密码学基本概念

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混淆和扩散
编码与加密

混淆和扩散

1945年，Shannon提出了设计密码体制的两种基本方法——混淆(confusion)、扩散(diffusion)。

混淆：使密文与密钥之间的关系变得复杂。一个优秀的密码系统，应该很难通过几组密文推断出密钥的特征。实践上，一些非线性的操作可以实现“混淆”。例如乘法（乘法对二进制位有很复杂的改变）。
扩散：使密文与明文的关系变得复杂。常常体现为：明文的任何一个bit的变动，都会对密文产生翻天覆地的变化。对“扩散”的实现，一般采用线性变换、置换、循环移位等手段。多次迭代可以大大增强混淆和扩散的强度，使密文、明文、密钥之间的关系异常复杂，以至于攻击者极其难以分析。

攻击者得到密文，通过对密文的分析，难以得到明文与密钥的有效信息，这就是混淆与扩散的要做到的。

编码与加密

编码(encode)与加密(encrypt)都是把一条数据变成另一条数据的函数，但它们有本质的区别。

编码是公开的，是双向函数。任何人都可以把信息编码，也可以把信息解码。典型例子：十六进制编码、base64编码，以及 rot13 “加密”。它虽然名字是加密，但它事实上是一个编码——任何知道算法规则的人，都可以进行解密。

加密是私密的。必须有密钥才能加密，也必须有密钥才能解密（公钥与私钥可能不同）。此外，优秀的加密算法，安全性应该依赖于密钥的保密程度、解密的难度，而无关乎算法的秘密。也就是说，任何人都知道这个加密、解密算法是怎样的，任何人都可以实现算法，但拿不到密钥就没法解密。典型的例子是 RSA、DES、AES 等密码体系。

应当意识到，编码是不可靠的。置换之类的简单编码方式尤其不可靠。作为密码的设计者，应当假设攻击者知道算法的每一处细节，也就是说，设计算法的时候，应该认为编码对信息安全完全没有帮助。

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