12.3.1  密码学与混沌密码学

密码学具有悠久而迷人的历史，其研究内容涉及诸多领域，并早已超越了数学和计算机科学的范畴，它甚至与历史、伦理、军事等学科的相关研究成果彼此影响。此外，密码学还从语言学、数学、物理学和计算机科学中吸收思想和方法。时至今日，密码学已经成为一门重要的学科并深深地影响着人类社会的发展与进步。

密码学研究的是编码和加密法。David Kahn在其被称为"密码学圣经"的著作中是这样定义密码学的："密码术（cryptology）就是保护。通信对于现代人来说，就像甲壳对于海龟、墨汁对于乌贼、伪装对于变色龙一样重要。"

考古学家在古埃及人的坟墓中发现了早期的编码和加密。希伯来人曾经以替换为基本原理开发了3种不同的加密法。据说，早期的希腊人曾经使用过基于"夹带加密法"思想而构建的"秘密书写方法"来传递信息。斯巴达克人最早将加密技术应用于军事战争。人类研究密码的历史如此久远，有记载的通信密码始于公元前400年的凯撒密码。到了1949年，Shannon发表了Communication Theory of Security System一文，为现代密码学奠定了理论基础，使密码学成为了一门科学。1976年，Diffie M与Hellman M发表的Transactions on information theory和1977年美国实施的Data encryption standard标志着现代密码学的开始。

尽管密码学具有源远流长的历史，但它却依旧年轻并始终充满魅力。无论何时，通信双方总是竭尽所能地设计出安全可靠的加密方法，然而破译者也在想方设法地试图突破任何一种保密措施。于是，加密技术与解密技术就展开了一场旷日持久的赛跑。在所有人看来，这似乎是一场永远不会有终点的竞争。

在巨大的需求下，加密体制向着多样化方向发展。由于混沌系统的某些特性，研究人员开始设想将混沌科学用于加密。首先，混沌系统对参数和初始条件有极强的敏感性，这与密码系统对密钥和明文敏感这一事实十分相似。这表示任意邻近的两个初值所生成的序列都是彼此无关的，换言之，混沌算法不存在相关免疫性；其次，混沌系统的输出是类似于噪声的伪随机信号，这与加密系统将明文变为不可识别的密文又不谋而合；再次，混沌系统具有有序性，这就意味着可能同步。诸多特性使混沌成为加密研究的新热点。著名学者Kocarev将二者之间的一些对比关系总结出来，如图12-5所示。当然，人们对混沌系统用在加密领域的安全性也在不断的论证中。随着混沌理论的发展与完善，随着加密与破译的竞跑与角逐，人们正在着力研发安全性更高、效率更高的混沌加密系统。

进入21世纪之后，混沌加密研究进入了蓬勃发展的时代，很多新的算法被提出。从事该项科学研究的学者队伍也得到了壮大，特别是在多媒体数据加密方向上发展迅速。