现代密码学介绍

现代密码学是信息安全中的一个重要领域，涵盖了加密、解密、认证和数字签名等方面。它作为保护数据安全的重要技术，被广泛应用于互联网、电子商务、金融等领域。

加密算法

加密算法是现代密码学中最为核心的技术之一。现代加密算法主要分为对称加密和公钥加密两大类。

对称加密

对称加密算法又称为私钥加密算法，它使用同一个密钥进行加密和解密。常见的对称加密算法有DES、3DES、AES等。

代码示例

以下是使用PyCryptodome库进行AES加密和解密的示例代码：

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Random import get_random_bytes

def encrypt_AES_CBC(key, plaintext):
    iv = get_random_bytes(16)
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    ciphertext = cipher.encrypt(plaintext.encode())
    return (iv + ciphertext)

def decrypt_AES_CBC(key, ciphertext):
    iv = ciphertext[:16]
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    plaintext = cipher.decrypt(ciphertext[16:]).decode()
    return plaintext

key = b'Sixteen byte key'
plaintext = b'message to encrypt'
ciphertext = encrypt_AES_CBC(key, plaintext)
print(ciphertext)
plaintext_decrypted = decrypt_AES_CBC(key, ciphertext)
print(plaintext_decrypted)

公钥加密

公钥加密算法又称为非对称加密算法，它使用一对密钥进行加密和解密。公钥可公开，而私钥必须保密。常见的公钥加密算法有RSA、ECC等。

代码示例

以下是使用PyCryptodome库进行RSA加密和解密的示例代码：

from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_v1_5
from Crypto.Random import get_random_bytes

def encrypt_RSA(public_key, plaintext):
    cipher = PKCS1_v1_5.new(public_key)
    ciphertext = cipher.encrypt(plaintext.encode())
    return ciphertext

def decrypt_RSA(private_key, ciphertext):
    cipher = PKCS1_v1_5.new(private_key)
    plaintext = cipher.decrypt(ciphertext, None).decode()
    return plaintext

key = RSA.generate(2048)
plaintext = b'message to encrypt'
public_key = key.publickey()
private_key = key
ciphertext = encrypt_RSA(public_key, plaintext)
print(ciphertext)
plaintext_decrypted = decrypt_RSA(private_key, ciphertext)
print(plaintext_decrypted)

认证与数字签名

在现代密码学中，认证和数字签名是保证数据完整性和真实性的重要手段。

认证

认证是指确认某个实体的真实性、合法性和可信度的过程。常见的认证方式有口令验证、证书认证、指纹识别等。

数字签名

数字签名是通过密码学方法对文档、代码、数据等信息进行加密处理生成的特定代码，用于保证数据的完整性和真实性。常见的数字签名算法有RSA、ECDSA等。

代码示例

以下是使用PyCryptodome库进行RSA数字签名的示例代码：

from Crypto.Signature import pkcs1_15
from Crypto.Hash import SHA256
from Crypto.PublicKey import RSA

def sign(private_key, message):
    h = SHA256.new(message.encode())
    signature = pkcs1_15.new(private_key).sign(h)
    return signature

def verify(public_key, signature, message):
    h = SHA256.new(message.encode())
    try:
        pkcs1_15.new(public_key).verify(h, signature)
        print("The signature is valid.")
    except (ValueError, TypeError):
        print("The signature is invalid.")


key = RSA.generate(2048)
public_key = key.publickey()
private_key = key
message = b'message to sign'
signature = sign(private_key, message)
verify(public_key, signature, message)

以上就是现代密码学这个广阔领域的主要内容、特点和示例方法。