密碼學 - 經典密碼學與量子密碼學

眾所周知，密碼學包括兩個過程：加密和解密，它們分別在傳送方和接收方進行。基本上，密碼學是在公共環境中傳送方和接收方之間進行安全通訊的做法或實現，以確保除了這兩方之外的任何人都無法接收或解讀傳遞的訊息。

因此，在本章中，我們將探討什麼是經典密碼學和量子密碼學，以及這兩種型別的密碼學之間的區別。

什麼是經典密碼學？

幾個世紀以來，人們一直使用經典密碼學來使用程式碼和密碼來保護資料安全。在計算機出現之前，人們已經使用這種方法相當長一段時間了。經典密碼系統使用基於替換程式碼的過程，將明文中的一個字母替換為密文字母表中的另一個字母，以便將清晰的文字轉換為未知的文字；換位技術，其中文字中發現的每個字元要麼保持靜止，要麼相對於其他字元移動，觀察嚴格的關係。凱撒密碼和維吉尼亞密碼是一些典型的例子。這被稱為傳統加密，因為它是我們很久以前使用的方法。

傳統密碼學奠定了現代密碼技術的基礎，此外，其中許多方法也容易受到當今存在的先進攻擊和計算能力的影響。正是由於這個原因，當今複雜的密碼方案在其加密和解密過程中使用了複雜的數學演算法以及計算過程。

什麼是量子密碼學？

量子革命中一個前沿領域是量子密碼學，它依賴於量子物理學來保護通訊通道的安全，這與依賴於數學方法的經典密碼學形成對比。

以下是量子密碼學的一些關鍵方面 -

• 量子密碼學和 QKD 之間通常存在聯絡。特別是，後者是一種在雙方之間安全傳輸加密金鑰的機制。它的安全性歸功於諸如疊加和糾纏等馴服的量子特性，這些特性有助於建立任何第三方都無法破解的共享金鑰。關鍵在於，當進行竊聽量子通訊時，這不可避免地會導致量子態的破壞，從而提醒參與者存在潛在的入侵者。
• 量子密碼學利用諸如不確定性原理和不可克隆定理等基本的量子物理學概念。這些原理為安全金鑰分發和檢測竊聽企圖提供了基礎。
• 與依賴於特定數學問題計算難度的傳統密碼系統不同，量子密碼學利用物理常數提供安全保證。因此，人們認為它可以提供針對某些型別攻擊（例如基於處理能力的攻擊）的無條件保護。
• 已經建立了幾個協議來實現 QKD，包括 BB84、E91 和 SARG04。這些協議描述瞭如何在各方之間傳送量子資訊並建立安全金鑰。

經典密碼學與量子密碼學的區別

這是一個經典密碼學和量子密碼學之間簡單比較的表格 -

總結

總而言之，經典密碼學和量子密碼學是兩種用於確保各方之間安全通訊的方法。經典加密使用演算法和計算機複雜性，而量子密碼學則使用量子物理學原理來確保安全通訊。

經典密碼學廣泛應用於許多應用中，但量子密碼學仍處於研究和開發階段，實際應用很少。經典加密需要謹慎管理金鑰，而量子密碼學由於量子態的獨特特性，提供了更好的金鑰管理潛力。