区块链:密码学：一场智力的巅峰对决

密码技术和密码分析学两大分支，一方为红军，一方为蓝军，两者缺一不可。

自古以来，密码学领域加密和解密的故事不断被演绎，你方唱罢，我方登场。当前人创造一种看似完美的加密技术，经过若干年，又会被后人通过先进技术解密。在这加密-解密-再加密-解密的过程中，展现出不可估量的人类智力，激发让人探寻的无穷乐趣。本期，让我们盘点密码学领域的重要历史节点，看看前辈大佬们如何运用密码学交锋，留下一段段里程碑式的传奇故事。一、古典密码学时期

凯撒大帝：置换密码在古典密码学时期，密码学主要用于军事的密文传递。公元前58年左右，Caesar使用的凯撒密码就是运用军事命令的传递。他将每一个字母都进行了位移，以防止他的敌人在截获凯撒的军事命令之后，直接获取到他的真实情报。

金色相对论 | 肖臻：区块链核心技术还是属于分布式系统、密码学等计算机传统领域，跟机器学习也有很好的结合点:在今日的金色相对论中，针对“区块链、分布式系统以及机器学习领域的研究具体应用有哪些”的问题，北京大学计算机系研究员、博士生导师，肖臻表示，虽然区块链表面上是个新的领域，其实核心技术还是属于分布式系统、密码学等计算机传统领域，跟机器学习也有很好的结合点，目前我们正在致力于利用该技术实现智能合约的高效、细粒度并发执行。已有的区块链技术（比如以太坊中的智能合约）只支持单线程，就是因为在多核环境下并行程序的执行存在不确定性，影响区块链中的节点达成共识。我的课题组开发的确定性重演技术有希望极大地提高智能合约的执行效率，成为区块链3.0中的核心技术。我们的另一项成果是基于多智能体的智能决策系统，通过强化学习技术使得各智能体在去中心化的情况下独立做出判断，实现某个预先设定好的效益函数的最大化。[2019/9/12]

声音 | 现代密码学之父：不太清楚区块链未来的发展:据国是直通车消息，近日，“现代密码学之父”Whitfield Diffie接受采访时表示，“我们是否以后回顾当前区块链的发展，就像现在回顾20年以前万维网的这种作用一样，我不知道。决定区块链未来还有一个因素，即它是会变成一个小众人群、专业人士使用的工具，还是大众都使用的工具，这一点我也不清楚，但这都是影响因素。”[2019/4/4]

加密方法：加密的双方首先要对字母的位移数字达成共识，比如，我们约定好的加密位移的数字是3，那么，我发送的每一个字母都要经过3个位移，假设我的明文是“attack”，经过位移为3的凯撒加密之后，就会变成“dwwtfn”。成功拿到密文的人，再通过把密文的每个字母减3的方式，就能得到真实的明文信息。解密方法：首先通过频率分析或者样式单词分析的方法，判定是否用的是凯撒密码。如果是，则可以使用穷举的办法，按照字母系统寻找偏移量。由于使用恺撒密码进行加密的语言一般都是字母文字系统，因此密码中可能是使用的偏移量也是有限的，26个英文字母，至多偏移25位。频率分析是基于某些字母在英文写作中出现不同频率的事实–例如，E通常最常出现，其次是T和A；而Q和Z出现次数最少。

声音 | “公钥密码学之父”Diffie：区块链是降低和改变网络不安全性的一个主要方向:11月11日，2015年图灵奖得主、有“公钥密码学之父”之称的Whitfield Diffie在上海举行的区块链底层技术学术交流会上发表主题演讲。Diffie认为，互联网有三个主要性质：开放性、去中心化与支持社会变革，但它不可避免地存在一定不安全性，区块链则是降低和改变网络不安全性的一个主要方向。他称，网络安全涉及以下重要元素：一是安全计算，二是密码学，三是从发现恶意软件开始，防范它甚至回击它。Diffie最后提出对网络安全的几点意见：开发抗量子的公钥加密系统；重新审视未被解决的经典计算机安全问题，并用人工智能和其他新技术来解决；开发更多大规模的可信赖软件系统。[2018/11/11]

人物 | Ripple首席密码学家转任首席技术官:据Ripple官方消息，Ripple前首席密码学家David Schwartz现转任该公司首席技术官（CTO）。[2018/7/12]

