密码基本概念

2.1.1　密码基本概念

计算机网络与分布式系统的安全主要涉及高速信道中传输的数据和系统中存储的数据的安全问题。这里的安全问题包含两个主要内容：一是数据的保密性，即防止非法地获悉数据；二是数据的完整性，即防止非法地修改数据。

解决上述问题的基础是现代密码学。保密学研究的是改变消息和信号的形式以隐蔽和复现其含义的规律，而在保密学中着重研究消息的变形及其合法复现的学科称为密码学。密码学是研究密码分析和密码编制的一门科学，它涉及数学、物理、计算机科学、电子学、系统工程、语言学等学科内容。

现代密码学所采用的加密方法通常是用一定的数学计算操作来改变原始信息。用某种方法伪装消息并隐藏它的内容的方法称作加密（Encryption）。待加密的消息被称作明文（Plaintext），所有明文的集合称为明文空间；被加密以后的消息称为密文（Ciphertext），所有密文的集合称为密文空间；而把密文转变成明文的过程称为解密（Decryption）。加密体制中的加密运算是由一个算法类组成，这些算法类的不同运算可用不同的参数表示，不同的参数分别代表不同的算法，被称作密钥，密钥空间是所有密钥的集合。

任何一个密码系统包含明文空间、密文空间、密钥空间和算法。密码系统的两个基本单元是算法和密钥。其中算法是相对稳定的，视为常量；密钥则是不固定的，视为变量。密钥安全性是系统安全的关键，因此为了密码系统的安全，频繁更换密钥是必要的，在密钥的分发和存储时应当特别小心。

发送方用加密密钥，通过加密设备或算法，将信息加密后发送出去。接收方在收到密文后，用解密密钥将密文解密，恢复为明文。如果传输中有人窃取，他只能得到无法理解的密文，从而对信息起到保密作用。简单加密、解密过程如图2-1所示。

图2-1　简单加密、解密过程

密码体制一般是指密钥空间与相应的加密运算结构，同时还包括了明文和密文的结构特征。