目录
现代密码学的认识与应用 (1)
一、密码学的发展历程 (1)
二、应用场景 (1)
2.1 Hash函数 (1)
2.2应用场景分析 (2)
2.2.1 Base64 (2)
2.2.2 加“盐” (2)
2.2.3 MD5加密 (2)
2.3参照改进 (3)
2.3.1 MD5+“盐” (3)
2.3.2 MD5+HMAC (3)
2.3.3 MD5 +HMAC+“盐” (3)
三、总结 (4)
现代密码学的认识与应用
一、密码学的发展历程
密码学的起源的确要追溯到人类刚刚出现，并且尝试去学习如何通信的时候，为了确保他们的通信的机密，最先是有意识的使用一些简单的方法来加密信息，通过一些（密码）象形文字相互传达信息。
接着由于文字的出现和使用，确保通信的机密性就成为一种艺术，古代发明了不少加密信息和传达信息的方法。
事实上，密码学真正成为科学是在19世纪末和20世纪初期，由于军事、数学、通讯等相关技术的发展，特别是两次世界大战中对军事信息保密传递和破获敌方信息的需求，密码学得到了空前的发展，并广泛的用于军事情报部门的决策。
20世纪60年代计算机与通信系统的迅猛发展，促使人们开始考虑如何通过计算机和通信网络安全地完成各项事务，从而使得密码技术开始广泛应用于民间，也进一步促进了密码技术的迅猛发展。
二、应用场景
2.1 Hash函数
Hash函数(也称杂凑函数、散列函数)就是把任意长的输入消息串变化成固定长度的输出“0”、“1”串的函数，输出“0”、“1”串被称为该消息的Hash值(或杂凑值)。
一个比较安全的Hash函数应该至少满足以下几个条件:
●输出串长度至少为128比特，以抵抗攻击。
对每一个给定的输入，计算
Hash值很容易(Hash算法的运行效率通常都很高)。
●对给定的Hash函数，已知Hash值，得到相应的输入消息串(求逆)是计
算上不可行的。
●对给定的Hash函数和一个随机选择的消息，找到另一个与该消息不同的
消息使得它们Hash值相同(第二原像攻击)是计算上不可行的。
●对给定的Hash函数,找到两个不同的输入消息串使得它们的Hash值相同
(即碰撞攻击)实际计算上是不可行的Hash函数主要用于消息认证算法
构造、口令保护、比特承诺协议、随机数生成和数字签名算法中。
Hash函数算法有很多，最著名的主要有MD系列和SHA系列，一直以来，对于这些算法的安全性分析结果没有很大突破，这给了人们足够的信心相信它们是足够安全的，并被广泛应用于网络通信协议当中。
2004年，中国密码学家王小云教授和她的团队将MD4的碰撞攻击复杂度时间降到手工可计算；并将寻找MD5算法实际碰撞的复杂度和SHA-1算法碰撞的理论复杂度分别降为239和263。
NESSIE工程推荐使用的Hash算法有
SHA-256/384/512和Whirlpool，日本密码研究与评估委员会推荐使用的算法有SHA-1/256/384/512、RIPEMD-160。
ECRYPT也在Hash算法研究方面举办了一系列活动。
2.2应用场景分析
随着计算机技术的飞速发展，计算机系统已经深入到社会的各个角落，极大的满足了用户的需求，提高了用户的办公效率，同时，也给用户信息安全提出了新的挑战。
在实际应用开发中，最直接的最基础的安全问题就是用户密码等信息的保存与保密。
常用的加密手段：
2.2.1 Base64
Base64加密算法，是网络上使用最广泛的一种编码格式，其编码原则为：将明文ASCII码转换为二进制以后，从左向右开始，每次取六个数字，转换为十进制后对照其索引表，找到相应的密文，一起进行编码，最后不足6位的全部补上0，编码完成以后的密文包括：A~Z，a~z，0-9和“+”“/”，同时最后补上零，每两个零被转换成“=”。
