1 简介

一次一密（OTP）的安全本质

OTP 的信息论安全性来自三点：

密钥是真随机的

密钥长度 ≥ 明文长度

每个密钥只使用一次

加密方式：

			C=P⊕K

只要满足以上条件，密文不泄露任何关于明文的信息（Shannon 证明）。

• OTP 的致命缺点 ：

密钥太长

难以分发和管理

现实中几乎不可用

2 ChaCha20 / Salsa20 的核心思想

现代伪随机流加密算法（如ChaCha20、Salsa20）它们做了一件非常“工程化但聪明”的事情：

用一个短密钥 + PRNG，扩展出“看起来像真随机”的长密钥流

形式上：

    Keystream = PRNG(key, nonce, counter)
    Ciphertext = Plaintext ⊕ Keystream

关键假设是：

在可行计算资源内，攻击者无法区分该密钥流和真正随机序列

这在密码学中称为：

计算不可区分性（computational indistinguishability）

• 为什么这在理论上“逼近 OTP”

对比两者：

  属性 			 OTP			 ChaCha20 / Salsa20
  密钥来源    真随机 			伪随机（PRNG）
  密钥长度    = 明文长度  			固定（256 位）
  安全性 		信息论安全   		计算安全
  XOR 结构  	是  					 是

如果满足以下条件：

PRNG 是密码学安全的（CSPRNG）

攻击者无法在现实时间内区分密钥流和真随机

nonce / counter 从不复用

那么从攻击者视角看：

密文的统计行为 ≈ OTP 密文

ChaCha20 是“在计算意义下的 OTP 仿真器”

3 PRNG 在这里为什么足够强

ChaCha / Salsa 的 PRNG 不是普通线性同余生成器，而是：

基于 ARX 结构（Add-Rotate-XOR）

高扩散（avalanche effect 极强）

经过多年公开分析（eSTREAM、TLS、SSH、QUIC）

目前为止：

无实用的区分攻击

无已知密钥恢复攻击

• 但它们仍然不等于 OTP

关键差异：

不是信息论安全

假设 PRNG 可被破解 → 历史密文全部暴露

nonce 不能复用

同一 (key, nonce) → 两个密文 XOR = 明文 XOR

这点和 OTP 重用密钥是同一个灾难

必须防篡改

原始流加密是 malleable 的

所以现实系统中通常使用：

			ChaCha20-Poly1305（AEAD）

4 Go 语言中支持 ChaCha20 / Salsa20 的库

官方维护（强烈推荐）

    	golang.org/x/crypto/chacha20

纯流加密接口

		import "golang.org/x/crypto/chacha20"

特点：

			RFC 8439 ChaCha20

提供原始 keystream XOR

适合研究 / 底层协议

不提供认证（MAC）

			 golang.org/x/crypto/chacha20poly1305  

现实中最该用的

			import "golang.org/x/crypto/chacha20poly1305"

特点：

AEAD（加密 + 认证）

TLS 1.3 / QUIC / OpenSSH 都在用

nonce 管理清晰

抗重放 / 抗篡改

生产环境首选

     golang.org/x/crypto/salsa20
    import "golang.org/x/crypto/salsa20"

特点：

支持 Salsa20 / XSalsa20

历史算法，仍安全

新项目一般更偏向 ChaCha20

• Go 标准库中的接口

虽然 crypto/ 里没有直接实现 ChaCha/Salsa，但有统一抽象：

    type Stream interface {
        XORKeyStream(dst, src []byte)
    }

ChaCha20 / Salsa20 都实现了该接口，方便组合。

• 第三方 / 扩展生态

     libsodium（通过 cgo）
  
     XSalsa20 / XChaCha20
  
     Cloudflare / WireGuard 相关实现
  
     Go QUIC / TLS 实现
  

5 小结

ChaCha20 / Salsa20 用“不可区分于随机的密钥流”在计算意义上复刻了一次一密，
在正确使用 nonce、并配合认证（AEAD）的前提下，是现代密码工程中最接近 OTP 的现实方案。