1. 密码

 

1.1 发送者、接收者和窃听者

请想象一个Alice向Bob发送电子邮件的场景。在这个场景中，发出邮件的Alice称为 发送者（sender），而收到邮件的Bob则称为 接收者（receiver）,被发送的信息有时也统称为 消息（message）。



邮件是通过互联网从Alice的计算机发送到Bob的计算机的。在发送邮件时，邮件会经过许多台计算机和通信设备进行中转，在这个过程中，就存在被恶意窃听者（eavesdropper）偷看到的可能性。

这时一位靓仔Eve（窃听者）看到邮件的内容




注意这里Eve（窃听者）并不一定是人类，有可能是安装在通信设备上的某种窃听器，也可能是安装在邮件软件和邮件服务器上的某些程序。尽管邮件内容原本应该只有发送者和接收者两个人知道，但如果不采取相应的对策，就存在被第三方知道的风险。
 

1.2 加密和解密

Alice不想让别人看到邮件的内容，于是她决定将邮件进行加密（encrypt）后再发送出去。加密之前的消息称为明文（plaintext），加密之后的消息称为密文（cipher-text）。我们看到明文可以理解其中的含义，而看到密文则无法理解其中的含义。

明文加密之后就会变成看不懂的密文，如下图：



Bob收到了来自Alice的加密邮件，但作为接收者的Bob也是无法直接阅读密文的，于是Bob需要对密文进行解密（decrypt）之后再阅读。解密就是将密文恢复成明文的过程。

密文解密之后就变成了原来的明文，如下图：



采取这样的方式之后，将消息加密后发送的话，即使消息被窃听，窃听者得到的也只是密文，而无法得知加密前的明文内容，将消息加密后发送, 窃听者只能得到密文。



在上述场景中，Alice将邮件进行加密，而Bob则进行解密，这样做的目的，是为了不让窃听者Eve读取邮件的内容Alice和Bob通过运用密码(cryptography)技术，保证了邮件的机密性（confidentiality）。
 

1.3 加密实现

 

1.3.1 密码算法

用于解决复杂问题的步骤，通常称为算法（algorithm）。从明文生成密文的步骤，也就是加密的步骤，称为“加密算法"，而解密的步骤则称为“解密算法"。加密、解密的算法合在一起统称为密码算法。
 

1.3.2 加密、解密及秘钥

密码算法中需要密钥（key）。现实世界中的“钥''，是像 这样的形状微妙而复杂的小金属片。然而，密码算法中的密钥，则是203554728568477650354673080689430768这样的一串非常大的数字。




无论是在加密时还是在解密时，都需要知道密钥。正如我们的日常生活中，保险柜的钥匙可以保护保险柜中存放的贵重物品一样，密码中的密钥可以保护你的重要数据，即使保险箱再坚固，如果钥匙被盗, 里面的贵重物品也会被盗，同样地我们也必须注意不要让密码的密钥被他人窃取。

1.4 凯撒密码

 

下面就来看一下早期的密码算法,，并更形象地解释上面的加密、解密及秘钥。

恺撒密码（Caesar cipher）是一种相传尤利乌斯·恺撒曾使用过的密码，恺撒于公元前100年左右诞生于古罗马，是一位著名的军事统帅，恺撤密码是通过将明文中所使用的字母表按照一定的字数“平移”来进行加密的。

为了可以更加形象地表达讲解方便，我们用小写字母（a，b，c，…）来表小明文，用大写字母（A，B，C，...）来表示密文。

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