- 发送者
- 接收者
- 加密：加密是一种行为。
- 明文：加密前的数据。
- 密文：加密后的数据。
- 解密：正当的接收者将密文还原成明文。
- 密码破译(密码分析)：接收者之外的其他人试图将密文还原成明文。
- 算法：用于解决负责问题的步骤
- 密钥：密码算法需要密钥，区别于现实世界中的金属钥匙，密钥是一串数字
根据密钥的使用方法，可以将密码分为对称密码和公钥密钥：
- 对称密码（symmetric cryptographic）：加密和解密过程使用同一密钥
- 公钥密码（public-key cryptographic）：在加密和解密的过程中使用不同的密钥，因此公钥密码也成为非对称密码（asymmetric cryptographic）
另外，将对称密码和公钥密码结合起来的密码方式成为混合密码系统(hybrid cryptosystem)，比如 HTTPS 中的 SSL或 TLS。
密码技术所提供的不仅仅是基于密码的机密性，用于检验消息是否被篡改的完整性，以及用确认对方是否是本人的认证等都是密码技术的重要部分。
- 单向散列函数（one-way hash function）：散列值是用单向散列函数计算出来的值，单向散列函数所保证的并不是数据的机密性，而是完整性（integral），完整性是指数据是正牌的而不是伪造的，比如软件的发布者通常还会发布软件的散列值，以供用户验证这个软件是否是官方的没有被篡改过的。
- 消息认证码（message authentication code）：为了确认消息是否来自所期望的通信对象，可以使用消息认证码，通过消息认证码不仅可以确认消息是否被篡改，还能够确认消息是否来在所期待的通信对象。
- 数字签名（digital signature）：
- 否认（republican）：事后推翻自己先前的主张的行为。比如某人冒充你的朋友与你进行通信进行欺骗，事后会否认他做了这件事。
- 数字签名是能够防止伪装、篡改、否认的技术，数字签名就是一种将显示世界中的签名和盖章移植到数字世界中的技术。
- 伪随机数生成器（pseudo random number generator, PRNG）：是一种能够模拟产生随机数的算法，伪随机数承担着密钥生成的重要职责。
对称密码、公钥密码、单向散列函数、消息认证码、数字签名、伪随机数生成器技术统称为密码学家的工具箱。
- 不要使用保密的密码算法：从历史来看，密码算法的密码无一例外地都会被暴露出来。
- 开发高强度的密码算法是非常困难的：要比较密码算法的强弱是非常困难的，密码算法的强度只能通过事实来证明，现在世界上公开的被认为强度较高的密码算法，几乎都是经过破译者长期尝试破译未果的情况下而存活下来的，因此，如果认为“公司自己开发的密码系统比那些公开的密码系统更强”，那只能说太高估自己公司的能力了。试图通过对密码算法本身进行保密来确保安全性的行为，一般称为隐蔽式安全性（security by obscurity），这种行为是危险而且愚蠢的。反过来将密码算法的详细信息以及程序源代码全部交给专业的破译者，并且提供大量明文和密码样本，如果在这样的情况向下破译一段新的密文依然需要花费较长的时间，就说明这是高强度的密码。
- 使用低强度的密码比不进行任何加密更危险。此观点出自《密码故事》
- 任何密码总有一天会被破译：无论加密算法多强，使用穷举法最终也能将其破译，因此破译密文所需的时间，与要保密的明文的价值之间的权衡就显得非常重要。另外虽然一次性密码本（one-time pad）是例外，但它并不是一种显示可用的算法。
- 密码只是信息安全的一部分：最脆弱的环节并不是密码，而是人类自己，最近，社会工程学攻击（social engineering）也是比较流行的。
公元前100年，尤利乌斯-凯撒使用的密码，通过将明文中所使用的字母表按照一定的字数平移来进行加密。
凯撒密码破解方法是穷举法，字母平移的可能数只有25种，非常容易破解。
将明文中所使用的字母表替换为另一套字母表的密码称为简单替换密码（simple substitute cipher）。简单密码很难通过暴力破解来进行破译。
