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密碼故事:從對稱加密到比特幣的簡史
余YU
读者
2018-06-21 05:29
本文約2917字,閱讀全文需要約5分鐘
從Whitfield-Diffie到比特幣,密碼學的歷史在不斷進步。

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16世紀的法國密碼機

人們利用密碼學的藝術和科學對信息進行編碼(即加密),於是除了目標受眾之外,沒有人能夠閱讀這些信息。只有正確的接收者才能解碼(即解密)該信息,這樣可以保護通信者之間的隱私。

加密和解密信息加密和解密信息。在非對稱密碼學(公鑰密碼學的另一種說法)中,加密信息的密鑰與解密信息的密鑰不同。

而在對稱加密學中,解密信息的密鑰與用於加密的密鑰相同。這就產生了密鑰交換的問題:發送者不僅需要發送信息,還要找到安全的方式來發送密鑰。如果有壞人同時攔截了密鑰和信息,隱私就會被侵犯。

Whitfield-Diffie密鑰交換方案

在密碼學的發展歷史中,語言學、語言和拼圖技巧長期處於統治地位。但從20世紀中葉開始,數學一直占主導地位。

20世紀70年代,斯坦福大學的Whitfield Diffie、Martin Hellman和Ralph Merkle發現了解決密鑰交換問題的數學方案。在解決方案中,他們使用了模塊化算法和單向函數。 (Ralph Merkle是默克爾樹的發明者,為加密貨幣作出了巨大貢獻。)

模塊化算法處理餘數並合併一組數字,這些數字在達到某個點之後會開始循環。也就是說,7模3等於1,因為7除以3之後的餘數是1。模塊化算法循環最常見的例子是12小時制時鐘。如果現在是早上8點,6個小時之後不會是14點,而是下午2點。要點就是,模塊化算法的表現並不直觀,而且會產生意想不到的結果。

在數學領域,單向函數很容易執行,但也會強烈抵制逆向工程。以餐館裡的一碗湯為例,廚師很容易按照食譜來製作,也可能即興添加手邊的一些食材。你可能有能力找到這種味道和這些香料,但如果沒有配方和主廚使用的準確配料,你就很難復制出那碗湯。

根據Whitfield-Diffie算法,通信者共享密鑰的部分公開信息,但保留隱私信息,從而防止竊聽者復制該密鑰。該團隊於1976年6月在全國計算機會議(美國)上公開發表了他們的解決方案。

進入非對稱加密時代

Whitfield-Diffie解決了密鑰交換問題,但仍然使用對稱加密。

在得知Whitfield-Diffie解決方案後,麻省理工學院計算機科學實驗室的Ron Rivest、Adi Shamir和Leonard Adelman開始基於這些數學概念,尋找非對稱加密的解決方案。 1977年4月,他們成功找到了RSA算法。

使用非對稱加密技術時,你可以發布一個公鑰。人們可以使用公鑰來加密信息,但是只有你能解密,因為私鑰在你手上。圖片描述

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1923年的電動密碼機專利申請

在當時,使用RSA加密技術面臨著計算機資源的挑戰。加密技術只屬於強大而富有的群體——軍隊、政府、大型公司等。 Paul Zimmerman設想,任何人可以通過使用個人電腦進行加密。1991年6月,他創建了優良保密協議(Pretty Good Privacy,PGP)並免費向公眾發布。

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秘密內容解碼器環

Phil Zimmerman為PGP聘用的第一位員工是Hal Finney。當自稱中本聰的不知名人士在2008年露面並提出所謂的比特幣,Hal Finney是第一個表示感興趣的人。

在20世紀90年代,很多人嘗試利用非對稱加密技術創建私人電子貨幣,但是都沒有成功。

David Chaum創建了DigiCash,但要求所有交易都由中心化的公司進行驗證。 1998年,Chaum的公司破產,DigiCash也隨之破產。

1997年,英國研究人員Adam Back利用工作量證明機制(Proof of Work)創建了HashCash。 HashCash最後也沒能成功,因為一個幣只能使用一次。用戶每次需要購買東西時都需要製造新的幣

Hal Finney創建了第一個可重複使用工作量系統證明(RPOW)系統,可以解決HashCash的問題。他試圖用所謂的CRASH(Crypto cASH的縮寫)方式運行數字貨幣項目。 (學到的經驗:如果以CRASH命名一個電腦程序,那就等著崩潰吧。)

比特幣時代

Hal Finney是繼中本聰之後第一個運行比特幣節點的人,並且是網絡上第一筆比特幣交易的接收人。

Hal Finney曾經鼓勵中本聰:“想像一下,比特幣是成功的,並將成為全球使用的支付系統。那麼貨幣總價值應該等於世界所有財富的總價值......即使比特幣很難取得這種程度的成功,他們真的是一億對一的價值嗎?這確實是值得思考的東西。”

之後,Hal Finney患了致命疾病肌萎縮性脊髓側索硬化症(ALS)。他在2013年3月19日向社區發布的中提到:中提到:

“幾天后,比特幣運行得非常穩定,所以我就讓它自己運行。那時候,難度還只有1,你可以通過CPU挖到區塊,甚至不需要GPU。我在接下來的幾天裡挖了一些區塊。但是因為它讓我的電腦很燙,而且風扇的噪音令人困擾,於是我關閉了……後來再聽說比特幣是在2010年末,我驚訝地發現比特幣不僅仍在發展,實際上具備了貨幣價值。我打開之前的錢包,欣慰地發現比特幣仍然還在。隨著比特幣價格攀升,我將比特幣轉入離線錢包,希望它們對我的繼承人有點價值。 ”

一點思考

從Whitfield-Diffie到比特幣,密碼學的歷史在不斷進步。數學提供了基礎。現代數學解開了20世紀中葉前所未聞的可能性。數學研究仍在繼續,當量子計算變得普遍時,將出現新的數學可能性。

除了數學之外,去中心化推動了現代密碼學的發展。每個人都應該享有隱私權。 Rivest、Shamir和Adelman創建公鑰密碼系統時,只有強大和集中的組織才能立即受益。而Phil Zimmerman的PGP協議將市場擴大到任何想在個人電腦上使用加密技術的人。有了比特幣,使用加密貨幣的人都可以享受公鑰密碼系統帶來的隱私權。

更多閱讀

實際上,許多消息來源提供了有關密碼學歷史和加密貨幣出現的深度信息:

一本關於密碼學史的熱門書籍是西蒙·辛格(Simon Singh)的《碼書:從古埃及到量子密碼學的保密科學》(The Code Book:The Science of Secrecy from Ancient Egypt to Quantum Cryptography)。

納撒尼爾·波普爾(Nathaniel Popper)在《數字黃金:比特幣和試圖重塑貨幣體系的邊緣人與百萬富翁們的內幕故事》(Digital Gold:Bitcoin and the Inside Story of the Misfits and Millionaires Trying to Reinvent Money轉載/內容合作/尋求報導請聯繫郵箱report@odaily.com;違規轉載法律必究。

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