Cryptography Tutorial

密碼學教程

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密碼學教程

在 Web 應用程式或計算機科學專案中保護資料傳輸最常用的方法是現代密碼學。它就像一種秘密的程式碼語言，有助於確保資訊安全。

本教程涵蓋了密碼學的基礎知識。它解釋了程式設計師和網路專業人員如何使用密碼學來維護計算機資料的隱私。從密碼學的起源開始，它繼續解釋密碼系統、各種傳統和現代密碼、公鑰加密、資料整合、訊息認證、數字簽名等等。

完成本課程後，您將能夠將密碼學的基本原理應用於實際情況。

為什麼要學習密碼學？

假設您收到了一條秘密訊息，並且您只想讓某些人破解程式碼。密碼學在數字領域發揮作用。它就像將您的訊息放入只有指定接收者才能開啟的隱形信封中。

學習密碼學使其變得有趣且動手。您可以建立自己的秘密程式碼並瞭解如何解碼其他人的程式碼。而且，在當今的數字時代，這是一項很酷的技能。

密碼學應用

密碼學有許多實際應用，這可能是一項寶貴的技能 -

  • 我們可以使用密碼學透過加密訊息和電子郵件來保護通訊。

  • 其次，我們可以使用它透過保護使用者資料（如密碼和個人資訊）來保護應用程式中的資料。

  • 您還可以透過保護機密檔案和文件來保護檔案儲存。

  • 接下來，我們還可以使用密碼學來保護我們的電子商務平臺，透過保護線上交易和支付資訊。

  • 我們還可以構建區塊鏈技術，確保基於區塊鏈的系統中交易的安全性和完整性。

  • 密碼學也可用於密碼保護，以安全地儲存和管理密碼。

  • 最重要的是數字簽名，用於驗證數字訊息或文件的真實性。

誰應該學習密碼學？

學習密碼學很有用，因為您可以將其用於現實生活中以確保資訊安全。密碼學有很多工具和幫助可用。如果您學習它，您可能會在網路安全領域找到好工作，因為許多公司需要了解如何保護資料安全的人員。

本教程面向希望學習密碼學基礎知識的計算機科學專業的學生。對於希望將各種密碼演算法整合到網路中以確保網路上安全資料通訊的網路專業人員，它也將有所幫助。

學習密碼學的先決條件

本教程旨在使其對幾乎任何對密碼學感興趣的人都有用。基本的計算機科學知識和中等水平的數學知識足以充分利用本教程。

在本教程中，您將學習密碼演算法的基礎知識及其在不同語言中的實現。本教程是在假設使用者瞭解密碼演算法的基礎知識和基本程式設計知識的情況下設計的。

密碼學還涉及邏輯地解決問題。培養您的邏輯思維能力，以理解和建立安全的程式碼。

關於密碼學的常見問題

現在，我們將在下面的部分中瞭解一些關於密碼學的常見問題 (FAQ) -

密碼學是一種隱藏或編碼（更改其原始形式）資訊的技術，以便只有經過身份驗證的人才能解碼（獲取原始形式）。這種密碼學技術在確保資料安全方面發揮著重要作用。資料或資訊可以是銀行卡、計算機密碼或線上交易和其他私人資料。

密碼學在當今世界非常重要，因為它透過將資訊轉換為秘密語言或程式碼來幫助保護您的數字物品免受駭客攻擊。

數學家和密碼學家建立了對稱金鑰加密方法，例如 AES，其目標是密文在沒有加密金鑰的情況下無法解密。對於當前安全的對稱加密演算法（例如 AES 和 ChaCha20）來說，這是正確的，但對於其他方法（例如 DES 和 RC4）來說可能並非如此，這些方法被認為是不安全的對稱加密。

RC5、RC6、Camellia、ARIA、IDEA、Serpent、AES、ChaCha20、CAST、Twofish 和 CAST 是一些流行的對稱加密演算法。在正確配置和應用的情況下，所有這些方法都被認為是安全的。

非對稱金鑰加密也稱為公鑰加密。它是一種使用金鑰對或相關金鑰的加密演算法；這些金鑰被稱為公鑰和私鑰。公鑰用於加密資料，私鑰用於解密資料。

這兩對金鑰都是使用加密演算法生成的。公鑰加密的安全性取決於私鑰的保密性，而公鑰可以公開共享和分發。

雖然成為一名密碼學家通常需要一個漫長的過程，但這個領域的薪酬可能高於平均水平。具有良好的數學和計算能力的分析性問題解決者可以在密碼學領域找到令人難以置信的成就感。

密碼學家必須跟上不斷變化的網路威脅世界，因此他們必須定期更新自己的知識。他們職業的職責也可能每天都在變化，增加了其動態性。由於保護敏感數字資料的意義重大，因此這項工作有時可能很困難，因為錯誤可能導致隱私洩露。為了幫助您就這份職業做出明智的決定，請考慮成為密碼學家的利弊。

密碼學有四個主要目的，如下所示：

  • 機密性

  • 完整性

  • 認證

  • 不可否認性

以下是一些我們可以使用密碼學的應用：

  • 認證

  • 物聯網

  • 銀行卡支付

  • 電腦和各種密碼

  • 電子商務網站

  • 數字貨幣

  • 安全的檔案儲存

  • 數字簽名

不可能證明演算法是安全的。唯一被證明安全的演算法是一次性密碼本，但在大多數實際應用中，它毫無用處。您可以做的是對演算法執行多次測試以查詢弱點。

DES 已經過近 30 年的徹底測試，因此密碼學界相信該演算法是良好的。實現該演算法的簡單測試是將二進位制零儲存在一個字串上，然後一次更改一位，並觀察這些更改如何影響密文。如果發現更改模式，則可以確信該演算法出現了錯誤。

用於密碼學的理想語言是您可以從各種選項中選擇的語言。請參閱下面列出的語言，開始使用密碼學：

如果密碼學是您的興趣領域，您將需要至少掌握一門（通常不止一門）程式語言。下面列出了用於密碼學的頂級語言：

  • Python

  • Go

  • Ruby

  • C++

  • C#

  • Java

  • PHP

許多人認為克勞德·E·夏農是數學密碼學之父。夏農在貝爾實驗室工作多年期間撰寫了一篇名為“密碼學的數學理論”的論文。這篇論文寫於 1945 年，最終在 1949 年發表在貝爾系統技術期刊上。人們普遍認為，現代密碼學的發展始於這項工作。

密碼學使用多種技術來保護我們的資料安全。密碼學中使用的一些常用技術包括：特殊的演算法（AES 或 RSA）、用於加密和解密訊息的計算機軟體、金鑰管理、加密庫、公鑰基礎設施 (PKI) 和數字簽名。

這些技術共同構成了一個安全的框架，用於保護我們在數字網路和通訊中的敏感資訊。這項技術在保護我們的隱私以及確保透過網際網路傳輸的資料的真實性和完整性方面發揮著重要作用。敏感資料可以是我們的密碼、電子郵件和線上交易。

一種用於透過編碼保護資訊的工具稱為 OpenSSL。它非常流行，因為它功能有效且擁有眾多專家認證。它使用計算機語言 C 編寫，這存在一個問題，因為它並不總是能安全地抵禦記憶體問題。

我們選擇使用不同的語言 Rust 重寫 OpenSSL 的某些部分，例如讀取特定型別資料的能力，以確保我們的安全級別保持在最高水平。Rust 透過快速且在記憶體中保留資料來幫助維持我們安全性的強度。

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