很多人不希望别人看到自己的一些信息，这包括你侄女写给她小男朋友的邮件，也包括美国国防部关于导弹部署的方案。不少习惯自己动手的人想弄清楚怎么样让信息变得安全，于是开始研究密码学，但他们发现总是不能如愿。为什么这样？一个原因是他们犯了一个错误：密码学并不等于密码算法学。
第一个问题是，什么是密码学?
有一种按照工作性质分类的方法是密码编码学和密码分析学：前者负责编制有效的加密方法，后者负责找这个方法的漏洞。编码人员和分析人员就像对手一样，整天算计着对方。
而另一种分类则是按照研究内容来分的，分为密码算法学和密码协议学。密码算法学研究加密解密是怎么样对一个个字节操作的，而密码协议学则研究怎么样用这么多算法来搭建一个安全的方案。简单的说，前者研究细节，后者研究大局。
这两种分类并不冲突，事实上，不论是密码算法学，还是密码协议学，都由编制和分析这两部分组成。
我们来看一个例子，有点复杂，但是和你的金钱息息相关，相信你会很感兴趣。
在商场使用信用卡或者银行卡消费时，售货员首先在POS机上刷一下她的卡，然后输入消费金额，接下来你输入密码，于是卡号、密码和消费金额一起加密，作为一个信息包（package）发送到了银行那里，以后把这个包叫做发送包。银行解密信息，查看你的卡号和密码是不是正确，然后检查余额是不是够支付，如果足够的话，扣除你要支付的数目，转到商场的账户里，然后返回成功的信息包，以后把这个包叫做接收包。POS机收到接收包并且显示交易成功。
这个过程万无一失吗？下面我来例举一下可能出现的问题。
一、如果银行迟迟没有给你返回消息，有这么几种可能：
1.发送包在传输过程中丢失了；
2.发送包在路上某个路由器那里阻塞了；
3.接收包在传输过程中丢失了；
4.接收包在路上某个路由器那里阻塞了。
你所知道的仅仅是暂时没有收到成功信息，并不知道是哪种情况发生了，你能做出哪些选择呢？
如果你放弃这次消费，在情况1的时候你的选择是正确的，但如果是2、3、4，银行将会或者已经扣除了你的钱，而你已经在柜台放弃了交易，没有拿到你要买的东西。
如果你选择再支付一次，在情况1下你的选择仍然是正确的，如果是后面的情况，银行会忠实的两次扣掉你的钱，而不会理解你现实中的苦衷。
如果你选择等待，这对于情况2、4是正确的选择，但是如果是某一个包丢失了呢？你得等到花儿都谢了……
二、如果有一个人在半路上窃听发送包，他可以：
4.试图解密发送包。如果他知道了你的卡号甚至支付金额——这些在商场都有记录，那么他要做的就是已知部分明文的解密，这是最糟糕的情况之一。最后他成功的得到了你的卡号和密码。
5.他（站在商场一边，或者报复你）把发送包拦截下来，然后过一会儿又发到银行去，再过一会儿再发一次……于是银行可以一次又一次的在你账户里扣钱并转移到商场账户里去。以后银行可以拿出证据：你发送了这么多有效的信息包过来……结果往往是你输了官司。
6.他（站在你这边，而报复商场）可以把发送包拦截下来，然后发送一个假的接收包给商场，于是你没有被扣钱，拿到了你的货物，而商场没有收到它应该得到的钱。
现在，你还觉得使用信用卡支付万无一失吗？自从我开始考虑这个问题，每次用卡的时候都是胆战心惊的，但神奇的是，到目前为止我还没有碰到过问题，这太神奇了。
其实，这就是密码学协议在里面工作着。所有的这些问题都不是密码算法能解决的，除了情况4。
一个密码协议，是针对特定的事情，来规定一个过程怎么样实施，而一个好的密码协议，需要解决各种可能出现的问题。在商场购物用银行卡支付这个事情上，一个支付协议就至少要能应对上述的每一种情况，但绝对不仅仅是这些。
密码协议学家们想到了一些很神奇的解决问题的方法：
情况5中的这种攻击叫做重放攻击，解决的方法一般是用时间戳。在发送包里把当前时间和所有帐号信息一起加密，银行处理了第一个发送包，如果后来收到的包里的时间和其他信息都和刚才完全一样，就认为是同一个包，予以忽视。这个策略可以顺便解决情况6的问题。银行在接收包中将有效信息和发送包的时间同时加密，发回商场，而攻击者不知道确切时间，也就没法伪造一个接收包了。
针对情况4，有一种策略是不发送密码，而验证你的身份。这有可能吗？可以这样操作：银行向你发送一个很大的随机数，你用hash函数计算一下密码和这个随机数。hash函数是一种算法，具有很好的性质，比如从答案算不出结果、不同的值算出来结果不同等等。你将答案发给银行，银行也将它保存的你的密码和刚才发的随机数用同样的方法算一下，然后检查是否一致。
上面说的这种方法在你用ADSL上网的拨号过程中广泛使用，在那个时候，拨号服务器端三次向你发送随机数，你的拨号软件一一做出回答，如果三次都正确，那么你拨号就成功了。
另外，大部分银行其实并没有保存你的密码，而是保存了你的密码经过一个hash函数计算得到的结果，每一次你去自动柜员机取款，输入密码，你的输入会经过同样的hash函数计算，然后把它与银行保存的进行对比。因此，你并不需要担心银行工作人员能得到你的密码，他们最多能得到hash函数的结果，而无法从中计算出密码。
上面的这些，都是一些安全性的策略，也就是我们所说的协议。
密码协议，与其说是一门学科，倒不如说是一场人和人比拼智慧的游戏。分析员不停的找出现有协议的漏洞，设计师则不停的弥补漏洞，设计更好的协议。他们两种人的差别也许并不是那么清晰，有可能就是一个人在那里自己给自己找麻烦，然后自己来解决它。
如果你想有自己的保密措施，或者想了解坏蛋有些什么手段，或者想培养自己缜密的思维，你应该读一读密码协议学。如果你觉得已经有了非常严密的思维，那么强烈建议你试一试密码协议学是不是你未来的方向。
在这里，我推荐Bruce Schneier写的《应用密码学(协议算法与C源程序)》，这本书的第二章到第六章讲得非常精彩，不需要什么基础知识就能明白，而且确实像一个个故事一样吸引人。
最后，希望本文能对您有所帮助，由于准备不是很充分，不足之处，请您见谅。
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