杨白劳黄世仁密码算法发展史
前言
本文是根据我小组内部分享的文档改编而成，希望能够通过本文简要说明几个主要密码学算法的独特作用，逐层递进地呈现一个清晰的脉络。
本文只能作为对密码算法没有概念的新人的敲门砖，如想要深入了解，还请阅读相关的文献。
那么，让我们开始密码学算法的故事吧！
杨白劳想告诉外地打工的喜儿黄世仁欺压自己的事实，当然是不想让黄世仁及其手下知道的，杨白劳只会写汉语拼音，不会写汉字，他的信息是:
huang shi reng qi ren tai shen xi er kuai hui lai jiu ba ba ba ba xian zai hen ji
黄世仁欺人太甚，喜儿快回来救爸爸，爸爸现在很急
他有以下方法可以把信息送出去，
1、掩耳盗铃法
直接写在纸张上，放在信里密封好，托人递给喜儿。
别人拆了信就能看到信息，基本没防护。
2、字母偏移法
和喜儿之间有个字母偏移的约定，比如今天是7月3号，当月第3天，则abcd字母依次偏移3位，成为defg。对原来的信息进行字母偏移后，信息变得面目全非，看上去很安全。
原文：huang shi ren qi ren tai shen xi er kuai hui lai jiu ba ba ba ba xian zai hen ji
密文：KXDQJ VKL ....
这里的3其实就是秘钥。
只要耐心的黄世仁及他的家丁，将25种平移方法都尝试一遍，原信息就水落石出了。
顺便说下，这就是历史上赫赫有名的凯撒密码。
黄世仁的破解方法就是暴力破解（brute-force attack）法，由于密钥种类太少，他只是用了一点点暴力就解决问题了。
3、字母映射法
你也可以叫它简单替换密码。
和喜儿之间还有另一个字母映射的约定，比如a->W,b->Y,c->H,d->F,26个字母都有不重复的映射关系，对原信息相应处理，这次似乎很安全了。
然而狡猾的黄世仁依然通过通过特殊手段破解了密码，他是怎么做到的呢？他是通过词频攻击实现破解的。比如因为爸爸写给女儿的信，那么爸爸这个词出现的频率就会高一点（还有女儿），根据上面的映射关系，可以看到密文里有很多sd组合，可以得出sd->ba，即s->d,d->a。这样就有两个字母被破解了，使用该手法可以逐渐破解所有密文。
注意： 词频攻击破解手法，前提是密文样本量要充足，可以根据词频推出字母映射关系。如果密文只有短短的如下信息
TAJ VJW
你能看出来密文里写的是"hui jia(回家)"吗?
因此，我们可以认为如果密文很短且就发这一次的话，杨白劳可以把信息安全传给喜儿。
4、黑科技字母映射法
心灵手巧的杨白劳制造出了一台密码机器，取名“恩尼格玛”。（别问我为什么他能造出密码机，还要种地）这也是一台字母映射的机器。当键盘上的某个键被按下时，这个字母被加密后的密文字母所对应的小灯泡就亮了起来。如果只是简单的映射，那么和前面的方法二三并没有什么区别，这次杨白劳做了几重防护：
- 由于每天初始化密码机的时候，都要根据一张表设定很多参数，当然这些参数每天都不一样。所以今天按下a，d亮起来了，明天就可能换成q亮起来。
- 每次按下按键后，机器中的转子就会转一圈，映射关系又会发生变化。所以，第一次按键按下a,d亮起来了，再按下a，就换成q亮起来了。
神通广大的黄世仁家丁，通过国际友人的帮助还是破解了这台看上去无懈可击的“恩尼格玛”，具体怎么破解的，请大家移步这个链接。这台“恩尼格玛”其实是二战德国设计的密码机器，原理远比我上面说的复杂，破解功臣就有赫赫有名的图灵，有一部电影讲了这个破解的故事——《模仿游戏》。
5、对称加密算法
杨白劳苦心孤诣，研究出了对称加密算法。他将信息和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后，使其变成很复杂的加密密文发送出去。喜儿收到密文后，若想解读原文，则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密，才能使其恢复成可读明文。
对称加密算法使用的密钥只有一个，发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密，这就要求解密方事先必须知道加密密钥。
黄世仁这次真的没辙了，是杨白劳棋高一着。一切似乎很完美，然而似乎哪里不对?
