密码学¶
密码学是信息安全的基石。无论是 HTTPS 加密传输、数字签名防篡改，还是密码安全存储，背后都依赖密码学算法的正确使用。
打个比方：密码学就像一个精密的保险箱系统——不同的锁（算法）保护不同的资产（数据），而管理这些锁的方式（协议和标准）决定了系统的整体安全性。
为什么学习密码学？¶
- 不理解密码学，就无法正确使用加密库（错误使用 AES-CBC 导致 Padding Oracle Attack 等案例层出不穷）
- 了解安全位数、密钥管理、证书体系等基础概念是安全开发的前提
- 后量子密码时代的到来意味着现有算法可能在未来十年内需要迁移
- 真实世界的密码学漏洞 90% 不在算法本身，而在**协议组合**与**误用**上——这正是本笔记着重补充的内容
笔记融合视角说明¶
本笔记融合了两本书的视角：
- 《Java Cryptography: Tools and Techniques》（David Hook & Jon Eaves, 2025）— 提供 Java + Bouncy Castle 的实现细节，回答「怎么写」
- 《Real-World Cryptography》（David Wong, Manning 2021）— 提供协议设计动机与真实世界案例，回答「为什么这么设计」「会踩什么坑」
每个模块在「Java 实现」主线之外，会补充「为什么这么设计」「真实世界案例」「现代推荐」等小节。如需通读 Wong 书的逐章直译，参见 Real World Cryptography 翻译位。
学习路径¶
基础篇：原语（Primitives）¶
密码学的「原料」——单独使用很少够安全，但所有协议都建立在它们之上：
- Java 密码学架构 — JCA Provider 机制、Bouncy Castle 安装、熵与安全位数
- 对称加密 — AES、分组密码工作模式（ECB/CBC/CTR）、认证加密（GCM/EAX）、ChaCha20 流密码
- 哈希与完整性 — 消息摘要（SHA）、MAC/HMAC、KDF/XOF、Merkle 树
- 随机数与密钥派生 — PRNG、
/dev/urandom、HKDF、阈值密码学（Shamir 秘密分享） - 基于密码的密钥生成 — PBKDF2、scrypt、Argon2
协议篇：非对称与公钥基础设施¶
掌握公钥密码与信任体系：
- 非对称加密与混合加密 — RSA-OAEP、ECIES、KEM/DEM 范式
- 密钥交换 — Diffie-Hellman、ECDH（X25519/X448）、密钥确认
- 数字签名 — RSA-PSS、ECDSA、EdDSA、SM2、签名 substitution / malleability 攻击
- 证书与 PKI — X.509 证书、CRL、OCSP、证书路径验证、CA 信任链失败案例
- 密钥存储 — KeyStore 类型（JKS/PKCS12/BCFKS）、keytool、硬件存储引子
应用篇：真实世界协议¶
把原语组合成端到端可用的安全系统：
- TLS — 传输层安全、TLS 1.3 握手、JSSE、双向认证、DTLS、Noise 协议框架
- 端到端加密 — Signal 协议、X3DH、Double Ratchet、PGP 为何在邮件场景失败
- 用户认证 — SSO、OPAQUE（aPAKE）、TOTP、WebAuthn / FIDO2、CPace、SAS
- CMS 与 S/MIME — 加密消息语法、电子邮件加密、时间戳协议
- OpenPGP — PGP 协议、密钥环、Web of Trust 局限
- 加密货币与 BFT 共识 — Bitcoin 工作原理、UTXO、Merkle 树、PoW、DiemBFT
- 硬件密码学 — HSM、TPM、Secure Element、TEE、白盒密码、侧信道与常时间编程
前沿篇：下一代密码学¶
应对未来十年的挑战：
- 后量子密码 — Grover/Shor 算法影响、ML-KEM（Kyber）、ML-DSA（Dilithium）、哈希签名、混合加密
- 下一代密码学 — MPC（PSI）、FHE（基于 LWE 的 bootstrapping）、通用 ZKP（zk-SNARKs）
附录¶
- ASN.1 基础 — 编码规则参考（学习密码学协议的前置知识）
- 密码学失败案例集 — Wong 书各章真实漏洞复盘的索引页（反面教材）
阅读建议¶
- 快速上手：基础篇 → TLS → 用户认证 即可覆盖 90% 的 Web 应用场景
- 协议设计：基础篇 → 协议篇全部 → 端到端加密 → 硬件密码学
- 学术 / 前沿：基础篇 → 后量子密码 → 下一代密码学