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姚前(qián)最(zuì)新深度文(wén)章:《区块链技术十(shí)周年(nián)——回眸与前瞻》

2018-12-11 13:18

来源: 零壹财经 作者(zhě): 姚前

现代密(mì)码学演进


罗马非一(yī)日建成。要(yào)想准确理解区块链技术的缘起,我们需要回到四十多年前,研究现代密码(mǎ)学的发展历(lì)史。  

现代密码学的一个革命性的突破是解决对称密码算法无法在大规模的信息加密传输中(zhōng)普及(jí)的问题。对(duì)称密码算法是指加密(mì)和解密共用一个密码,也称单钥密码(mǎ)算法(fǎ)。它的最(zuì)大缺陷(xiàn)是,信息发送(sòng)方必须(xū)和每个(gè)接(jiē)受方约定(dìng)好对(duì)称(chēng)密钥,那么在密钥的大(dà)规模(mó)分发过程中,无法有效防止密钥被(bèi)窃取或者被人攻击,也(yě)不太容易去(qù)管理(lǐ)那么多的密钥。  

对此,1976年,Diffie(迪菲)和(hé)Hellman(赫(hè)尔曼)提出了新的思路,他们将(jiāng)原来的一个密钥一分为二,成一对密钥,一(yī)个密钥用于(yú)加密,一个密(mì)钥用于解密(mì)。加密密钥公(gōng)开(kāi),称为公钥。解密密钥(yào)不能公开,唯独本人秘密持有,不能给别人知道,称为(wéi)私钥(yào)。 

如果别人想给(gěi)我发信息,他要(yào)用(yòng)我的公钥对信息进行加密,而只有我的私钥才能(néng)解(jiě)开,其他任何(hé)人都解不开。同样,我想给别(bié)人发消息,要用对方公开的(de)加密密钥进行加(jiā)密(mì),而只有他手上有的那把私钥才能解开加密后的信息。 

这样的思路就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地解决(jué)了单密钥体(tǐ)系下的(de)密钥大规模分发的问題。这就(jiù)是非对称密码机制的(de)思想。1978年,Rivest(李(lǐ)维斯(sī)特)、Shamir(萨莫(mò)尔)和Adleman(阿德曼)提出(chū)著名的RSA密码算法,首次实现了非(fēi)对(duì)称密码算法。  

非对称密码算法除了解决开(kāi)放(fàng)系统中密钥大规模分发的问题,还带来原(yuán)来对称密码(mǎ)体制不具备的功(gōng)能,那(nà)就是非常独特的认证(zhèng)功能。 

比(bǐ)如(rú),如果我想给别人发(fā)信息(xī),我(wǒ)不仅用别人的(de)公钥对报文进行加(jiā)密(mì),同时(shí)我还可用我(wǒ)的(de)私钥进行签名,这样别人就(jiù)可以用我的公钥进行验签,判定报文是不是从我这发送。 

认证功能的出现使信(xìn)息加密传输(shū)形(xíng)式(shì)发生革命性(xìng)的变化:信息既(jì)可以加密,也可(kě)以(yǐ)签名,就像支票一样,让信息的加(jiā)密传输有了主人(rén)的感觉。所以说,非对称密(mì)码机制的实现是密(mì)码学(xué)的一(yī)次重大革命,密码学的应(yīng)用因此从军(jun1)事领域走向民用领域。 

哈希(xī)算法是(shì)现代密码学(xué)的又一个飞跃。它(tā)也叫“安全(quán)散列函(hán)数”,最早的SHA哈希(xī)算法由(yóu)美国国家安全局设计,于(yú)1993年发布。2010年(nián),中国(guó)国家密码管理局公布(bù)中国(guó)商(shāng)用密码哈希(xī)算法(fǎ)标准:SM3密码哈希算法。 

哈(hā)希算法(fǎ)的优点是,它可以用(yòng)非常简单的摘(zhāi)要信息描述原始信息(xī)集(jí);且计算不可(kě)逆,给定(dìng)输入很容易得到输(shū)出,迅(xùn)速收敛,但是从输(shū)出计算回输入不可行;还有一个有意思的(de)特性是,只要输入(rù)信(xìn)息发生稍微变化,输(shū)出就变得完全不一样。 

基于这样优秀的(de)特性,哈希函数得到广(guǎng)泛的(de)应用,我(wǒ)们(men)习(xí)以为(wéi)常的人民(mín)币冠(guàn)字号码即是(shì)由哈希(xī)算(suàn)法产生的。在数字货币领域,哈希算法常常被当做数(shù)字货币交(jiāo)易(yì)挖(wā)矿、交易区块链接以(yǐ)及钱包地址压缩生成的(de)工(gōng)具,更是得到广泛的应用。 

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