區塊鏈:密碼學發展新階段 區塊鏈與加密貨幣的興起

密碼學是數學和計算機科學的一個交叉。主要有兩個方面的應用：一個就是加密通信；另一個方向是數字簽名。

數字簽名跟紙筆簽名類似，可以用來認證簽署人身份。密碼學早期主要用于軍事領域，隨著互聯網發展，民用方面涉及電子商務、銀行支付、數字版權等領域也普遍得到應用。

最近幾年，區塊鏈和加密貨幣興起，密碼學的發展又進入了一個新的階段，區塊鏈的底層是密碼學技術，但是也涉及到經濟學。

互聯網上的密碼學

密碼學包括：加密、解密、密文和密鑰。比如A有份秘密文件傳給B，首先通過加密算法把文件轉換成密文，密文就是一些看起來不知所云的內容。B收到密文后，通過對應的解密算法，就可以把密文再轉換成數據。

V神：密碼學在制造可擴展區塊鏈很有價值:9月26日消息，V神在推特上分享了理想矢量“ideal vector”開放鏈接，并認為“ideal vector對制造可擴展區塊鏈很有價值。V神透露，如果包含“ideal vetor”的內容，eth2.0將會變得更好。[2020/9/26]

那么密鑰是什么呢？其實在加密和解密運算過程中有兩個要素，一個是算法，另外一個是密鑰，英文叫key。key就是參與加密解密運算過程的一小段數據。

目前流行的加密解密算法一般都是公開的，因為不公開一般也沒人敢用，怕有后門。所以信息的安全完全在于加密人和解密人手里握的key。

密碼學家Matthew Green：端到端加密面臨著越來越大的阻力:約翰·霍普金斯大學密碼學家、安全技術專家和計算機科學教授Matthew Green表示，試圖整合端到端加密的公司正面臨著一場艱苦的戰斗，因為開發保護私人通信系統的創新者面臨著越來越大的阻力。Green表示：“真正讓我擔心的是，美國和其他政府強烈要求阻止部署新的E2E加密。”去年，美國總檢察長William Barr與來自美國、英國和澳大利亞的國際執法合作伙伴簽署了一封公開信，批評Facebook在其所有消息平臺上實施E2E的計劃，致使對端到端加密（E2E）的反擊受到了很大推動。（The Daily Hodl）[2020/6/6]

例如凱撒密碼，凱撒要給他的將軍發一封密信，凱撒使用的算法是把字母按照字母表順序往后移動一定的位數，比如信息本來是A，現在往后移動3個位數，就變成了D，這樣生成的密文就誰也看不懂了。

動態 | 谷歌將采用密碼學以保持數據集的私密性:據wired報道，谷歌將發布一個名為Private Join and Compute的開源加密工具。它有助于連接來自不同數據集的數字列，以計算在整個數學過程中加密和不可讀數據的總和，計數或平均值。只有計算結果才能被所有各方解密和查看 - 這意味著你只能獲得結果，而不能獲得你未擁有的數據。該工具的加密原理可以追溯到20世紀70年代和90年代，但谷歌已經重新利用并更新它們，以便與當今功能更強大、更靈活的處理器配合使用。[2019/6/21]

這個過程中算法是“字母偏移”，而key就是3。將軍收到密文后，根據同樣的算法和key反推就可以解密。

美國國家標準和技術研究所的研究人員宣布 密碼學中隨機數的方面出現突破:美國國家標準和技術研究所的研究人員最近宣布，在密碼學最重要的一個“隨機數的產生”方面取得了突破。這種實驗性的新技術可能會對網絡安全產生巨大影響。在以電子方式運行現代世界的“1”和“0”的數字面紗后面，隨機數字每天都要在加密過程中進行數千億次的排序，這些過程通過不斷擴大的互聯網為全球提供數據。[2018/4/19]

隨著電氣革命興起，發明了專門用于加密的硬件器材。但是真正密碼學的大發展是在計算機興起之后，尤其是互聯網的到來。

互聯網時代，所有信息都是在公共區域進行傳輸，任何人都可以截取我們的數據，于是在數據傳輸之前進行加密就顯得尤其重要，當代的密碼學也是在這個情景下來發展的，因此當代密碼學被稱為“互聯網上的密碼學”。

沒有不可破解的密碼！理論上，任何密碼都可以通過暴力搜索的方式來破解。互聯網上的加密算法都是公開的，所以key的一些特征也是明確的，例如總共多少位。

利用計算機暴力搜索的方式去破解是一種很容易想到的攻擊方式。

這就給加密算法的設計者提出了一個基本要求，那就是算法一定是要保證足夠的計算難度，使得破解密碼所花時間是不可接受的，例如一萬年。沒有不可以破解的密碼，只有很難破解的密碼，隨著計算機運算速度不斷的提升，加密算法也需要不斷迭代。

公鑰加密的核心地位

當代密碼學分為兩套系統：對稱加密和非對稱加密。其中非對稱加密也被叫做公鑰加密，是密碼學的核心技術。

在加密和解密過程中都有key參與，如果加密和解密使用同一個key，這就是對稱加密技術，反之是非對稱加密技術。

具體做法是首先生成一對key，其中一個是公鑰，PublicKey，公鑰是可以公開給任何人的，另外一個是私鑰，PrivateKey，要嚴格保密。發送方首先拿到接收方的公鑰，用公鑰把信息加密，接收方收到密文后，用私鑰解密獲得信息。

之所以公鑰和私鑰能夠這樣配合工作，是因為它們兩個天生就是一對兒，有著天然的數學聯系，具體的聯系方式就跟使用的具體的加密算法有關了。

非對稱加密中最著名的算法有兩種，一個是RSA，是非對稱加密技術的開山鼻祖；另外一個是ECC，也就是橢圓曲線算法。ECC是一種更高效的加密算法。

對稱加密在發送方和接收方使用相同的key，所以建立安全通信的前提是雙方先要有共享的key。在沒有加密通道的情況下，key應該如何安全的傳遞給對方呢？

這個在互聯網上是非常有挑戰性的。相對比之下，公鑰加密技術要分享的是公鑰，不用擔心泄露問題，相對要安全一些，另外公鑰加密技術也衍生出了數字簽名技術。

當然，公鑰加密技術也需要考慮如何確認公鑰所有人等技術問題，所以就有了發證機構CA。

總的來說：第一，密碼學是對安全通信技術的研究，要能抵御各種惡意攻擊。第二，密碼學的底層是數學，密碼學的安全取決于一個難度足夠高的數學問題，保證計算機在可接受的時間跨度內根本不可能運算出密鑰。第三，當代密碼學是互聯網環境下的密碼學，關鍵性技術是公鑰加密技術。

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