量子密码系列（一）简单易懂的密码学基础知识整理

整理一下以前的汇报和学习经历，这里是系列文章（一）
密码的定义：
密码是庞大而复杂的信息处理体系，运用各种算法来加密信息。

关于窃听者Eve
在分发密钥时，窃听者Eve不一定是坏人（他的动机不一定是要利用密钥做坏事）甚至不一定是人。

密码学家的工具箱
（1）对称密钥（2）非对称密钥（3）单向散列函数（4）消息认证码（5）数字签名（6）伪随机数生成器

几种常见的加密方式

1. DES【对称】（卢斯福加密方式）

2. 3DES【对称】：明文→加密→解密→加密；中间解密操作是为了在密钥1、2、3全部相同时功能=DES，实现对DES的兼容

3. AES【对称】：替换→4个字节为单位的行移→4个字节为单位的列矩阵运算→与轮密钥XOR

压缩原理：
找出输入数据中出现冗余的重复序列，将它们替换成较短的数据。

ADFGVX密码
是德国作战时的重要密码之一，最终被乔治斯·佩因芬中尉成功破译（破译贡献公布后，荣获“大军官”勋章）

这里我先说一下我自己对ADFGVX密码的理解，首先它是运用了波利比乌斯Polybius方阵的思想，将数字换成了ADFGX（这是5x5方阵，后来变为6x6就是ADFGVX也就是再加上0~9）

ADFGX:如下：

加密过程为：

（1） 运用ADFGX方阵，让各个字母随机散落

比如百度百科上的例子，加密“Attack at once"

我们可以得出

（2） 选择关键词，对每个字母进行加密（加密完成后，不用管有空格的地方）

假设这里密钥是CARGO

（3） 将各列重组（交换列顺序）

（4） 按（3）中的顺序按列写下加密后的字母

补充：让信息中的字母，以横纵字母代替，如f为AA，n为AD，然后按照密钥的字母数进行排列，不管空格，然后按照约定的密钥字母顺序记录成密文。详细参照百度百科。

解密方法为：
（1） 由于战争时期德国密码的规律性，加密电文模式有同样的词出现在开头→推测使用了同样的关键词→推测相同的词可能为固定模式（如：天气、问候）

（2） 由于加密完成不管空格，字母组长度不一样，长的字母组总是靠开头部分→减少了纵列排序数目→对照尝试的纵列次序所对应的字母与德文一般文本字母的接近程度

ADFGVX密码最主要的特征：
只有ADFGVX这几个字母重复实现。

混沌学和量子密码的结合

它的主要思想其实是类似从混沌的背景噪音中提取被埋藏的信息

（引申到量子密码放射光子上就是：由激光器产生光，通过将光导回激光器本身，借此制造混沌，刺激它产生许多不同频率的混合光，使窃听者无法知道信息内容）

接受者那方只需要准备一台和发送信息完全一样的匹配机器即可还原信息。