CRYPTO: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。

《衛報》：部分密碼學家對市場使用“Crypto”的方式感到不滿:11月22日消息，據英國《衛報》報道，隨著Crypto在加密貨幣行業使用越來越廣泛，用戶在 Google 上搜索“crypto”會看到大量指向比特幣和以太坊等加密貨幣的熱門搜索結果，但根據韋伯斯特字典對“crypto”的定義，它指的是密碼學，而密碼學又被定義為“信息的計算機編碼和解碼”。“這種詞匯轉變給密碼學家帶來了沉重的負擔，”該報道稱，過去幾年許多密碼學家一直在社交媒體上重復“crypto is cryptography”的口號，但收效甚微。密碼學專家Matt Blaze表示，“我認為將加密貨幣稱為 'crypto' 是一個糟糕的選擇，這對密碼學和加密貨幣都會產生不良后果。”[2021/11/22 22:08:04]

聲音 | 中科院院士王小云：密碼學為區塊鏈提供了安全保障技術:據經濟參考報消息，中國科學院院士王小云介紹了格密碼理論的最新發展，并深入探析了區塊鏈的技術發展過程。王小云認為，密碼學為區塊鏈提供了交易信息防篡改、可追溯、私密性以及匿名性保護等安全保障技術，下一步，區塊鏈安全需要從算法安全、協議安全、實現安全、私鑰安全等四個方面著手展開研究。[2020/1/2]

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 。

聲音 | 楊慶峰：現代密碼學結合區塊鏈技術可基本消除技術層面的安全問題:據澎湃新聞消息，上海大學哲學系教授楊慶峰發文指出，如果說長三角一體化建設過程中數據共享會成為一個問題，數據共享會影響到未來長三角一體化公共服務的落實，那么這個問題就必須嚴肅對待。同時，其表示現代密碼學的方法已完全可以解決這一問題，再加上區塊鏈技術的未來運用的可能性極大，這基本上消除技術層面出現的安全問題。需要擔憂的是倫理方面的問題，諸如隱私保護、被遺忘權等方面的問題。[2019/3/14]

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。

美國密碼學專家：首個通過主網測試的閃電網絡軟件是一場實驗的開端，而不是僅僅是成功的果實:關于閃電網絡實驗室本周四發布了閃電網絡LND 0.4-beta的重磅級好消息，來自美國約翰霍普金斯大學的密碼學專家馬修?格林(Matthew Green)近日在推特上寫道：“許多人將閃電網絡LND 0.4-beta——首個通過主網測試的閃電網絡軟件視為成功的果實，而不是一項剛剛才開始、充滿挑戰的實驗。”[2018/3/17]

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。

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，Public Key ，公鑰是可以公開給任何人的，另外一個是私鑰，Private Key ，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（Wisdom Chain采用的就是橢圓曲線算法）。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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