安全性和演算法
現今網路的發達，使得網路的應用不僅僅是使用在電子商務或電子化辦公室而已，而是已融入到所有人的生活當中，除了帶來方便以外，伴隨而來的是網際網路安全性的問題。
網際網路傳輸數據會產生的四個主要問題：
・「竊聽」（Eavesdrop）：在傳輸數據的過程中內容被偷取。
・「電子欺騙」（Spoofing）：偽裝他人傳送或接收數據內容。
・「篡改」（Falsification）：在傳輸數據的過程中內容被改動。
・「抵賴」（Repudiation）：傳輸數據後不承認有傳送過。
對應上述問題的解決方法：
・「加密」（Encryption）
・「訊息鑑別碼」（Message Authentication Code）
・「數位簽章」（Digital Signature）
加密的基礎
・明文（Plain text）：加密前的資料，發送方想要接收方獲得的資訊。
・密文（Cipher text）：加密後的資料，是明文經過加密算法所產生的。
補充：現在網路的加密技術越來越重要，而電腦數據都是用0和1的2進位來管理。
對電腦而言，數據就是有意義的數字排列，加密就是對數據做運算，使其無法解讀。
而加密的計算是利用「金鑰」來運算數值，「金鑰」也是數字所組成。
反之。解密也是利用「金鑰」來將密文還原為原始數據。
雜湊函數
把輸入的數據轉換成固定長度且不規則的值的函數。類似果汁機的概念。
而輸出不規則的值，稱為「雜湊碼」（Hash Code），常用16進位來表示。
雜湊碼的五大特徵：
・輸出的數據長度不變
・輸入相同的值必定會產生相同的輸出值
・輸入數據相似，但有一點差異，輸出的值就會不同
・輸入完全不同的數據時，仍有可能得到相同的雜湊值
・雜湊碼無法倒推出原始數據
補充：輸入兩個相似的數據，即便只差一個數，所產生的兩個輸出內容就會完全不同。
輸入時，使用相同的數據及相同的雜湊演算法，得到的輸出會是一樣。
輸入時，使用不同的數據及相同的雜湊演算法，得到相同的輸出機率極低。
使用不同的數據中，得到相同的雜湊值，稱為「雜湊碰撞」（Hash Collision）。無論數據內容大小，透過雜湊演算法運算後，輸出的內容都會是固定的長度。
使用不同的雜湊演算法輸出的長度也不同。
雜湊是單向的，所以無法將雜湊演算法的輸出推算回原本的輸入。
雜湊函式的代表性演算法：・MD5（Message-Digest Algorithm５、訊息摘要演算法５）
・SHA－1（Secure Hash Algorithm１、安全雜湊演算法１）
・SHA－2（Secure Hash Algorithm２、安全雜湊演算法２）
MD5、SHA－1有安全疑慮，現在普遍使用『SHA－2』。
共用金鑰密碼系統
加密和解密時使用相同金鑰的加密方法。又稱「對稱式加密」（Symmetric Encryption）。
共用金鑰密碼系統：
・凱薩密碼（Caesar Cipher）
・AES（Advanced Encryption Standard、進階加密標準）
・DES（Data Encryption Standard、資料加密標準）
・一次性密碼本（One-Time Pad）
補充：共用金鑰有被偷窺的風險，所以有「金鑰傳送困難」的問題，而共用金鑰密碼系統需要能安全傳送金鑰的方法，解決的辦法包括了「金鑰交換協定」和「公開金鑰密碼系統」。
公開金鑰密碼系統
加密和解密時分別使用不同的金鑰，又稱「非對稱式加密」（Asymmetric Encryption）。加密使用的金鑰稱為「公開金鑰」（Public－Key），解密的金鑰是「私密金鑰」（Secret－Key）。
公開金鑰密碼系統：
・「RSA 加密演算法」
・「橢圓曲線密碼學」（Elliptic－Curve Cryptography）
補充：因使用公開金鑰有產生可信度問題的疑慮，所以要解決這個問題，就需要利用「數位憑證」這個方法。而公開金鑰另一個問題是，加密和解密都很費時，因此不適用於連續傳輸零碎數據，所以在傳輸連續數據時使用「混成密碼系統」。公開金鑰密碼計算過程必要條件：
⓵能用某個數加密數據
⓶能用其他的數計算還原原始數據
⓷能防止從一個金鑰推算出另一個金鑰的運算
混成密碼系統
結合「共用金鑰密碼系統」及「公開金鑰密碼系統」兩種方法，並彌補其缺點（安全性問題、處理速度問題）的密碼系統。