一种密码能够使用的所有的密钥集合称 为密钥空间，所有可能密钥的总数就是密钥空间的大小，密钥空间越大，暴力破解就越困难。
可以使用频率分析来破解简单替换密码，频率分析利用了明文中的字母出现的频率和密文中字母出现的频率一致这一特性，比如英语中，某些单词（比如 the）出现的非常多。
Enigma 是由德国人阿瑟-谢尔比乌斯于20世纪发明的一种能够进行加密和解密操作的机器。
对于上面介绍的加密方法，算法和密钥分别是：
- 凯撒密码：算法是经明文中的各个字母按照指定字母表进行平移，密钥是平移的字母表。
- 凯撒密码：算法是按照替换表对字母进行替换，密钥是替换表。
- 凯撒密码：算法是 Enigma 密码机，密钥是密码机的接线方式、转子的顺序和位置。
将密码算法和密钥分开的意义在于，密码算法是需要重复使用的，但在重复使用同一种密码算法的过程中，该算法被破译的可能性也逐渐增大，因此我们就在密码算法中准备了一些可变的部分，并在每次通信时都针对这些可变的部分进行改变，这一可比的部分就是密钥。
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编码：计算机世界操作的并不是文字，而是由 0 和 1 组成的比特序列，执行加密操作的程序，就是将表示明文的比特序列转换为表示密文的比特序列。将现实世界中的东西映射为比特序列称之为编码（encoding）。
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XOR：XOR 全称是 exclusive or，中文称之为亦或，一个比特序列亦或另一个等长的序列两次，得到的结果是其本身。XOR 是复杂的加密算法的组成部分。
一次性密码本每次都使用与原比特序列等长的随机比特序列跟原序列进行亦或操作，它是无法被破译的，因为就算使用穷举法得到了所有的明文结果，也无法确定哪个结果是正确的。一次性密码本是理论上是无法破译的。
一次性密码本为什么没有被广泛使用：
- 密钥的配送问题，怎么保密的进行密钥的配送。
- 密钥的保存
- 密钥的重用，一次性密码本中觉得不能重用过去用过的随机比特序列。
- 密钥的同步，如果明文长度为 100M，那么密钥的大小也是 100M，这样同步就显得比较困难。
- 密钥的生成，随机数并不是通过计算机程序产生的伪随机数，而必须是五重现性的真正随机数。
综上原因，一次性密码本无法被广泛的使用。
DES（Data Encryption Standard）是 1977 年美国联邦信息处理标准中所采用的一种对称密码，DES 一直以来被美国以及其他国家的政府和银行使用，但是随着计算机的进步，DES 已经能够被暴力破解了。
DES 是一种将 64 比特的明文密码加密成 64 比特密文的对称密码算法，DES 是以 64 比特的明文为一个单位来进行加密的，这 64 比特单位称之为分组，一般来说，以分组为单位进行处理的密码算法称之为分组密码（block cipher）。
DES 每次只能加密 64 比特数据，如果要加密的明文比较长，就需要对 DES 加密进行迭代，二具体的迭代方式就称之为模式。
DES 的基本结构是由 Horst Feistel 设计的，因此也称之为 Feistel网络（Feistel network）、Feistel结构（Feistel structure）、Feistel密码（Feistel cipher）。在 Feistel 网络中，加密的各个步骤称为轮（round），整个加密过程就是进行若干次轮的循环。
三重DES（triple-DES）是为了增强 DES 的强度，将 DES 重复三次所得到的一种密码算法，也称为 TDEA（Triple Data Encryption Algorithm）。缩写为 3DES。
3DES 兼容 DES 密码算法，当 3DES 的三次加密都是用相同的密钥时，就等同于普通的 DES了。
- DES-EDE2：密钥1和密钥3使用相同的密钥，而密钥2使用不同的密钥。
- DES-EDE3：三次加密都使用不同的密钥。
尽管 3DES 目前还在被银行等机构所使用，但其处理速度不高，处理特别注重向下兼容性的情况下，很少被用于新的用途。
