二进制运算
现代对称密码学密码的一部分涉及使用二进制运算。二进制数（仅由零和一组成的数字）的各种运算对于程序员和编程学生来说是众所周知的。但对于那些不熟悉它们的读者，下面有一个简短的解释。在处理二进制数时，普通数学中找不到三种运算：AND、OR 和 XOR 运算。接下来对每一个进行说明。
与AND
要执行 AND 运算，您需要获取两个二进制数并一次对它们进行比较。如果两个数字的两个位置都为 1，则结果为 1。如果不是，则结果数字为零，如下所示：
1 1 0 1
1 0 0 1
-------
1 0 0 1
或OR
OR 运算检查给定位置的一个或两个数字中是否有 1。如果是这样，那么结果就是一。如果不是，结果数字为零，如下所示：
1 1 0 1
1 0 0 1
-------
1 1 0 1异或运算XOR
XOR 运算对您对加密的研究影响最大。它检查给定位置的数字中是否有 1，但该位置的两个数字中是否都存在 1。如果它在一个数中而不在另一个数中，则结果为 1。如果不是，结果数字为零，如下所示：
1 1 0 1
1 0 0 1
-------
0 1 0 0
异或运算有一个有趣的特性，即它是可逆的。如果将结果数字与第二个数字进行异或，您将得到第一个数字。并且，如果将结果数字与第一个数字进行异或，则会得到第二个数字。
0 1 0 0
1 0 0 1
-------
1 1 0 1
使用 XOR 运算的二进制加密为一些相当简单的加密打开了大门。获取任何消息并将其转换为二进制数，然后与某个密钥进行异或。将消息转换为二进制数是一个简单的两步过程。首先，将消息转换为其 ASCII 代码，然后将这些代码转换为二进制数。每个字母/数字都会生成一个八位二进制数。然后，您可以使用任意给定长度的随机二进制数字符串作为密钥。只需将消息与密钥进行异或即可获取加密文本，然后再次与密钥进行异或以检索原始消息。
这种方法简单易用，非常适合计算机专业的学生；然而，它对于真正安全的通信来说效果不佳，因为底层字母和词频仍然存在。这暴露了有价值的线索，即使是业余密码学家也可以使用它们来解密消息。然而，它确实为单密钥加密的概念提供了有价值的介绍，下一节将更详细地讨论该概念。尽管简单地对文本进行异或并不是通常采用的方法，但单密钥加密方法如今已被广泛使用。例如，您可以简单地包含一个多字母替换，然后将其与一些随机位流进行异或 - 当前使用的一些实际加密方法中确实存在其变体。
现代密码学方法以及计算机使解密成为一门相当先进的科学。因此，加密必须同样复杂才能有成功的机会。
到目前为止您所看到的有关加密的内容仅用于教育目的。正如多次指出的，如果您实施任何前面提到的加密方案，您将不会拥有真正安全的系统。您可能会觉得本文夸大了这一点。然而，准确了解加密方法的作用和不起作用至关重要。现在是时候讨论一些当今实际使用的方法了。
了解此处描述的简单方法以及上述网站提供的其他方法应该可以让您了解密码学的工作原理以及加密消息所涉及的内容。无论您是否继续研究现代、复杂的加密方法，在概念层面上了解加密如何工作的一些基本概念都很重要。有基本的原则上，掌握加密的工作原理将使您能够更好地理解现实世界中遇到的任何加密方法的概念。
拓展知识：密码学职业
一些读者可能对密码学职业感兴趣。密码学的基础知识足以成为安全管理员，但不足以成为密码学家。强大的数学背景对于深入探索密码学至关重要，尤其是在该领域从事职业时。足够的背景包括至少完整的微积分序列（通过微分方程）、基本概率论的统计、抽象代数、线性代数和数论。计算机科学和数学双专业是理想的选择。至少需要辅修数学，并且熟悉现有的加密方法至关重要。
原文始发于微信公众号（祺印说信安）：网络安全等级保护：二进制运算基础
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