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密码学中的算法设计 尚焕清 （浙江工业大学 软件工程1203班 201226630308 浙江 杭州 310023） 【摘 要】 密码学是一门历史悠久、实用性很强的学科。密码学最初是随着政治和军事需要的而逐步发展起来的。随着时代的进步，信息安全越来越重要，密码学也变得越来越精深，通过各种各样的算法策略，可以实现多种加密方案。这里通过密码学的基本知识引入一些典型的算法展现算法在密码学中的应用。 【关键词】密码学 算法设计 解密 加密 随机数 Algorithm Design In Cryptology 【Summary】 Cryptology is a discipline which have a strong practical and with a long history. Initially, Cryptology developed gradually with the needs of political and military. With the develop of era, information security becomes more and more important, Cryptology becomes more and more profound either, through a variety of algorithm strategy can achieve a variety of encryption scheme. This text will show you the algorithm in the application of Cryptology by introduce some typical basic knowledge of cryptology algorithms. 【keyword】 Cryptology Algorithm Design decrypt encrypt random number 密码学概述 (1).密码学的发展 密码学的发展经历了几个主要的阶段，在有些文献中将其分为古典密码、近代密码和现代密码。这里将密码学分为初级阶段(手工阶段)、中级阶段(机械阶段)和高级阶段(电子与计算机阶段)。 初级阶段 在密码学初级阶段，密码学表现形式为手工密码，或者也可以称为艺术密码。这个阶段的密码主要服务于当时的军事和政治，密码的形式呈现多样化。加密和解密都依赖于密码设计者的创意或者智慧，而没有严格的理论推倒证明。比如意大利数学家卡丹(G.Cardan)发明的卡丹密码，又称网格式密码(grill cipher)，如图1(1)-1所示。 将密码融于一张写满字的纸张上，约定好密文的位置，顺序读取位置即可获取密文。 图1(1)-1 卡丹密码卡和读取位置 B.中级阶段 中级阶段，密码学已经开始走向成熟，一些专家学者开始对密码学进行定量的分析和理论的证明。同时，基于这些理论的各种机械形式的密码机相继出现。比如德国的Enigma、美国的Sigaba以及日本的Red和Purple等。这个时期依然主要服务于军事和政治。 C.高级阶段 在密码学的高级阶段，密码开始趋于民用。这离不开计算机以及现代通信技术的发展，同时各种私钥密码算法体系（例如DES算法、AES算法等）和公钥密码算法体系（例如RSA算法等）的出现也极大地促进了密码学应用的普及。这个时期，密码机开始走出机械化，普遍采用电子和计算机来实现。 同时，随着密码学的不断发展，现在的密码学以及不局限于传统的信息加密解密。目前，密码学已经开辟了数字签名、共享秘密等新的领域。 (2).密码学的基本概念 密码学是一门比较广泛的学问，往往涉及攻防两个方面。密码学就是在敌对双方不断“攻”和“防”的发展中走向成熟的。密码学的一个简单定义就是： 密码学 = 密码编制学 + 密码分析学。 其中，密码编制学就是研究好的密码系统，保护信息不被敌方或者任何无关的第三方获得。密码分析学则是研究攻破一个密码系统的途径，将隐蔽的信息恢复出其本来的面目。这样，通俗的说，密码学就是研究信息加密和破译密码的一门学问。 谈到密码学就要涉及密码系统。一个密码系统包含明文字母空间、密文字母空间、密钥空间和算法。而密码系统的两个基本单元就是算法和密钥。其中： 明文字母空间：要传递信息明文的取值范围。 密文字母空间：加密后密文字母的取值范围。 密钥：加密和解密过程中所用到的关键字。 密钥空间：密钥字母的取值范围 算法：一些规定了明文和密文之间变换方法的公式、法则或者程序。 一般来说，明文字母空间依赖于不同国家或系统需要设定为字母或汉字。密文字母空间依赖