補充：用於確保網際網路資訊傳輸安全的安全協定「SSL」。SSL是安全通訊端層（Secure Sockets Layer）的縮寫。現在正式名稱為「TLS」傳輸層安全協議（Transport Layer Security）。常以「SSL／TLS」並列標示。
迪菲－赫爾曼金鑰交換
雙方之間安全交換金鑰的方法。「混合」運算雙方共享的秘密數和公開數後，就能安全交換雙方的共用金鑰。以下使用兩種類型的圖來演示
下圖步驟解析：・Alice準備好共用金鑰Ｙ，並傳送給Bob。
・Alice和Bob分別準備秘密金鑰Ｒ、Ｇ。
・雙方分別合出公開金鑰ＲＹ與ＧＹ並互相傳送所合成的公開金鑰給予對方。
・雙方再使用對方傳來的公開金鑰合成新的秘密金鑰ＲＧＹ。
下圖步驟解析：・A準備好質數p和生成元g，並傳送給B。
・A和B分別準備秘密數ａ、ｂ。（必須比p-2小）
・雙方分別計算「(ｇ的秘密數次方) mod ｐ」。
・雙方互相傳送計算結果給對方。
・雙方用對方傳來的數，乘以自己的秘密數次方，計算mod ｐ，A和B會獲得相同的計算結果Ｋ。（mod運算是用來求出除法後的餘數，「ｇ mod ｐ」表示用ｇ除以ｐ後的餘數。等同概念上的「合成」）
（即使偷窺通訊過程也無法使用得到的數算出A和B共享的數Ｋ及秘密數ａ和ｂ。）
補充：合成金鑰方法有三特徵：
・即使有共用金鑰以及用其合成的金鑰也無法分解成金鑰，代表無法分解
・不管用幾個金鑰所合成的金鑰，都能做為合成新金鑰的元素，代表可以多次合成
・金鑰合成的結果與合成順序無關，只取決於使用哪個金鑰迪菲－赫爾曼金鑰交換是雙方只交換即使公開也沒關係的資訊，就能在兩人之間產生新的金鑰的方法，所以這方法也稱為「迪菲－赫爾曼金鑰演算法」。
訊息鑑別碼
實現「身份鑑別」和「檢查訊息完整性」兩種功能的機制。用來檢查在訊息傳遞過程中，其內容是否被更改過。
補充：MAC可以想像成由金鑰和密文排列組合成字串的「雜湊碼」。
MAC製作方式有：
・HMAC（Hash－based Message Authentication Code、雜湊訊息鑑別碼）
・OMAC（One－key Message Authentication Code、單金鑰訊息鑑別碼）
・CMAC（Cipher－based Message Authentication Code、加密訊息鑑別碼）
現在多半使用『HMAC』使用密碼無法檢查出是否遭竄改，所以需要訊息鑑別碼。然而使用訊息鑑別碼，需要雙方都能對訊息加密，並且能計算MAC，缺點就是雙方都擁有MAC，無法確定是何人做成的MAC。
數位簽章
在訊息鑑別碼裡，加入具有「不可抵賴性」的機制。利用傳送者才能製作「數位簽章」的數據，確定訊息的製作者。以數學演算法或其他方式運算對其加密而形成的電子簽章。
補充：數位簽章就是將「公開金鑰密碼系統」反過來使用。簽名者將訊息用私鑰加密（這是一種反用，因為通常公鑰密碼中私鑰用於解密），然後公布公鑰；驗證者使用公鑰將加密訊息解密並比對消息。數位簽章雖然具備「身份鑑別」、「檢查訊息完整性」、「不可抵賴性」的功能，但仍有一個問題。無法得知製作者是否是他人偽裝，因為收到的公開金鑰裡並不會有製作者的資訊。
數位憑證
建立擁有者的身份識別，並提供擁有者的公開金鑰。 數位憑證是由可信任的機構「憑證管理中心」所發出，並且只限用一段時間。 超過有效期限時，數位憑證就必須替換。
數位憑證主要功能：
・企業或個人在全球網路的身份確認
・網際網路的傳輸安全性及完整性
・網路資料傳輸的不可否認性
補充：根憑證機構（root CA），真實性由本身來證明。而根憑證機構用來證明自己的憑證，稱為「根憑證」（root certificate）。根憑證機構多為大企業或政府機關等已經獲得社會信賴的組織。與網站進行通訊時，也會用到數據憑證，這種憑證稱為「伺服器憑證」（server certificate），同樣是由憑證機構發行。個人憑證是與電子郵件地址綁在一起，伺服器憑證則是與網域連在一起。而透過憑證可以確認管理這個網域的組織，以及管理存放網站內容的伺服器的組織，兩者是同一個。這樣的社會機制，可以讓數位憑證透過憑證機構，來確保公開金鑰的製作者身份。而這一連串機制稱為「公開金鑰基礎架構」（Public Key Infrastructure，PKI，或稱公開金鑰基礎建設）。而此架構目的在於創造、管理、分配、使用、儲存以及復原數位憑證。
