密码学

现代密码学知识地图：从 Hash/MAC/KDF、对称密码与 AEAD、公钥密码与数字签名，到 PKI/TLS 组合协议，并单独保留 DES/3DES/ECB/CBC/CFB 等 legacy 知识用于兼容与理解演进。

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密码学

知识总览

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[!info] related notes

Security: Security MOC

对称密码: 对称密码学

公钥密码: 非对称密码学

Hash: 密码学哈希函数

HMAC: HMAC

KDF: KDF

AEAD: AEAD

PKI: PKI

TLS: HTTPS

核心问题

现代密码学不是“把明文变乱码”这一件事。

它主要解决：

Confidentiality：未授权者不能读取内容；
Integrity：内容被改动时能够检测；
Authentication：确认消息/实体来自谁或由谁控制某个密钥；
Key Establishment：安全建立共享密钥；
Digital Signature：提供公钥可验证的签名；
Key Derivation：从 root secret 派生用途隔离密钥。

不同 primitive 解决不同问题。

Primitive Map

Hash

密码学哈希函数

message
→ fixed-length digest

不需要 secret key，不提供 confidentiality，也不能单独提供 message authentication。

MAC / HMAC

HMAC

message + shared secret
→ authentication tag

用于共享 secret 场景的 integrity/authentication。

KDF

secret/keying material
→ derived keys

区分：

HKDF 这类 general-purpose KDF；
PBKDF2 / Argon2 这类 password-based KDF。

Symmetric Cryptography

对称密码学

共享 secret key，适合高效保护大量数据。

Block cipher：

AES
DES（legacy）
3DES / TDEA（legacy）

经典 mode：

Block Cipher Modes of Operation

AEAD

现代消息保护优先心智模型：

plaintext + AAD + nonce + key
→ ciphertext + tag

典型：

AES-GCM；
ChaCha20-Poly1305。

Public-Key Cryptography

非对称密码学

至少区分：

public-key encryption；
digital signature；
key agreement。

典型数学体系：

Digital Signature

数字签名

private key → sign
public key → verify

签名不是“私钥加密”。

Trust Layer

PKI

解决：

为什么相信这个 public key 属于这个域名/主体？

核心：

certificate；
CA；
trust anchor；
path validation；
revocation/status。

Protocol Composition

真实协议不会只使用一种 primitive。

例如现代 TLS：

certificate / signature
→ authenticate server

ECDHE
→ establish shared secret

HKDF
→ derive traffic secrets

AEAD
→ protect records

详见：

Block Cipher Mode 演进

经典 confidentiality mode：

它们主要解决 confidentiality。

现代新协议更常直接选标准 AEAD，因为：

encryption 不等于 authentication。

Legacy 区域

DES

56-bit effective key；
FIPS 46-3 于 2005 年撤回；
主要用于历史理解。

3DES / TDEA

继承 64-bit block；
已进入 legacy-only 使用阶段。

ECB / CBC / CFB

仍需要学习，因为大量历史协议、文件格式和面试资料会出现。

但：

学习 legacy primitive ≠ 推荐新系统继续采用。

一个推荐学习顺序

Security goals
→ Hash
→ HMAC
→ KDF
→ Symmetric Cipher / AES
→ Block Cipher Modes
→ AEAD
→ Public-Key Cryptography
→ Signature / Key Agreement
→ PKI
→ TLS composition

这条顺序强调：

先理解 primitive，再理解 composition，最后理解 protocol。

不要从“背 TLS 消息顺序”反推整个密码学。