参考如下加密文本:PZAOLTVZAMYLXBLUASLAALYPUAOPZZLUALUJL如果算上字母，你会注意到L的出现频率高于其他任何字母。因此，如果这是替换密码并且原始消息是英语，则L代表E是安全的猜测，L与字母表中的E相距7个空格。如果位移量是7，则这组密码文本将变成：ISTHEMOSTFREQUENTLETTERINTHISSENTENCE对于非常短的消息，手动执行暴力攻击或频率分析可能很容易，但对于整个段落或文本页面来说可能会非常耗时。二、近代密码学时期

Enigma：多表替代密码Enigma由德国工程师ArthurScherbius创造，在二战时是德军用来传播信息的加密机，彼时，英法联军完全不知道德国正在借用此机器传递信息。

金色财经现场报道 现代密码学之父：近几年是密码学的又一次复兴:金色财经现场报道，今日在Coindesk 2018共识会议上，现代密码学之父，图灵奖得主，Cryptic Labs首席科学家Whitfield Diffie表示，最近几年是密码学的又一次复兴，区块链是密码学方面的重新对焦。他表示喜欢“引入市场力量”的说法， 从市场力量的角度看待密码学的发展可能是最好的。Diffie还称赞了比特币创始人Satoshi，他说：“多年来密码学领域的许多人都想到如何发展金钱技术，在Satoshi之前没有人取得成功。”[2018/5/15]

加密方法：Enigma的加密原理是多表替代——通过不断改变明文和密文的字母映射关系，对明文字母们进行着连续不断的换表加密操作。密码机设计有3个转轮，在每个转轮的边缘上标记26个德文字母，借以表示转轮的26个位置。经过巧妙的设计，每次转轮旋转后，都会停留在这26个位置中的某个位置上。在转轮组内，转轮们相互接触的侧面之间，都有相对应的电路触点，可以保证转轮组的内部构成通路。于是，输入的字母K，经过第一个转轮，变成输出字母R；之后这个R进入第二个转轮，咱们假设它又变成了C；尔后，这个C再进入第三个转轮，假设又变成了Y。如此，初始字母K历经3次轮转，变成了谁也认不出来的Y。解密方法：二战时期，阿兰·麦席森·图灵基于前人的经验，从Enigma的整个密文入手，设计了“图灵炸弹机”来进行破解。

因为德国人会在特定时间发送特定的电报，而“天气”和“希特勒”这两个词是“明文库”中最常见的两个单词。所以，图灵采用基于明文的攻击，在早上六点多的电报密文中寻找“天气”和“希特勒”两个单词加密后的密文，就能根据明文和密文的对应关系计算出密钥。关于这段历史的更多趣闻，感兴趣的小伙伴可参见电影《模仿游戏》。三、现代密码学时期

在1976年以前，所有的加密方法都是同一种模式：加密、解密使用同一种算法，即对称加密算法。在交互数据的时候，彼此通信的双方就必须将规则告诉对方，否则没法解密。那么加密和解密的规则的保护就显得尤其重要，传递密钥成为了最大的隐患。当密码学进入现代时期，从艺术变成科学，开始建造完备的体系，这一隐患被得以有效解决。同时，多种密码学技术的诞生，也让原本神秘变换的密码学世界变得更加精彩纷呈。

重大历史节点:1976年，是现代密码学的开端，密码学开始由艺术转为科学，并建立一套完整的理论体系。两位美国计算机学家迪菲、赫尔曼提出了一种崭新构思，可以在不直接传递密钥的情况下，完成密钥交换。这被称为“迪菲赫尔曼密钥交换”算法，开创了密码学研究的新方向。1977年，三位麻省理工学院的数学家罗纳德·李维斯特、阿迪·萨莫尔和伦纳德·阿德曼一起设计了一种算法，可以实现非对称加密。这个算法用他们三个人的姓氏首字母命名，叫做RSA算法。1978年，RonL.Rivest，LeonardM.Adleman以及MichaelL.Dertouzos提出了同态加密概念。允许对密文进行特定的代数运算后依然能得到加密的结果，将该结果解密以后的结果与对明文进行同样运算的结果会保持一致1982年，姚期智先生提出安全多方计算，即MPC。主要探讨n个参与方必须各自输入信息去计算一个约定的函数。除了计算的正确性，这一计算过程还必须保障每个参与方输入数据的隐私。1989年，麻省理工学院研究人员Goldwasser、Micali及Rackoff提出了“零知识证明”的概念。指的是证明者能够在不向验证者提供任何有用的信息的情况下，使验证者相信某个论断是正确的。随着人类科技水平的不断进步，密码学和密码分析学技术得以推陈出新，这驱动着密码从业者不断突破创新，让密码学技术发挥出应有价值，得以运用在社会生活的各个角落。

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