區塊鏈:密碼學發展新階段 區塊鏈與加密貨幣的興起_FFI

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神發推預測21世紀20年代密碼學大趨勢:金色財經報道，V神今日在推特上表示：2010年代密碼學的大趨勢是橢圓曲線、配對和通用ZKPs/SNARK；預測21世紀20年代的大趨勢將是（除了廣泛采用上述技術外）格（lattices）、LWE、多線性映射、同態加密、MPC和模糊處理。[2020/4/11]

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 | 現代密碼學之父：密碼學將有三大機會 分別是同態加密、區塊鏈和公共密鑰技術:據中國新聞網消息，現代密碼學之父、圖靈獎得主惠特菲爾德·迪菲表示，密碼學將有三大機會。一是同態加密，也就是可以在云端進行加密，而這個云卻不知道數據已加密；二是區塊鏈，主要推動力就是比特幣，比特幣取得了巨大的成功，但它需要巨大的工作量；三是新的公共密鑰技術。[2019/8/26]

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。

聲音 | “現代密碼學之父”迪菲：量子計算不會威脅到區塊鏈:據澎湃消息，3月27日，被譽為“現代密碼學之父”的圖靈獎得主惠特菲爾德?迪菲（Whitfield Diffie）在博鰲亞洲論壇上接受澎湃新聞采訪時表示，量子計算只會威脅到密碼學中非常窄、但非常重要的一個領域，上世紀70年代建立起來的公鑰加密體系會變得脆弱。但密碼學中的許多技術，包括區塊鏈用到的哈希編碼在量子計算面前并不脆弱。[2019/3/27]

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。

金色財經現場報道 現代密碼學之父：近幾年是密碼學的又一次復興:金色財經現場報道，今日在Coindesk 2018共識會議上，現代密碼學之父，圖靈獎得主，Cryptic Labs首席科學家Whitfield Diffie表示，最近幾年是密碼學的又一次復興，區塊鏈是密碼學方面的重新對焦。他表示喜歡“引入市場力量”的說法， 從市場力量的角度看待密碼學的發展可能是最好的。Diffie還稱贊了比特幣創始人Satoshi，他說：“多年來密碼學領域的許多人都想到如何發展金錢技術，在Satoshi之前沒有人取得成功。”[2018/5/15]

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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