密码学 - 经典密码学与量子密码学

众所周知，密码学包括两个过程：加密和解密，它们分别在发送方和接收方进行。基本上，密码学是在公共环境中发送方和接收方之间进行安全通信的做法或实现，以确保除了这两方之外的任何人都无法接收或解读传递的消息。

因此，在本章中，我们将探讨什么是经典密码学和量子密码学，以及这两种类型的密码学之间的区别。

什么是经典密码学？

几个世纪以来，人们一直使用经典密码学来使用代码和密码来保护数据安全。在计算机出现之前，人们已经使用这种方法相当长一段时间了。经典密码系统使用基于替换代码的过程，将明文中的一个字母替换为密文字母表中的另一个字母，以便将清晰的文本转换为未知的文本；换位技术，其中文本中发现的每个字符要么保持静止，要么相对于其他字符移动，观察严格的关系。凯撒密码和维吉尼亚密码是一些典型的例子。这被称为传统加密，因为它是我们很久以前使用的方法。

传统密码学奠定了现代密码技术的基础，此外，其中许多方法也容易受到当今存在的先进攻击和计算能力的影响。正是由于这个原因，当今复杂的密码方案在其加密和解密过程中使用了复杂的数学算法以及计算过程。

什么是量子密码学？

量子革命中一个前沿领域是量子密码学，它依赖于量子物理学来保护通信通道的安全，这与依赖于数学方法的经典密码学形成对比。

以下是量子密码学的一些关键方面 -

• 量子密码学和 QKD 之间通常存在联系。特别是，后者是一种在双方之间安全传输加密密钥的机制。它的安全性归功于诸如叠加和纠缠等驯服的量子特性，这些特性有助于创建任何第三方都无法破解的共享密钥。关键在于，当进行窃听量子通信时，这不可避免地会导致量子态的破坏，从而提醒参与者存在潜在的入侵者。
• 量子密码学利用诸如不确定性原理和不可克隆定理等基本的量子物理学概念。这些原理为安全密钥分发和检测窃听企图提供了基础。
• 与依赖于特定数学问题计算难度的传统密码系统不同，量子密码学利用物理常数提供安全保证。因此，人们认为它可以提供针对某些类型攻击（例如基于处理能力的攻击）的无条件保护。
• 已经创建了几个协议来实现 QKD，包括 BB84、E91 和 SARG04。这些协议描述了如何在各方之间发送量子信息并创建安全密钥。

经典密码学与量子密码学的区别

这是一个经典密码学和量子密码学之间简单比较的表格 -

总结

总而言之，经典密码学和量子密码学是两种用于确保各方之间安全通信的方法。经典加密使用算法和计算机复杂性，而量子密码学则使用量子物理学原理来确保安全通信。

经典密码学广泛应用于许多应用中，但量子密码学仍处于研究和开发阶段，实际应用很少。经典加密需要谨慎管理密钥，而量子密码学由于量子态的独特特性，提供了更好的密钥管理潜力。