1.3 密码学发展简史与现代分支

1.3 密码学发展简史与现代分支

本节摘要：SOURCE 1.3 从凯撒密码、DES/RSA 到 AES/ECC/SHA-256，并分支为对称、非对称、哈希、PKI 等。理解演进有助于解释「为何禁用 DES/SSLv3」。

故障场景：合规扫描报「使用 DES / 3DES」

老系统仍配置 DES-CBC3-SHA 套件，PCI-DSS 与 modern 浏览器均已淘汰。SOURCE 近代密码学里程碑：DES（1970s）→ AES（2001 标准）取代；RSA（1977）开启公钥时代。

一、三阶段对照

二、现代分支（SOURCE 1.3）

• 对称密码学：AES、3DES（勿新部署）
• 非对称密码学：RSA、ECC、DH/ECDH
• 哈希函数：SHA-256、SHA-3；MD5 仅遗留兼容
• 公钥基础设施 PKI：CA、证书、CRL/OCSP

⚠️ 常见坑：为兼容老客户端长期保留 SSLv3/TLS 1.0——BEAST、POODLE 风险仍在。

💡 关键直觉：选算法看标准与生命周期；TLS 1.3 大幅缩短「允许的历史算法列表」。

核心回顾

• AES 取代 DES 是容量与安全性双驱动
• ECC 在相同安全强度下密钥更短，适合移动端 TLS
• PKI 是 TLS「认证」目标的工程实现

深入讨论：算法演进背后的工程动因

密码算法的每次换代，表面上是安全强度不够，实质上是「密钥长度、性能与攻击进展」三者的再平衡。DES 的 56 位密钥在 1990 年代末已被暴力破解可行，于是有了 3DES 的临时过渡与 AES 的公开竞赛；AES 胜出不只是因为更安全，还因为它在软硬件上都能高效实现，具备 AES-NI 指令加速。RSA 的密钥从 512 位一路涨到 2048/3072 位，代价是握手与签名的计算开销不断上升，这才推动了 ECC 在移动端与 TLS 里的普及。

这个规律对今天的启示是：算法选型必须预留「再次换代」的机制。如今 RSA/ECC 面临量子威胁，下一次换代（PQC）已经在路上；上一轮换代沉淀下来的经验——公开竞争、参数分级、过渡期共存——正是 5.2 算法演进章节要复用的方法论。

# 密码算法换代时间线（对照记忆）
1977  RSA 发布，开启公钥密码学
1978  DES 成为 FIPS 标准（56 位密钥）
1998  EFF 制造 DES 破解机，56 位不再安全
2001  AES（Rijndael）成为 FIPS 197
2001  SHA-256 随 FIPS 180-2 发布
2006  3DES 开始被淘汰，AES 全面普及
2015  TLS 1.3 草案开始精简算法集
2020  主流浏览器拒绝 SHA-1 签名证书
2022  NIST 公布首批后量子密码标准
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对照时间线可以得出一个判断框架：任何算法都有「标准发布—广泛部署—攻击进展—淘汰替换」的生命周期。运维排期里所谓「技术债」，本质就是系统停留在了生命周期的后半段却没有安排替换。本章的简史不是历史课，而是理解这种生命周期的入门。

附录速查：算法生命周期与替换决策

# 主流算法的生命周期状态（对照评估）
算法            引入年份  生命周期状态        淘汰原因 / 风险
DES            1977      已淘汰             56 位密钥可暴力破解
3DES           1998      淘汰中             Meet-in-the-middle、性能差
MD5            1992      已淘汰（安全用途）  碰撞攻击
SHA-1          1995      已淘汰（签名）      碰撞成本现实可行
RC4            1987      已淘汰             RC4 偏差攻击
AES            2001      主流              当前安全
SHA-256        2001      主流              当前安全
RSA 1024       1977      淘汰中             分解可行性上升
RSA 2048+      1977      主流，向 PQC 过渡   量子威胁（Shor）
ECC P-256      1999      主流，向 PQC 过渡   量子威胁（Shor）
ML-KEM/ML-DSA  2022      新标准启用          —（后量子）

# 判断算法是否需要替换的检查项
1. 是否被 NIST / 行业标准明确禁用？         是 -> 立即下线
2. 是否已被证明存在可行攻击？              是 -> 排期替换
3. 密钥长度是否低于当前安全基线？          是 -> 加长或换算法
4. 供应商 / 库是否已进入 EOL？             是 -> 随组件升级
5. 是否有更强的替代且兼容成本可接受？      是 -> 规划迁移
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把检查项作为评审模板，每次安全评审时对在役算法逐项打钩，算法演进就从「被动等攻击」变成「主动排期」。第 5 章 5.2 的 CBOM 方法论正是把这张检查表落到资产层面的延伸。

需要补充的一点是：算法演进并非只会发生在「被攻破」之后，性能与生态变化也会推动替换。ECC 取代 RSA 的一部分动力来自更短的密钥与更快的握手，而 AES 取代 DES 则同时受益于安全强度与硬件加速的可实现性。理解「安全、性能、生态」三股力量，有助于预判未来 PQC 时代的迁移节奏，也提醒我们在今天的新系统选型时，尽量选择那些标准化进程成熟、实现生态丰富的算法，减少将来被迫迁移的工程量。

举例来说，若今天要为一个生命周期五年的系统选签名算法，仅看强度都够的 RSA-3072 与 ECC P-384 之间，就应从生态与性能角度优先考虑 ECC；而若系统要存续到量子时代，则需要把 PQC 混合方案纳入讨论。把时间维度放进选型，是本章生命周期观念最实际的应用。