信息安全技术主要是为了保证数据在传输、存储和处理过程中的安全性，也即保证存储的数据和在信道中流动的数据不被窃取、篡改和破坏，从而保证数据的一致性、真实性、完整性和保密性。为了实现这一目的，密码技术是一种不可缺少的技术手段。
7.3.1 密码学概述
密码学是一门古老而深奥的学科，早在四千年前，古埃及人就开始使用密码来保密传递信息。两千多年前，罗马国王恺撒就开始使用目前称为“恺撒密码”的密码系统。但是密码技术直到20世纪40年代才有重大的突破和发展。特别是20世纪70年代后期，由于计算机和电子通信的广泛使用，现代密码学得到了空前的发展。
1.密码学的含义
密码学是研究加密和解密变换的一门科学。它包含两个分支，一是密码编码学，另一个是密码分析学。密码编码学是对信息进行编码，实现隐蔽信息的一门学科；密码分析学是研究分析破译密码的学科，即在未知密钥的情况下，从密文推出明文或密钥的技术。密码学正是在这种破译和反破译的过程中发展起来的。
2.密码系统中的几个概念
（1）明文。将可懂的文本称为明文。
（2）密文。将明文变换成的不可懂的文本称为密文。
（3）加密。把明文变换成密文的过程叫加密。
（4）解密。把密文变换成明文的过程叫解密。
（5）密钥。是由使用密码体制的用户随机选取的，密钥成为唯一能控制明文与密文之间变换的关键，它通常是一个随机字符串。
（6）密码体制。完成加密和解密的算法称为密码体制。在计算机上实现的数据加密算法，其加密或解密变换是由一个密钥来控制的。
密码体制从原理上可分为两大类：对称密钥密码体制和非对称密钥密码体制，或称单钥密码体制和双钥密码体制。下面分别介绍这两种密码体制。
7.3.2 对称密钥密码体制
在对称密钥密码体制中，解密算法是加密算法的逆运算，加密密钥和解密密钥相同，加密密钥能从解密密钥中推算出来，反之亦然。最具有代表性的就是著名的美国IBM公司研制的数据加密标准（Data Encryption Standard，即DES）。
1.数据加密标准DES
DES是对称加密算法中最具代表性的算法。DES算法原是IBM公司为保护产品的机密而研制成功的，后被美国国家标准局和国家安全局选为数据加密标准，并于1977年颁布使用。DES可以对任意长度的数据加密，实际可用密钥长度为56比特。对称加密算法使用同一个密钥来加密和解密信息，其加密过程和解密过程。
加密过程的第一步是产生密钥，然后把密钥和要加密的数据（称之为明文）应用于选定的对称密钥算法，然后产生加密好的数据（称之为密文）。解密过程刚好相反，把密文和相同的对称密钥应用于对称密钥算法，则结果为原来的明文信息。所以，对称密钥算法提供了一种保护信息机密性的途径。
2.对称加密技术的优缺点
对称加密技术（DES）的最大优势是加/解密速度快，适合于对大数据量进行加密，但密钥管理困难。对称加密技术要求通信双方事先交换密钥，当系统用户多时，例如，在网上购物的环境中，商户需要与成千上万的购物者进行交易，若采用简单的对称密钥加密技术，商户需要管理成千上万的密钥与不同的对象通信，除了存储开销以外，密钥管理是一个几乎不可能解决的问题。另外，双方交换密钥时，还会遇到密钥传送的安全性问题。还有，密钥通常会经常更换，更为极端的是，每次传送都使用不同的密钥，对称技术的密钥管理和发布都是远远无法满足使用要求的。为了弥补对称密钥密码体制存在的不足，出现了非对称密钥密码体制。
7.3.3 非对称密钥密码体制
非对称密钥密码体制最主要的特点就是加密和解密使用不同的密钥，每个用户保存着一对密钥——公开密钥和秘密密钥。因此，这种体制又称为双钥或公开密钥密码体制。在公钥加密算法下，公钥是公开的，任何人都可以用公钥加密信息，再将密文发送给私钥拥有者；私钥是保密的，用于解密其接收的经公钥加密过的信息。典型的公钥加密算法如RSA，是目前使用比较广泛的加密算法。
1.RSA算法
1977年，Rivest、Shamir和Adleman三人实现了公开密钥密码体制，并以三个人名字的首字母命名，简称RSA公开密钥体制。RSA算法是一种建立在大数分解和素数检测的理论基础之上的。RSA的保密性在于大数的分解难度上，如果大数分解成功，则RSA也就无保密性可言了。其加密过程和解密过程。
2.公开密钥技术（RSA）的优缺点
公开密钥技术解决了密钥的发布和管理问题，商户可以公开其公开密钥，而保留私有密钥。购物者可以用人人皆知的公开密钥对发送的信息进行加密，安全地传送给该商户，然后由商户用自己的私有密钥进行解密。虽然公钥体制消除了秘密密钥共享的问题，但并没有一个完整的解决方案，仍然有很多的缺点。相对于对称密钥算法来说，公钥算法计算速度非常慢。另外，公钥算法也要求一种使公钥能广为发布的方法和体制，所以把公钥算法和对称算法结合起来不失为一种最佳的选择。
7.3.4 PGP加密技术
PGP（Pretty Good Privacy）是由美国的Phil Zimmermann于20世纪90年代初开发的。他创造性地把RSA公钥体系和传统加密体系结合起来，并且在数字签名和密钥认证管理机制上有巧妙的设计，它是一个完整的电子邮件安全软件包，包括加密、认证、数字签名和压缩等技术。因此PGP成为目前几乎最流行的公钥加密软件包。
1.PGP的功能
（1）加密文件
PGP采用国际数据加密算法IDEA（International Date Encryption Algorithm）加密文件，只有知道加密密钥的人才可以解密文件。IDEA是目前已公开的算法中最好的且安全性最强的分组密码算法。
（2）密钥生成
PGP可以生成秘密密钥和公开密钥，有512，768和1024位三种长度供选择。PGP中利用RSA公开密钥密码体制。
（3）密钥管理
PGP有生成密钥、删除密钥、查看密钥、抽取密钥、编辑密钥和对密钥签名等各种功能。这样PGP就帮助用户建立和维护了一个小型的数据库，其中包含有联系人的公开密钥等，便于用户与他们通信。
（4）收发电子函件
利用PGP可以将要发送的电子函件加密，也可以将收到的电子函件解密。
（5）数字签名
PGP可以用做数字签名，也可以校验别人的签名。数字签名的原理就是签名者用自己的秘密密钥对签名加密，然后别人就可以用他的公开密钥去验证签名。
（6）认证密钥
PGP可以给别人的公开密钥做数字签名。
2.PGP的工作过程
PGP利用随机产生的对称密钥（IDEA算法）对明文加密，然后用RSA算法再对该对称密钥加密。收件人收到邮件后，先用RSA算法解密出这个随机对称密钥，再用IDEA算法解密邮件本身。这样的链式加密既有RSA体系的保密性，又有IDEA算法的快捷性。
