某銀行大量的個人信息被售賣
某電信運營商因網絡攻擊導致服務中斷
國際航港巨頭遭勒索病毒攻擊
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近年來，信息泄漏、網絡攻擊等安全事件層出不窮。互聯網通信的安全性變得越來越重要。密碼作為維護信息安全的重要方法之一，成為網絡通信中不可或缺的部分。然而，你是否知道，密碼的歷史，可以追溯到公元前 5 世紀。今天，讓我們來揭開它那神秘又迷人的面紗。
密碼學的發展大致可分為三個階段：古典密碼階段、近代密碼學階段、現代密碼學階段。密碼學從一門藝術變成一門科學，中間經歷了許多變化。
01、古典密碼學
9 世紀末以前的漫長時期，密碼開始起源并逐漸發展。在這個階段，密碼學被作為一種藝術流傳。人們通過手工方式，利用紙、筆或者簡單器械，實現內容的代換和置換。
不知道大家是否曾經有過給心愛的她 / 他寫藏頭詩的經歷？其實，在那個懵懂的時光里，我們不經意間就已經完成了一次對信息的“加密”操作。在古代，國內廣泛流傳的藏頭詩、“”隱寫術”，以及國外轉到轉盤正確位置就能打開的“達芬奇密碼筒”，都是通過消息本身隱藏或者具體內容的隱藏來達到加密的效果。后來，隨著認識和思想不斷提高，聰明的人們開始通過變換的方式實現對信息的“加密”操作。
愷撒密碼是一種最簡單且最為人知的加密技術。消息上的所有字母，都是通過在如下的單個字母表上向后（或者向前）按照一固定數目進行偏移（即偏移量 n）后，實現“加密”。同樣，利用偏移量這個解密密鑰，我們就可以對密文解密。
維吉尼亞密碼
維吉尼亞密碼是使用一系列愷撒密碼組成密碼字母表的加密算法，即在同一消息使用多個字母表的形式進行加密。其中每一位消息對應列序號，填充后的密鑰作為行序號，在表中定位行列的交叉處即加密后的字符，從而增加密碼的破解難度。
02、近代密碼學
20 世紀初期到 20 世紀 40 年代末大約 50 年代間
密碼學的第一次飛躍：香農發表“Communication Theory of Secrecy System”（保密系統的通信理論），文章建立了信息論的基礎（通信專業的人對他再熟悉不過了），同時提出密碼的混淆和擴散兩個設計原則，密碼學開始邁入科學的軌道。在之后階段，人們通過手工或電動機械實現復雜的代換及置換。
相信大家看過不少諜戰片，很多經典的諜戰片里也會涉及到密碼思想。在那個戰爭年代，密碼學發揮著關鍵作用，它甚至可以決定戰爭的最后勝負。其中，最典型的當屬二戰時期，英國破譯德國的 Enigma 加密機。因為 Enigma 加密機充分利用了混淆和擴散的設計原則，并且使用的密鑰每天都會更新，所以僅依靠當時的人力難以破解 Enigma 加密機。最后，艾倫?圖靈（膜拜~）參與了這項破譯工作 —— 通過研究 Enigma 機的構造，成功造出 Enigma 機進行逆變換的機器來破譯 Enigma 加密機，這也為最終戰爭的勝利提供關鍵作用。
典型密碼：Vernam 密碼、輪轉密碼
Vernam 密碼
Vernam 密碼也稱為一次一密。即它使用的密鑰只能使用一次。而且，它的長度至少和加密的消息長度相同。它的產生也是隨機的，加密和解密都使用了類似的模運算。
輪轉密碼
隨著機械和機電技術的不斷成熟，結合電報和無線電需求的出現，出現了專用于加密的密碼設備 —— 輪轉機。顧名思義，它就是由一個鍵盤和一系列的轉輪組成。每個轉輪都是 26 個英文字母的任意組合。當每個轉輪和移動齒輪轉動完成時，原來的字母全部替換成加密后的字母。Enigma 加密機就是輪轉密碼的代表，輸入的字母通過轉輪和移動齒輪后形成新的電路回路，對應加密后的字母所在燈泡點亮。
03、現代密碼學
20 世紀 50 年代以來的時期
在這個階段，隨著無線通信、有線通信等通信手段的迅速發展，結合堅實的數學理論基礎，密碼學開始成為一門科學。
密碼學的第二次飛躍：Diffie 和 Hellman 兩人發表了“New Directions of Cryptography”（密碼學新方向），開創了公鑰密碼學的新紀元。在此之前，密碼使用的加密密鑰和解密密鑰是相同的，即對稱加密。公鑰密碼意味著密碼使用的加密密鑰和解密密鑰是完全不同的，即不對稱加密。
典型密碼：DES、AES、RSA、ECC
DES
DES（數據加密標準）是 1972 年美國 IBM 公司研制的對稱密碼體制加密算法，1977 年被美國聯邦政府的國家標準局確定為聯邦資料處理標準（FIPS），并授權在非密級政府通信中進行使用。其使用的密鑰長度為 56 比特，可生成 16 個子密鑰。DES 按照 64 位對消息分組后，與子密鑰進行迭代運算，生成密文。然而隨著計算機計算能力的提高，DES 密鑰過短問題成為了安全隱患，美國政府需要尋找其替代方案。
AES
AES（高級加密標準），又稱 Rijndael 加密算法，是美國聯邦政府采用的一種替代 DES 的區塊加密標準。2006 年，AES 已成為對稱密鑰加密中最流行的算法之一。其使用的密鑰長度有 128 比特、192 比特和 256 比特。目前，它在網絡信息、電子商務、數據庫和硬件等相關領域仍發揮作用。
RSA
1977 年，美國的 Ron Rivest、Adi Shamir 和 Leonard Adleman 首次提出較完善的公鑰密碼體制 ——RSA（由三人姓氏開頭字母組成）。該算法是基于大素數因子分解的數學困難問題上的算法。它是目前應用最廣泛的公鑰密鑰加密方案之一，其主流使用的密鑰長度一般在 1024 比特以上。
ECC
ECC（橢圓曲線算法）最初在 1985 年由 Koblitz 和 Miller 兩人提出。該算法是基于橢圓離散對數的數學困難問題上的算法。它利用編碼將消息轉換成橢圓曲線（函數形式：y^2=x^3+ax+b）上的一個點 m，所有的運算都在橢圓曲線上實現。它的優勢在于在某種情況下可以比其它加密算法使用更短的密鑰，提供相當或者更高級別的安全。缺點是加解密花費時間較長。其主流使用的密鑰長度一般在 160 比特以上。
04、展望未來
目前，我國國家密碼局認定的國產密碼算法，包括 SM1、SM2、SM3 和 SM4。其中，SM1 為對稱加密，算法不公開，通過加密芯片的接口調用。SM2 為公鑰加密，基于 ECC 實現。SM3 用于消息長度壓縮。SM4 為對稱加密，屬于無線局域網標準的分組數據算法。
展望未來，隨著人工智能、區塊鏈、量子通信等新興技術的快速發展，人們對于密碼的安全性和應用性提出了更高的要求。密碼學的研究也將進入了新的階段，密碼學也將以更嶄新的姿態向人們走來。以人工智能、區塊鏈為應用場景、具備抗量子攻擊的各式各樣的密碼，正等著人們一步步地鉆研和發現......
05、結語
好了，以上就是對密碼學的發展與應用的大致介紹。文檔君想利用幾種密碼簡單地對信息進行加密操作，看看你真的讀懂了嗎？
