一次性密碼本加密的方式是什么

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一次性密碼本

一次性密碼本即Vernam Cipher，是由Gilbert Vernam在1917年， 開發(fā)的一種加密算法。

之所以叫做一次性密碼本，是因?yàn)榧用芩玫拿荑€是一次性的，即密鑰只會(huì)使用一次，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槊荑€泄露導(dǎo)致之前的加密內(nèi)容被解密。

即使密鑰被泄露了，也只會(huì)影響一次通信過程。

加密之前的準(zhǔn)備

通常來說，如果我們想將一個(gè)消息加密傳輸需要做什么工作呢？

在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)社會(huì)，大家都知道計(jì)算機(jī)只能表示0，1這兩個(gè)數(shù)字，那么如果傳輸文字，則需要將文字轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼。

現(xiàn)有的編碼規(guī)則有很多，比如：ASCII，Unicode等，在后續(xù)的文章中我們會(huì)做介紹。

同樣的，對(duì)于編碼過后的文字進(jìn)行加密，就是將編碼過后文字的二進(jìn)制通過一定的bit運(yùn)算，而得到加密后的結(jié)果。

一次性密碼本的加密方式

回到一次性密碼本，他的加密方式非常簡(jiǎn)單，就是將明文和一串隨機(jī)的二進(jìn)制進(jìn)行XOR運(yùn)算。這個(gè)隨機(jī)的二進(jìn)制數(shù)可以通過不斷的拋擲硬幣來產(chǎn)生（正面表示1，反面表示0）：

1. 將明文編碼，即轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制。

2. 生成和明文二進(jìn)制位數(shù)相同的密鑰。

3. 將明文和密鑰的二進(jìn)制進(jìn)行XOR操作，生成最后結(jié)果。

一次性密碼本的解密

加密之后我們?cè)趺慈プ鼋饷苣兀?我們先看一下XOR的特性。

XOR是指異或操作，比特位上的數(shù)字一樣，異或的結(jié)果就是0，比特為上面的數(shù)字不一樣，異或的結(jié)果就是1。

舉個(gè)例子：
0 XOR 0 = 0
0 XOR 1 = 1
1 XOR 0 = 1
1 XOR 1 = 0

異或的一個(gè)非常重要的特性就是可逆，即：
A XOR B= C ，則 C XOR B = A 。

那么通過原文和密鑰異或得到的結(jié)果，可以通過將結(jié)果和密鑰再次異或操作得到原文。

這就是一次性密碼本的解密過程：將密鑰和結(jié)果進(jìn)行異或。

無法破譯

雖然一次性密碼本非常簡(jiǎn)單，但是一次性密碼本是無法破譯的，這個(gè)破譯并不是指現(xiàn)有的計(jì)算能力不夠，而是指即使擁有無窮大的計(jì)算能力也無法破譯。

為什么呢？

假如你拿到了加密的結(jié)果，然后遍歷等長(zhǎng)的密鑰進(jìn)行暴力破解，最后你會(huì)生成原文，假設(shè)這個(gè)原文長(zhǎng)度是128bit，那么就可以生成2的128次方個(gè)原文，即128bit長(zhǎng)度的原文的所有組合排列。

即使這些組合里面出現(xiàn)了一些有意義的文字，但是你不能確定這些文字是不是就是原文，因?yàn)樵谒械慕M合排列中可能生成多個(gè)有意義的文字。

所以這種解密是無意義的，就像是我知道了原文的長(zhǎng)度，然后自己構(gòu)造這個(gè)長(zhǎng)度的原文。

缺陷

既然一次性密碼本這么好，那么為什么我們?cè)趯?shí)際的工作中很少用到呢？

1. 密鑰太長(zhǎng)

一次性密碼本是用與原文等長(zhǎng)的密鑰做異或得到的，如果原文很大，那么相應(yīng)的密鑰也非常大。

1. 無法重用密鑰

每個(gè)密鑰只用一次，即是缺點(diǎn)也是優(yōu)點(diǎn)。意味著我們每次都要不停的更換密鑰，增加了復(fù)雜性。

1. 密鑰的配送

因?yàn)槊荑€和原文以及密文都是等長(zhǎng)的，目標(biāo)端如果想解密就必須拿到密鑰，如果能夠機(jī)密的傳輸密鑰給目標(biāo)端，那為什么不直接將原文機(jī)密的傳送給目標(biāo)端呢？

1. 密鑰的保存

每次加密都需要換一個(gè)密鑰，這意味著每一個(gè)明文都需要保存一個(gè)同樣長(zhǎng)度的密鑰，如果明文已經(jīng)可以很好的保存了，那何必多做一步加密呢？

感謝各位的閱讀，以上就是“一次性密碼本加密的方式是什么”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)一次性密碼本加密的方式是什么這一問題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！