AES（Advanced Encrytion Standard）是取代前任标准 DES 而成为新的标准的一种对称加密算法。全世界的企业和密码学家提交了多个对称加密算法作为 AES 的候选，最终在 2000 年从这些候选算法中选出了一种名为 Rijndael 的对称密码算法，并将其确定为 AES。Rijndael 也是有多个轮组成，但 Rijndael 没有使用 Feistel 网络，而是使用了 SPN 结构。
- DES 不应该在用于任何新的用途。现在暴力破解法已经能够实现在现实时间内完成对 DES 的破解。
- 3DES 也没有足够的理由被用于新的用途，尽管一些特别注重向下兼容性的系统还在使用 3DES，但最终会被 AES 取代。
- AES 是合适的对称加密算法。不应该使用任何自制的加密算法。而是应该选用 AES。
DSE 和 AES 都属于分组密码，它们只能加密固定长度的明文，如果需要加密的信息的长度超过密钥的长度，就需要对分组密码进行迭代，而分组迭代的方式就是模式。
分组密码有很多种模式，如果模式选择不当无法充分保证机密性，分组密码的主要模式包括：ECB、CBC、CFB、OFB、CTR。
分组密码与流密码：
- 分组密码是指每次只能加密特定长度的一块数据的一类密码算法。
- 流密码是指对数据进行连续处理的一类密码算法。
ECB、CBC、CFB、OFB、CTR 分别是指：
- ECB（Electronic ChdeBook mode）电子密码模式
- CBC（Cipher Block Chaining mode）密码分组链接模式
- CFB（Cipher FeedBack mode）密文反馈模式
- OFB（Output FeedBack mode）输出反馈模式
- CTR（CounTeR mode）计数器模式
各个模式的特点：
- ECB：将明文分组加密后的结果直接称为密文分组，ECB是最简单的模式，存在一定风险，且攻击者可以在不破译密文的情况下操作明文。
- CBC：确保互联网安全的通信协议 SSL/TLS 就是使用的 CBC 模式来确保通信内容的机密性的。
在对称加密中，由于用于加密和解密的密钥是相同的，因此必须向接收者配送密钥，用于解密的密钥必须实现配送给接收者，者一问题称为密钥配送问题（key distribution problem）。有以下方法来安全地配送密钥：
- 通过事先共享密钥解决
- 通过密钥分配中心解决
- 通过 diff-hellman 密钥交换解决
- 通过公钥密码解决
解决方法与问题：
- 事先共享密钥：具有很大的局限性，相邻的人可以通过物理方式交换密钥，但是对于素未谋面的网友却不可行，且如果 A 需要和 1000 个人进行安全通信，那么就 A 需要维护 1000 个密钥。
- 密钥分配中心：密钥分配中心如果被入侵则所有信息都会泄露，另外如果通信需求非常对，密钥分配中心的压力也会很大。
可以说公钥密码（public-key cryptographic）是密码学史上最伟大的发明，密钥分为加密密钥和解密密钥两种，发送者用加密密钥对消息进行加密，接受者用解密密钥对密文进行解密，要理解公钥密码，清楚地区分加密密钥和解密密钥是非常重要的，加密密钥是发送者加密时使用的，而解密密钥是接收者解密时使用的。对比加密密钥和解密密钥，可以发现：
- 发送者只需要加密密钥
- 接收者只需要解密密钥
- 解密密钥不可以被窃听者获取
- 加密密钥被窃听者获取也没有问题
也就是说，解密密钥从一开始就是由接收者保管的，因此只要将加密密钥发给发送者就可以解决密钥配送的问题了，而根本不需要配送解密密钥，公钥密码中，加密密钥一般都是公开的，正是由于加密密钥可以任意公开，因此该密钥被称为公钥。
公钥密码无法解决的问题：
- 无法判断公钥是否合法正确，这个问题被称为公钥认证问题。
- 公钥密钥的处理速度只有对称密钥的几百分之一。
RSA 是使用最广泛的公钥密码算法，它的名字由它的三位开发者的姓氏首字母组成。
针对公钥密码的攻击：
- 中间人攻击（man-in-the-middle attack）
混合密码系统（hybrid）是将对称密码和公钥密码的优势结合起来的方法。