该方法运算简单，但是其密文可靠性较低，很容易被反编码的到相应的明文。
2.2.2 加“盐”
上面刚刚提到的Base64编码中，由于其可逆性导致在密码传递过程中的低可靠性，因此，出现一个补救措施：加“盐”。
这里的“盐”，就是干扰项。
在具体的应用中，在明文前后加上指定的“盐”，增大破解的难度。
但是具有规律可观察性。
2.2.3 MD5加密
MD5加密是Hash函数的一种典型应用，应用场景很广泛，上面已经提到，在这就不做具体赘述。
一般的应用中，我们常常只是用MD5对用户重要信息进行加密（比如密码），由于MD5加密的健壮性相对较高，所以该方法被认定为有效可靠的。
最近学习过程中发现一个网站（），该网站收录了160T 的MD5特征码，对简单MD5特征码的破纪录可以达到90%以上（未具体论证
其准确性）。
因此，淡出的MD5加密已经无法满足信息保密的需求。
还有一种常用的加密方法就是SHA算法，他与MD5算法具有同样的问题，在此不做赘述。
2.3参照改进
2.3.1 MD5+“盐”
上面已经提到，一个比较常用加密手段就是加“盐”，同时要求盐的复杂度和长度要达到一定的要求。
对于一般的应用场景，该方法已经基本可以胜任，国内一些公司就是才用的这种方法进行加密。
不过，我注意到在网站中也提供了对“加盐”特征码的破解，但是需要收费，具体的论证没有做，但是做了小测试：对于短的简单的“盐”很容易破解，长的复杂的“盐”破解成功率不太高。
2.3.2 MD5+HMAC
HMAC本身也是一种加密算法，他是基于SHA算法实现的。
单纯的使用HMAC也可以通过上进行解密。
因此，可以使用MD5+HMAC方法进行加密，该方法采用两次加密，在一定程度上保障了信息的安全性，但是对于长文本，性能上会受到一定的影响，不过对于密码的加密来说，已经足够了（其实归根结底只是形式上的变化，没有达到方法创新的层面，如果找到一定规律，也是可以慢慢破解的）。
2.3.3 MD5 +HMAC+“盐”
该方法是一种大杂烩形式的解决方法，但个人感觉应该是一种比较靠谱的解决方法。
该方法中的关键其实是“盐”的定义。
一般比较好的加盐方式是利用时间戳。
将时间戳作为“盐”的好处就是用户每次登陆得到的密码密文都是不相同的，在服务器端解析中，动态生成“两”个密码（详细解释见下图），而且一次请求的密码有效期是一分钟（其实按照网络请求过程中时间限定的相关原则，一般1分钟是网络请求等待时间的极限，超过一分钟的请求一般会被丢包（可设定，只是个人理解）或者用户就会重新请求），给相应的破译提高了一定的难度。
同时该方法在一定程度上也兼顾了实时性和运算效率的平衡。
对于进一步的安全措施，我们可以采用一些辅助手段，在上图中也写到了，如：ip记录、短信验证等。
不做赘述，一般的应用中，上面第三种方法已经可以胜任。
而至于辅助手段，不可以说没有意义，但是在一定程度上，是对用户个人信息的采集（如手机验证，个人感觉就是对个人信息的采集，并不能起到实时保护的作用，只是事后的一个通知补救措施）。
三、总结
通过现代密码学课程的学习，我对密码学的构成、主流加密算法和各个算法的基本算法有了全新的理解。
现代密码学是一个充满神秘性的学科，现代密码学是一个充满神秘性的学科，他是以计算机科学的发展为背景，数学思想为根本的一个交叉学科，因此密码学归根结底是数学问题，要想深入透彻的进行密码学相关的理论研究，我们需要有扎实的数学功底和广泛的兴趣爱好。
现代密码学中涉及的数学有：数论、近世代数、矩阵论、域论，以及其它结合较为紧密地理论：信息论、编码论、量子学、混沌论。
与之对应了一些前沿的密码学研究：在线/离线密码学、圆锥曲线密码学和代理密码学等。
因此，对密码学感兴趣的话，在后学的学习过程中，可以朝着这些方向努力。