他們任意兩人之間可以進行秘密對話，那麼總共需要多少密鑰呢？每個人需要知道多少密鑰呢？也許很容易得出答案，如果任何兩個人之間要不同的密鑰，則總共需要4950個密鑰，而且每個人應記住99個密鑰。如果機構的人數是1000、10000人或更多，這種辦法就顯然過於愚蠢了，管理密鑰將是一件可怕的事情。
Kerberos提供了一種解決這個較好方案，它是由MIT發明的，使保密密鑰的管理和分發變得十分容易，但這種方法本身還存在一定的缺點。為能在網際網路上提供一個實用的解決方案，Kerberos建立了一個安全的、可信任的密鑰分發中心（Key Distribution Center，KDC），每個用戶只要知道一個和KDC進行會話的密鑰就可以了，而不需要知道成百上千個不同的密鑰。
假設用戶甲想要和用戶乙進行秘密通信，則用戶甲先和KDC通信，用只有用戶甲和KDC知道的密鑰進行加密 ，用戶甲告訴KDC他想和用戶乙進行通信，KDC會為用戶甲和用戶乙之間的會話隨機選擇一個對話密鑰，並生成一個標簽，這個標簽由KDC和用戶乙之間的密鑰進行加密，並在用戶甲啟動和用戶乙對話時，用戶甲會把這個標簽交給用戶乙。這個標簽的作用是讓用戶甲確信和他交談的是用戶乙，而不是冒充者。因為這個標簽是由只有用戶乙和KDC知道的密鑰進行加密的，所以即使冒充者得到用戶甲發出的標簽也不可能進行解密，只有用戶乙收到後才能夠進行解密，從而確定了與用戶甲對話的人就是用戶乙。
當KDC生成標簽和隨機會話密碼，就會把它們用只有用戶甲和KDC知道的密鑰進行加密，然後把標簽和會話鑰傳給用戶甲，加密的結果可以確保只有用戶甲能得到這個信息，只有用戶甲能利用這個會話密鑰和用戶乙進行通話。同理，KDC會把會話密碼用只有KDC和用戶乙知道的密鑰加密，並把會話密鑰給用戶乙。
用戶甲會啟動一個和用戶乙的會話，並用得到的會話密鑰加密自己和用戶乙的會話，還要把KDC傳給它的標簽傳給用戶乙以確定用戶乙的身份，然後用戶甲和用戶乙之間就可以用會話密鑰進行安全的會話了，而且為了保證安全，這個會話密鑰是一次性的，這樣黑客就更難進行破解了。同時由於密鑰是一次性由系統自動產生的，則用戶不必記那麼多密鑰了，方便了人們的通信。
七、數據加密的標准
隨著計算機硬體的速度越來越快，製造一台這樣特殊的機器的花費已經降到了十萬美元左右，而用它來保護十億美元的銀行，那顯然是不夠保險了。另一方面，如果只用它來保護一台普通伺服器，那麼DES確實是一種好的辦法，因為黑客絕不會僅僅為入侵一個伺服器而花那麼多的錢破解DES密文。
另一種非常著名的加密演算法就是RSA了，RSA(Rivest-Shamir-Adleman)演算法是基於大數不可能被質因數分解假設的公鑰體系。簡單地說就是找兩個很大的質數。一個對外公開的為「公鑰」（Prblic key） ，另一個不告訴任何人，稱為"私鑰」（Private key）。這兩個密鑰是互補的，也就是說用公鑰加密的密文可以用私鑰解密，反過來也一樣。
假設用戶甲要寄信給用戶乙，他們互相知道對方的公鑰。甲就用乙的公鑰加密郵件寄出，乙收到後就可以用自己的私鑰解密出甲的原文。由於別人不知道乙的私鑰，所以即使是甲本人也無法解密那封信，這就解決了信件保密的問題。另一方面，由於每個人都知道乙的公鑰，他們都可以給乙發信，那麼乙怎麼確信是不是甲的來信呢？那就要用到基於加密技術的數字簽名了。
甲用自己的私鑰將簽名內容加密，附加在郵件後，再用乙的公鑰將整個郵件加密（注意這里的次序，如果先加密再簽名的話，別人可以將簽名去掉後簽上自己的簽名，從而篡改了簽名）。這樣這份密文被乙收到以後，乙用自己的私鑰將郵件解密，得到甲的原文和數字簽名，然後用甲的公鑰解密簽名，這樣一來就可以確保兩方面的安全了。
八、加密技術的應用
加密技術的應用是多方面的，但最為廣泛的還是在電子商務和VPN上的應用，下面就分別簡敘。
1、在電子商務方面的應用
電子商務（E-business）要求顧客可以在網上進行各種商務活動，不必擔心自己的信用卡會被人盜用。在過去，用戶為了防止信用卡的號碼被竊取到，一般是通過電話訂貨，然後使用用戶的信用卡進行付款。現在人們開始用RSA（一種公開/私有密鑰）的加密技術，提高信用卡交易的安全性，從而使電子商務走向實用成為可能。
許多人都知道NETSCAPE公司是Internet商業中領先技術的提供者，該公司提供了一種基於RSA和保密密鑰的應用於網際網路的技術，被稱為安全插座層（Secure Sockets Layer，SSL）。
也許很多人知道Socket，它是一個編程界面，並不提供任何安全措施，而SSL不但提供編程界面，而且向上提供一種安全的服務，SSL3.0現在已經應用到了伺服器和瀏覽器上，SSL2.0則只能應用於伺服器端。
SSL3.0用一種電子證書（electric certificate）來實行身份進行驗證後，雙方就可以用保密密鑰進行安全的會話了。它同時使用「對稱」和「非對稱」加密方法，在客戶與電子商務的伺服器進行溝通的過程中，客戶會產生一個Session Key，然後客戶用伺服器端的公鑰將Session Key進行加密，再傳給伺服器端，在雙方都知道Session Key後，傳輸的數據都是以Session Key進行加密與解密的，但伺服器端發給用戶的公鑰必需先向有關發證機關申請，以得到公證。
基於SSL3.0提供的安全保障，用戶就可以自由訂購商品並且給出信用卡號了，也可以在網上和合作夥伴交流商業信息並且讓供應商把訂單和收貨單從網上發過來，這樣可以節省大量的紙張，為公司節省大量的電話、傳真費用。在過去，電子信息交換（Electric Data Interchange，EDI）、信息交易（information transaction）和金融交易（financial transaction）都是在專用網路上完成的，使用專用網的費用大大高於互聯網。正是這樣巨大的誘惑，才使人們開始發展網際網路上的電子商務，但不要忘記數據加密。
2、加密技術在VPN中的應用
現在，越多越多的公司走向國際化，一個公司可能在多個國家都有辦事機構或銷售中心，每一個機構都有自己的區域網LAN（Local Area Network），但在當今的網路 社會 人們的要求不僅如此，用戶希望將這些LAN連結在一起組成一個公司的廣域網，這個在現在已不是什麼難事了。
事實上，很多公司都已經這樣做了，但他們一般使用租用專用線路來連結這些區域網 ，他們考慮的就是網路的安全問題。現在具有加密/解密功能的路由器已到處都是，這就使人們通過互聯網連接這些區域網成為可能，這就是我們通常所說的虛擬專用網（Virtual Private Network ，VPN）。當數據離開發送者所在的區域網時，該數據首先被用戶湍連接到互聯網上的路由器進行硬體加密，數據在互聯網上是以加密的形式傳送的，當達到目的LAN的路由器時，該路由器就會對數據進行解密，這樣目的LAN中的用戶就可以看到真正的信息了。