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姚前最新深度文章:《区块链技术十周年——回眸与前瞻》

2018-12-11 13:18

来源: 零壹财经 作者: 姚前

现代密码学演进


罗马非一日建成。要想准确理解区块链技术的缘起,我们需要回到四十多年前,研究现代密码学的发展历史。  

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普及的问题。对称密码算法是指加密和解密共用一个密码,也称单钥密码算法。它的最大缺陷是,信息发送方必须和每个接受方约定好对称密钥,那么在密钥的大规模分发过程中,无法有效防止密钥被窃取或者被人攻击,也不太容易去管理那么多的密钥。  

对此,1976年,Diffie(迪菲)和Hellman(赫尔曼)提出了新的思路,他们将原来的一个密钥一分为二,成一对密钥,一个密钥用于加密,一个密钥用于解密。加密密钥公开,称为公钥。解密密钥不能公开,唯独本人秘密持有,不能给别人知道,称为私钥。 

如果别人想给我发信息,他要用我的公钥对信息进行加密,而只有我的私钥才能解开,其他任何人都解不开。同样,我想给别人发消息,要用对方公开的加密密钥进行加密,而只有他手上有的那把私钥才能解开加密后的信息。 

这样的思路就很好地解决了单密钥体系下的密钥大规模分发的问題。这就是非对称密码机制的思想。1978年,Rivest(李维斯特)、Shamir(萨莫尔)和Adleman(阿德曼)提出著名的RSA密码算法,首次实现了非对称密码算法。  

非对称密码算法除了解决开放系统中密钥大规模分发的问题,还带来原来对称密码体制不具备的功能,那就是非常独特的认证功能。 

比如,如果我想给别人发信息,我不仅用别人的公钥对报文进行加密,同时我还可用我的私钥进行签名,这样别人就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息加密传输形式发生革命性的变化:信息既可以加密,也可以签名,就像支票一样,让信息的加密传输有了主人的感觉。所以说,非对称密码机制的实现是密码学的一次重大革命,密码学的应用因此从军事领域走向民用领域。 

哈希算法是现代密码学的又一个飞跃。它也叫“安全散列函数”,最早的SHA哈希算法由美国国家安全局设计,于1993年发布。2010年,中国国家密码管理局公布中国商用密码哈希算法标准:SM3密码哈希算法。 

哈希算法的优点是,它可以用非常简单的摘要信息描述原始信息集;且计算不可逆,给定输入很容易得到输出,迅速收敛,但是从输出计算回输入不可行;还有一个有意思的特性是,只要输入信息发生稍微变化,输出就变得完全不一样。 

基于这样优秀的特性,哈希函数得到广泛的应用,我们习以为常的人民币冠字号码即是由哈希算法产生的。在数字货币领域,哈希算法常常被当做数字货币交易挖矿、交易区块链接以及钱包地址压缩生成的工具,更是得到广泛的应用。 

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