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区块链密码学的“前世今生”

2019-3-2 13:33

来源: OK区块链商学院


区块链密码学的前世今生


提到密码学,我们并不感到陌生,比如许多战争电影中,很多人戴着耳机围绕着机器根据“嘀嘀嘀”的声音截获密文,再进行解密获得军事情报,这就是密码学的早期应用。在 1970 年之前,密码学还基本是由国家权力机构垄断,而后随着技术不断进步,才渐渐进入公众领域。

目前密码学作为区块链的核心内容之一,在区块链网络的安全交易、隐私保护还有安全访问中起到不可忽视的作用,是支撑区块链不可缺少的核心技术。所以今天,我们就用通俗易懂的语言跟大家介绍一下“区块链中的密码学”。

首先,要从它的发展史说起,这就不得不提到凯撒大帝(Caesar)—— 第一个把“替换密码”用于军事用途、并且记录下来的人。他用替换字母的方法创造了最早的“密文”:将每个字母,用字母表中这个字母之后三位的字母替代。这是一种替换加密的技术,明文中的所有字母都在字母表上向后(或向前)按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。

在这个过程中,人人都认识的文本是“明文”,加密的规则是“密钥”,通过密钥,原本大家都认识的明文就变成了看不懂的“密文”。这种加密方法用我们现在的眼光看会稍显幼稚,但在当时,用这种方法形成的“密文”非常难以被破译,而这种用明文加密的思路也被沿用了上千年。

随着科学进步,这种代换方法慢慢被人找到了破解方法,比如:学习过英语的我们知道,e是最常见的字母,其次是字母t和a,如果按照凯撒密码加密,一个密码字母对应明码字母,那么密码字母中出现次数最多的很有可能就应该对应明码字母E,以此类推,很容易就可以排除掉大量的密钥,从而快速地找到正确的破译方法。

于是在1467年左右,佛罗伦萨的建筑师 Alberti 发明了多表代换密码,也就是在一个多表替换密码的密文中,会使用多个字母作为密码。多字母替换密码比单字母更难破解,因为其替换可能性多。以此为开端,衍生出了非常多设计精良的多表代换密码。而直到二十世纪二十年代,人们才终于可以开始使用各种机械加密设备进行自动加密处理。

计算机的诞生帮助密码学跃升至新高度。1984 年 10 月香农(信息论之父)的信息论出现,标志着现代密码学的形成,这时出现了极具代表性的“对称加密算法”,即:当传递信息时,信息先要通过密钥进行加密,加密后的明文以二进制的方式转播,再通过相同的密钥解密获得信息。

值得一提的是:

“对称加密”,密钥只有一把,如果你想让一个人看到你用密钥加密的信息,就必须把密钥传递给对方,对方才能进行解密。但这种加密的方式有一个问题,一旦密钥在传输过程被黑客截取,那么自己加密的信息则会面临被破译的风险,所以密钥的保存与安全传输就成了关键问题。

直到1876年,“非对称加密”现世后,人们才攻克这一难关,同时也标志着公钥密码学的成型。它相较之前的“对称加密”,最大的区别就是:“非对称加密”的加密和解密过程分别使用了“公钥”和“私钥”,密钥不再只有一个,而是以一对的方式出现。

1976 年,Whitfield Diffie 和 Martin Hellman 提出“公钥密码”这一概念,希望能实现在不直接传递密钥的情况下就能完成密文的解密,1978 年,随着 RSA 公钥密码机制的完善,开启了“非对称加密算法”的时代。

由简单到复杂,由实体到数字化,密码学成为了信息安全的保卫者,在以不可篡改、不可伪造著称的区块链世界中,它发挥着巨大的作用。

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