密码学概述

提供数据机密性的技术。

加密是将明文转换为密文的过程。

• 对称密钥密码 (Symmetric-key cryptography)
  • 分组密码
  • 流密码
• 公钥密码 (Public-key cryptography)
  • 基于因数分解的方案
  • 基于离散对数的方案
  • 后量子密码：基于格、基于编码等方案

• 初始化算法：$Setup(\lambda ) → {K_{enc}, K_{dec}}$
• 加密算法：$Enc({K_{enc}, M}) → CT$
• 解密算法：$Dec({K_{dec}, CT}) → M$

加密与解密使用同一个密钥的密码方式。

也称为秘密密钥密码。

传统方式包括分组密码（DES、AES、ARIA、SEED）和流密码（RC4、ChaCha）等。

优点：比非对称加密快。

缺点：存在密钥共享问题，而且需要很多密钥，数量为$N(N-1)/2$个。

加密与解密使用不同密钥的密码方式。

也称为公钥密码。

包括RSA、ElGamal、NTRU等。

优点：解决密钥共享问题，密钥数量较少，为$2N$个。

缺点：比对称加密慢。

• 明文 (plain text)：作为算法输入的原始消息或数据。
• 密文 (cipher text)：加密算法的输出。
• 加密算法 (encryption algorithm)：将明文转换为密文的算法。
• 解密算法 (decryption algorithm)：将密文转换为明文的算法。
• 公钥与私钥 (public key and private key)：分别为加密和解密选择的密钥对。

即使加密算法公开，也应当保持安全。只需要确保秘密密钥的安全。

这一原则提高了系统的安全性，也使人们更容易使用不同的密钥与他人通信。

1. 暴力破解攻击 (Brute-force attack)：尝试所有可能的密钥来解密密文。
2. 密码分析 (Cryptanalysis)：分析加密算法的结构，推测明文。
   • 唯密文攻击 (ciphertext-only attack)
   • 已知明文攻击 (known-plaintext attack)
   • 选择明文攻击 (chosen-plaintext attack)
   • 选择密文攻击 (chosen-ciphertext attack)