Cryptography Tutorial

密码学教程

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密码学教程

在 Web 应用程序或计算机科学项目中保护数据传输最常用的方法是现代密码学。它就像一种秘密的代码语言，有助于确保信息安全。

本教程涵盖了密码学的基础知识。它解释了程序员和网络专业人员如何使用密码学来维护计算机数据的隐私。从密码学的起源开始，它继续解释密码系统、各种传统和现代密码、公钥加密、数据集成、消息认证、数字签名等等。

完成本课程后，您将能够将密码学的基本原理应用于实际情况。

为什么要学习密码学？

假设您收到了一条秘密消息，并且您只想让某些人破解代码。密码学在数字领域发挥作用。它就像将您的消息放入只有指定接收者才能打开的隐形信封中。

学习密码学使其变得有趣且动手。您可以创建自己的秘密代码并了解如何解码其他人的代码。而且，在当今的数字时代，这是一项很酷的技能。

密码学应用

密码学有许多实际应用，这可能是一项宝贵的技能 -

  • 我们可以使用密码学通过加密消息和电子邮件来保护通信。

  • 其次，我们可以使用它通过保护用户数据（如密码和个人信息）来保护应用程序中的数据。

  • 您还可以通过保护机密文件和文档来保护文件存储。

  • 接下来，我们还可以使用密码学来保护我们的电子商务平台，通过保护在线交易和支付信息。

  • 我们还可以构建区块链技术，确保基于区块链的系统中交易的安全性和完整性。

  • 密码学也可用于密码保护，以安全地存储和管理密码。

  • 最重要的是数字签名，用于验证数字消息或文档的真实性。

谁应该学习密码学？

学习密码学很有用，因为您可以将其用于现实生活中以确保信息安全。密码学有很多工具和帮助可用。如果您学习它，您可能会在网络安全领域找到好工作，因为许多公司需要了解如何保护数据安全的人员。

本教程面向希望学习密码学基础知识的计算机科学专业的学生。对于希望将各种密码算法整合到网络中以确保网络上安全数据通信的网络专业人员，它也将有所帮助。

学习密码学的先决条件

本教程旨在使其对几乎任何对密码学感兴趣的人都有用。基本的计算机科学知识和中等水平的数学知识足以充分利用本教程。

在本教程中，您将学习密码算法的基础知识及其在不同语言中的实现。本教程是在假设用户了解密码算法的基础知识和基本编程知识的情况下设计的。

密码学还涉及逻辑地解决问题。培养您的逻辑思维能力，以理解和创建安全的代码。

关于密码学的常见问题

现在，我们将在下面的部分中了解一些关于密码学的常见问题 (FAQ) -

密码学是一种隐藏或编码（更改其原始形式）信息的技术，以便只有经过身份验证的人才能解码（获取原始形式）。这种密码学技术在确保数据安全方面发挥着重要作用。数据或信息可以是银行卡、计算机密码或在线交易和其他私人数据。

密码学在当今世界非常重要，因为它通过将信息转换为秘密语言或代码来帮助保护您的数字物品免受黑客攻击。

数学家和密码学家创建了对称密钥加密方法，例如 AES，其目标是密文在没有加密密钥的情况下无法解密。对于当前安全的对称加密算法（例如 AES 和 ChaCha20）来说，这是正确的，但对于其他方法（例如 DES 和 RC4）来说可能并非如此，这些方法被认为是不安全的对称加密。

RC5、RC6、Camellia、ARIA、IDEA、Serpent、AES、ChaCha20、CAST、Twofish 和 CAST 是一些流行的对称加密算法。在正确配置和应用的情况下，所有这些方法都被认为是安全的。

非对称密钥加密也称为公钥加密。它是一种使用密钥对或相关密钥的加密算法；这些密钥被称为公钥和私钥。公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。

这两对密钥都是使用加密算法生成的。公钥加密的安全性取决于私钥的保密性，而公钥可以公开共享和分发。

虽然成为一名密码学家通常需要一个漫长的过程，但这个领域的薪酬可能高于平均水平。具有良好的数学和计算能力的分析性问题解决者可以在密码学领域找到令人难以置信的成就感。

密码学家必须跟上不断变化的网络威胁世界，因此他们必须定期更新自己的知识。他们职业的职责也可能每天都在变化，增加了其动态性。由于保护敏感数字数据的意义重大，因此这项工作有时可能很困难，因为错误可能导致隐私泄露。为了帮助您就这份职业做出明智的决定，请考虑成为密码学家的利弊。

密码学有四个主要目的，如下所示：

  • 机密性

  • 完整性

  • 认证

  • 不可否认性

以下是一些我们可以使用密码学的应用：

  • 认证

  • 物联网

  • 银行卡支付

  • 电脑和各种密码

  • 电子商务网站

  • 数字货币

  • 安全的文件存储

  • 数字签名

不可能证明算法是安全的。唯一被证明安全的算法是一次性密码本，但在大多数实际应用中，它毫无用处。您可以做的是对算法运行多次测试以查找弱点。

DES 已经过近 30 年的彻底测试，因此密码学界相信该算法是良好的。实现该算法的简单测试是将二进制零存储在一个字符串上，然后一次更改一位，并观察这些更改如何影响密文。如果发现更改模式，则可以确信该算法出现了错误。

用于密码学的理想语言是您可以从各种选项中选择的语言。请参阅下面列出的语言，开始使用密码学：

如果密码学是您的兴趣领域，您将需要至少掌握一门（通常不止一门）编程语言。下面列出了用于密码学的顶级语言：

  • Python

  • Go

  • Ruby

  • C++

  • C#

  • Java

  • PHP

许多人认为克劳德·E·香农是数学密码学之父。香农在贝尔实验室工作多年期间撰写了一篇名为“密码学的数学理论”的论文。这篇论文写于 1945 年，最终在 1949 年发表在贝尔系统技术期刊上。人们普遍认为，现代密码学的发展始于这项工作。

密码学使用多种技术来保护我们的数据安全。密码学中使用的一些常用技术包括：特殊的算法（AES 或 RSA）、用于加密和解密消息的计算机软件、密钥管理、加密库、公钥基础设施 (PKI) 和数字签名。

这些技术共同构成了一个安全的框架，用于保护我们在数字网络和通信中的敏感信息。这项技术在保护我们的隐私以及确保通过互联网传输的数据的真实性和完整性方面发挥着重要作用。敏感数据可以是我们的密码、电子邮件和在线交易。

一种用于通过编码保护信息的工具称为 OpenSSL。它非常流行，因为它功能有效且拥有众多专家认证。它使用计算机语言 C 编写，这存在一个问题，因为它并不总是能安全地抵御内存问题。

我们选择使用不同的语言 Rust 重写 OpenSSL 的某些部分，例如读取特定类型数据的能力，以确保我们的安全级别保持在最高水平。Rust 通过快速且在内存中保留数据来帮助维持我们安全性的强度。

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