1.1 密码学发展的3个阶段

作为信息安全的基石，密码学历史悠久，可追溯至古代文明的早期。根据技术原理和加密方式，密码学的发展历史大致可以分为以下3个阶段。

1.古代密码阶段

密码学的应用最早可追溯到约4000年前的古代文明时期。大约在公元前1900年，古埃及贵族陵墓上有隐藏信息的铭文，里面使用了一种符号替换技术来隐藏信息。公元前1500年，美索不达米亚的一位抄写员使用密码学技术隐藏陶器釉料的配方。公元前100年，朱利叶斯·凯撒（Julius Caesar）在战争中使用一种加密形式（即著名的凯撒密码）来与他的将军分享秘密信息。凯撒密码是一种单表替换密码，此类密码技术在当时被广泛应用。到了16世纪，维吉尼亚密码的诞生标志着多表替换密码技术出现，其使用一系列交织的凯撒密码对字母文本进行加密。在我国，早在周朝时期，姜子牙就已经使用阴符、阴书与军队通信。

从远古到第一次世界大战之前，人们所使用的密码技术均可称为“古代密码”。这一时期的密码技术可以说是一种艺术，密码学家进行密码设计和分析通常凭借的是直觉和信念，而不是推理和证明，主要技巧是文字的内容代替、移位和隐藏等。

2.机械密码阶段

机械密码主要出现在两次世界大战时期。在第一次世界大战中，传统密码的应用达到了顶峰。1837年，美国人Morse发明无线电报，标志着人类进入电子通信时代。无线电报能快速、方便地进行远距离收发信息，很快成为军事上的主要通信手段。为防止无线电报信息泄露，电报文件的加密至关重要。特别是第二次世界大战中，密码已成为决定战争胜负的关键，各国纷纷研制和采用先进的密码设备，建立起严密的密码安全体系。与此同时，大量数学、统计学等方面的技术应用于密码分析，加密原理从传统的单表替换发展到复杂度大大提高的多表替换，基于机械和电气原理的加密和解密装置全面取代以往的手工密码，机械密码技术快速发展。典型的机械密码案例包括德国使用的Enigma密码机、日本使用的红色和紫色密码机等。

3.现代密码阶段

1946年，随着第一台电子计算机的诞生，在拥有超强计算能力的计算机面前，传统机械密码变得较为脆弱。1948年，香农发表的“通信的数学理论”一文奠定了信息论的基础，人类进入信息时代。1949年，香农发表的“保密系统的通信理论”一文为密码学建立了理论基础，使密码技术由艺术变成科学。

20世纪70年代，随着计算机网络的普及和发展，密码技术开始向人类所有社会活动领域渗透。1973年，美国国家标准局（NBS，National Bureau of Standard）开始公开征集联邦数据加密标准，最终IBM公司的Lucifer加密算法获得胜利。随后经过两年的公开讨论，NBS于1977年1月15日决定正式采用该算法，并将其命名为“数据加密标准”（DES，Data Encryption Standard）。受DES安全强度的影响，1997年，美国开始征集新一代数据加密标准（即高级数据加密标准），最终比利时密码学家所设计的Rijndael算法获选。密码算法标准化活动极大地促进了密码设计与分析技术的发展。

1976年，美国密码学家Diffie和Hellman发表“密码学的新方向”一文，提出公钥密码学思想，实现了密码学发展的第二次飞跃。1978年美国学者Rivest、Shamir和Adleman在Diffie、Hellman思想的基础上，提出第一个实用的RSA公钥密码体制。该算法解决了大整数分解困难问题。1985年，美国学者Koblitz和Miller各自独立提出椭圆曲线密码体制（ECC，Elliptic Curve Cryptosystem），基于椭圆曲线离散对数困难问题构造了一类新的公钥密码体制。

如今，密码学已从一门单纯的技艺，发展成为一个跨领域的综合性学科，涉及数学、计算机科学、电子工程等。随着数字化和网络化的发展，密码技术已经融入我们日常生活的各个方面，从在线支付到社交网络的信息保护，都离不开密码技术的支撑。