文章总结: 本文阐述了密码学从古典向现代计算科学的演进。算力提升使传统加密失效,现代密码转而依赖数学难题,具备易算难逆特性。文章重点解读柯克霍夫原则,强调安全性应基于密钥保密而非算法保密,指出私有算法极易被攻破,唯有经过长期公开验证的算法才值得信任,这是现代数字数据传输的安全基石。 综合评分: 69 文章分类: 安全意识,网络安全,数据安全
密码杂谈(三):迈进现代
小杨 小杨
网络安全小杨
2026年5月6日 18:21 浙江
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前面我们讲解了古典密码的巅峰——恩尼格玛密码机,以及那些数学天才们是如何破解这道“无敌密码”,从而粉碎战争、拯救无数生命的。
历史的车轮滚滚向前,我们的故事也要迈入现代。既然是“现代”,世界必然发生了翻天覆地的变化,而伟大的密码学也紧随时代,迅速发展、快速迭代。
前面提到,伟大的图灵提出了计算机的理论蓝图,这催生了现代意义上的计算机。尽管最早的那些机器——无论外观还是性能——都远无法与今天的电脑相提并论,但它们可比此前的所有计算工具强大太多了。计算机的出现,让人类的计算能力呈指数级增长。
这样一来,古典的替换、置换、简单机械加密等手法,就再也无法保证信息的绝对安全了。于是,全新的加密与解密方法应运而生。
你可能想象不到:最古老的电子计算机ENIAC,每秒只能进行大约5000次加减法(如果做乘除法,速度还会更低)。但正是这个在今天看来微不足道的算力,在当时已是划时代的飞跃——它第一次让密码分析者有能力在短时间内穷举海量可能性,也迫使密码学不得不从“手工艺术”迈向“数学科学与计算工程”的崭新阶段。
接下来我要使用自己的语言简单解释一下现代密码的重点(三个数学算式讲明白):
- 4×5=?
这个算式可是很简单的,全国上下,男女老少,都可以很迅速的说出答案:20
那么接下来的算式就不是那么好解出答案的了:
- 20=?×?
这个问题依旧很简单,但是你想解答出所有的答案,那是不可能的(这里我们聊的是全体数域),他可能是4×5,或者是2×10亦或者是什么别的数字相乘,理论上,这个式子的结果是无限的,那么假设密钥是4和5,暴力破解的概率是1/无限,也就是约等于0,也就是说,暴力破解这个密钥的概率几乎等于0
你以为这就结束了吗,不不不,还有第三关
3.20=?
这道题目有点太短了,前面的题目好歹还有运算规则,这道题什么都没有,那我们的运算结果可能更多,依旧是1/无限,依旧是难以暴力破解
它们的背后,不再是转轮、暗号本和机关盒,而是数学定理、素数分解、指数级复杂度。
今天,密码学不再只属于战争与间谍。
它安静地运行在你每一次点亮屏幕的瞬间,在每一次数据传输的底层,在你看不见的地方,守护着数字世界里的一切秘密。
看到这里,可能有的读者发现,现代密码已经与数学和计算机紧密相连,加密方式,也开始向复杂的函数与计算转移
这里我需要说明一点,在这里我是以20这样的简单的数据进行举例,但是在实际使用加密的过程中这个数的体量可就不是这么短了,常态加解密的数据可达1024位或者2048位(这里有个小笑话,在小杨最开始接触这些的时候,有一次做一道RSA的题目,我以为需要加解密的数据只有电脑屏幕那么大,结果忘记底下还有进度条,还可以往右拉动)
可能大家对有这个数据没有什么感觉,1024位的大整数,就是等于308位十进制数据,以我们平常的电脑根本处理不了这样的数据,如果是使用那些国家级别的超级电脑,需要大约1年的时间,花费上千万美元,这样的暴力破解方法是相当缺乏效率的
那这里有的人可能就问了,要是我设计一个巨难的公式,所有人都没见过的公式,直接进行加密,这样所有人不都是没法破解了吗
这样的想法早就有人想到了,有位叫柯克霍夫的密码学大师,他曾这样说过:“一个密码系统的安全性,不应该依赖于算法是保密的,而应该只依赖于密钥是保密的。”这句话也成为了现在密码学的铁律
我们现在可以在网上很轻易地找到一些公开的加解密算法(例如RSA等等,当然,依旧有一些算法并没有公开)这些公开的算法,任何人都可以去研究、去攻击、去找漏洞。
一个密码算法,在它成为标准之前,往往会经历这样一个过程:
密码学家把它公开发表→全世界的同行、黑客、情报机构、数学天才们……轮番上阵,用尽一切手段试图攻破它→如果十年、二十年过去了,没有人能找到比“暴力穷举”更快的破解方法→大家才敢拍胸脯说:“这个算法,可以信任。”
这就是所谓的 “公开验证”。
反过来,如果你自己设计了一个“巨难的、没人见过的公式”,悄悄拿去加密,那你其实是把自己置于一个极危险的境地:
可能你自作聪明,实际上存在一个致命的数学漏洞,只是你自己没发现
可能你的“巨难公式”早就有人研究过,恰好被某种巧妙方法轻松破解
最要命的是:一旦你的加密方法泄露(比如程序员离职、设备被反向工程),所有历史加密数据瞬间全部裸奔,连换密钥的机会都没有
历史上这样的翻车案例比比皆是:
很多商业公司喜欢搞“私有加密算法”,宣称“无人知晓,绝对安全”,结果被公开后往往几天就被攻破。甚至有厂商把算法写在芯片里,以为别人读不到——结果被用电子显微镜直接提取出来,当场打脸。
所以柯克霍夫原则才成了现代密码学的铁律:
不要赌别人不知道你的算法。要赌别人知道了你的算法,也破不了你的密钥。
这里,想必大家已经理解现代密码学的核心思想:
容易算,难逆推
分解难题
无限的可能性
算法公开,只保密钥。
它们的背后,不再是转轮、暗号本和机关盒,而是数学定理、素数分解、指数级复杂度。
今天,密码学不再只属于战争与间谍。
它安静地运行在你每一次点亮屏幕的瞬间,在每一次数据传输的底层,在你看不见的地方,守护着数字世界里的一切秘密。
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