什么是密码学？
“cryptology”这个词来源于希腊语“kryptos”，意思是隐藏，而“graphin”是要写的。密码术允许双方用对方无法阅读的语言进行交流，但不能从物理上隐藏消息，不让敌人看到。要加密消息，发送方必须使用某种系统方法(称为算法)来处理内容。被称为明文的原始信息可能会被打乱，使其字母以不可理解的顺序排列，或者每个字母可能会被另一个字母替换。根据计算机科学速成班的说法，由此产生的乱码叫做密文。古希腊
斯巴达军队使用一种叫做scytale的设备来加密信息。根据密码学历史中心的说法，scytale是由一个皮条客围着一根木棍组成的。解开的时候，纸条上好像有一串随机的字符，但如果缠上一定大小的棍子，字母就会排列成单词。据《大西洋月刊》报道，这种字母洗牌技术被称为换位密码。
Kama Sutra提到了一种叫做替换的替代算法，它建议女性学会如何隐藏自己的联系记录。为了使用替换，发送者用另一个字母替换消息中的每个字母；比如“a”可能变成“z”，等等。要解密这样的信息，发送方和接收方需要就交换哪些字母达成一致，就像斯巴达士兵需要有同样大小的密码一样。
第一个密码学家必须对将密文还原为明文所需的特定知识(称为密钥)进行保密，以确保信息的安全性。破解没有钥匙的密码需要很多知识和技巧。
据《兰登书屋》(2011)的作者西蒙·辛格说，直到数学家阿尔-金迪意识到它的弱点，替代密码才在公元前1000年被破解。al-Kindi注意到一些字母比其他字母使用得更频繁，他可以通过分析秘密文本中出现频率最高的字母来反转替换。* * *学者成为世界上最重要的密码分析师，迫使密码学家调整方法。
随着密码方法的发展，密码分析师开始挑战它们。在这场正在进行的战斗中，最著名的小冲突之一是二战期间盟军试图打破德国的神秘机器。enigma使用另一种算法来加密信息，这种算法的复杂密钥每天都在变化。根据美国中央情报局的说法，密码学家艾伦·图灵开发了一种叫做“炸弹”的设备，用来跟踪英格玛不断变化的设置。
机密消息的发送者必须想出一个系统的方法来处理消息上下文，只有接收者才能破译。混淆的信息称为密文。密码学在互联网时代和数字时代，密码学的目标不变:防止双方交换的信息被对手窃取。计算机科学家通常将双方称为“爱丽丝和鲍勃”。这个虚构的实体最早出现在1978的一个艺术中，用来描述一种数字加密方法。爱丽丝和鲍勃经常被一个叫伊芙的讨厌的偷听者打扰。
各种应用程序使用加密技术来确保我们数据的安全，包括信用卡号码、医疗记录和比特币等加密货币。比特币背后的技术区块链通过分布式网络连接10万台计算机，并使用加密技术保护每个用户的身份，并保留他们交易的永久日志。
计算机网络的出现带来了一个新的问题:如果爱丽丝和鲍勃位于世界各地，他们如何享受一个秘密密钥而不被夏娃抢走？根据Khan Academy的说法，公钥加密是一种解决方案。这个方案利用的是单向函数，即在没有关键信息的情况下，容易执行但很难反转的数学。爱丽丝和鲍勃在夏娃的注视下交换了密文和一个公钥，但各自保留了一个私钥。通过将两个私钥都应用于密文，这对私钥就达到了* * *解。与此同时，伊芙试图破译他们稀疏的线索。
一种广泛使用的公钥加密形式，称为RSA加密，利用了素数分解的棘手特性——找到两个相乘的素数，并给你一个特定的解决方案。将两个质数相乘根本不需要时间，但即使是地球上最快的计算机也可能需要数百年才能逆转这一过程。爱丽丝选择了两个数字来建立她的加密密钥，这使得夏娃很难找到他们。比特币背后的技术
区块链通过分布式网络连接10万台电脑，利用加密技术保护每个用户的身份和记录。为了找到一个无法破解的密码，今天的密码学家正在寻找量子物理。量子物理学描述了物质在难以置信的小尺度上的奇怪行为。就像薛定谔著名的猫一样，亚原子粒子同时存在于许多状态。但是当盒子被打开时，粒子会进入可观测状态。在20世纪70年代和80年代，物理学家开始使用这一时髦的功能来加密秘密信息。这种方法现在被称为“量子密钥分发”。就像密钥可以用字节编码一样，现在物理学家根据粒子(通常是光子)的特性对密钥进行编码。恶意窃听者不得不测量粒子来窃取密钥，但任何这样做的尝试都会改变光子的行为，并提醒爱丽丝和鲍勃存在安全漏洞。据有线电视报道，这种内置的警报系统使量子密钥分发“可证明的安全性”。
量子密钥可以通过光纤进行远距离交换，但在20世纪90年代，另一种分发方法引起了物理学家的兴趣。这项技术由阿图尔·埃克特(Artur Ekert)提出，它允许两个光子在广阔的空间中进行通信，这要归功于一种叫做“量子纠缠”的现象。
“纠缠”的量子物体具有惊人的性质。如果你把他们分开，他们甚至可以在数百英里之外感受到对方，”牛津大学教授、新加坡国立大学量子技术中心主任埃克特说。纠缠粒子表现为一个单元，允许Alice和Bob通过在两端测量来制作一个共享密钥。根据科普，如果窃听者试图截取密钥，粒子会产生反应，测量结果会发生变化。
量子密码不仅是一个抽象的概念；2004年，研究人员通过纠缠光子将3000欧元转入一个银行账户。据《新科学家》报道，2017年，研究人员从卫星“米奇”向地球发射了两个纠缠光子，使它们的连接保持在超过747英里(1203公里)的创纪录距离。许多公司现在都在竞争开发商业应用的量子密码，并取得了一些成功。到目前为止，为了确保未来的网络安全，“KDSP”和“KDSP”可能还在争分夺秒。埃克特告诉《生活科学》，如果有量子计算机，现有的密码系统，包括那些支持加密技术的系统，将不再安全。我们不知道它们将于何时建成——我们最好现在就开始做些事情。
其他资源:
使用模拟拼图机。通过速成课程了解更多网络安全知识。在这次TED演讲中，我发现了“怪物质数”的奇怪之处