是的，问题来了，杨白劳怎么把密钥安全送出去呢？放在信封里吗？一切似乎又回到了原点...
有人可能会说，喜儿和杨白劳见一面把密钥拿到了不就好了吗？是的，那再想想我们寄信是为了什么呢？
6、非对称加密算法
杨白劳绝不认输，呕心沥血研究出了终极级大杀器，非对称加密算法。
这种算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥（privatekey）。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。
整个过程如下：
- 喜儿生成一对密钥，并将其中的一把作为公用密钥向杨白劳公开；
- 杨白劳使用该密钥对信息进行加密后再发送给喜儿；
- 喜儿再用自己保存的另一把专用密钥对加密后的信息进行解密。
由于公钥是公开的，所以寄送公钥的纸张连信封都不用装，甚至可以抄送黄世仁一份！
其实有点像喜儿有很多带锁的箱子（公钥），还有一把能开这些箱子的“万能钥匙”（私钥），她把箱子发给杨白劳甚至黄世仁，杨白劳可以把信放在箱子里，只有喜儿可以开.
事情到了这里似乎终于圆满了，杨白劳终于可以通过非对称加密给喜儿说点悄悄话了。然后，还是有一个很大的问题没有解决，不知道你发现了没有？
黄世仁冒充杨白劳写信咋办？
公钥谁都可以得到，狡诈的黄世仁写了这样一封信给喜儿（偷懒，汉语拼音部分省去）
喜儿，我在家里很好，宅心仁厚黄世仁成天来我家送温暖，你在外安心。
就是最近猪圈翻新，需要点钱，我没有银行卡，你打到黄世仁卡上。
卡号：6323998XXXXXXXX
在损失了一笔血汗钱后，杨白劳痛定思痛，又想出了一个大杀器：
7、数字签名
杨白劳想到刚刚发明的非对称加密还有另一种妙用：
首先，杨白劳用自己的私钥对一段无关紧要的信息加密（比如自己的名字“杨白劳”），然后把密文和明文发送给喜儿，喜儿使用杨白劳的公钥解密，如果能够成功解密,且解密的内容和明文一样，就可以证明信息确实是杨白劳发出的。
后来杨白劳发现数字签名还可以用于和黄世仁之间的交易，黄世仁数字签名的交易，他是无法抵赖的。
从恶如流的黄世仁并没善罢甘休，他又想出了新的坏点子：
黄世仁篡改信息咋办？
黄世仁懒得破解杨白劳的密文，他用喜儿的公钥重新加密了一条诈骗信息，然后加上真实的杨白劳的签名，发出去了。一件惨案，又要发生了。
8、哈希算法
惨痛的损失再次教做人。杨白劳真的快变成白劳了。魔高一尺，道高一丈，他又想出了一个妙招。
哈希算法。
他想出一种将所发信息生成摘要的方法，即无论多长的信息，最后都会很快变成256个字节的摘要。而且就算黄世仁得到了这256个字节，反向去推原信息也是不可能的。
配合上面所发明的签名算法使用，这次终于安全了。
- 杨白劳先用喜儿的公钥将将明文加密，生成密文
- 杨白劳再将密文用哈希算法生成摘要，将摘要用自己的私钥加密，生成摘要的密文，与密文一起传送给喜儿。
- 喜儿用杨白劳的公钥才能解密摘要的密文，然后用HASH函数对收到的密文产生一个摘要信息，与解密的摘要信息对比。
- 如果相同，则说明收到的信息是完整的，在传输过程中没有被修改，否则说明信息被修改过，因此数字签名能够验证信息的完整性。
- 确认完整性后，喜儿再用自己的密钥解密密文就好了！
过程比较复杂，我们通过一张图来展示：
万事大吉！！
一张图讲解上述密码学演化过程：
