了解加密学：从数学到物理（二）

本文来自：蓝狐笔记，作者：GeorgeMoraetes，翻译：Leo，星球日报经授权转发。

前言：本文主要介绍了密码学的基本算法，DES、AES，还有未来的量子加密。本文适合普通读者，可以了解密码学的基础原理。文章来源于medium.com，作者GeorgeMoraetes系资深信息安全专家，由蓝狐笔记社群“Leo”翻译。本文是上一篇《了解加密学：从数学到物理》的续文。常用算法今天的密码使用秘密公钥或私钥技术。密钥密码用于保护关键或敏感数据。因为密钥密码是两个人共享一个密钥，也称之为对称密码技术。

1949年，贝尔实验室的ClaudeShannon发表了私钥密码的基本理论，从那之后几十年的发展，产出了高质量的案例。然而，直到1975年才出现强大的密钥算法，DES，它可用于一般用途。公钥和非对称加密也在20世纪70年代中期出现。公钥密码使用一对密钥，公钥与其他人共享，私钥则由所有者独自掌握。例如，接收者可以创建密钥对，把公钥共享给其他人。发送者可以用公钥加密一封信，接收者可以用私钥进行解密。

调查：散户投资者比股票或债券更了解加密货币:金色财经报道，根据世界经济论坛(WEF)的一项调查，相比股票和债券，散户投资者更了解加密货币。约29%的人表示他们不了解加密货币，而40%的人表示不了解股票和债券的运作方式。调查还显示，代际差距越来越大，目前有70%的散户投资者年龄在45岁以下。（beincrypto）[2022/8/5 12:04:34]

加密密码的强度取决于三个主要因素：1.基础设施如果密码学主要是在软件中实施，那么，这个基础会很薄弱。如果你试图保密信息，而黑客最好的办法是入侵你的电脑，并在加密之前窃取信息。相对于破解大尺寸的密钥，侵入系统或使用病感染来窃取信息更容易。很多时候，窃取密钥最简单的方法可能是窃听用户，并在它传给加密程序时进行拦截。2.密钥大小在加密学中，大小很重要。如果攻击者无法安装击键监视器，那么，破解密文的最好方式是通过暴力计算的试错法搜索来猜测密码。因此，实用的密码必须足够大，以至于让暴力计算搜索变得不切实际。但是，随着计算速度越来越快，密码大小的“安全边界”也在不断增长。专家们承认64比特或更少的密钥很容易受到攻击。1999年，EFF曾资助开发一种名为DeepCrack的设备，它可以在三天或更短时间内攻破DES加密密钥。当今的密码密钥一般包含100比特，甚至有一些支持256比特的密钥。3.算法质量算法质量比较难评判，基于现有算法构建看似合理的密码，这相对容易。除非有经验的人仔细查看，否则很难发现一些细微的缺陷。密码漏洞会产生“捷径”，允许攻击者跳过大块密钥，并发起试错搜索。例如，流行的压缩实用程序PKZIP，传统上采用了64比特密钥的定制加密功能。从理论上，应该进行264次尝试来检查所有可能的密钥。实际上，针对PKZIP有一个捷径，只需227次尝试就可以破解密文。找到这些缺陷的唯一方法实际上是破解算法，通常是使用曾经对其他密码起作用的小技巧。算法只有在承受此类分析和攻击之后，才能证明它的质量。即便如此，今天没能找到缺陷不等于将来不会被找到。算法类型1.DESDES经受住了时间的考验，因为密码质量在多年前发表的研究中得到证实。在经过四分之一世纪的研究，研究者只是发现一些投机攻击，最终来说，不如暴力计算攻击实用。DES密码的唯一弱点是它56比特的大小。

印度金融服务部长：政府了解加密货币的各种问题 将认真考虑:印度金融服务部长Debasish Panda周三表示，政府非常活跃，并意识到围绕加密货币的各种问题，且将对这些问题进行认真的考虑。目前，像印度央行和印度证券交易委员会这样的监管机构没有任何法律框架来直接监管加密货币，因为它们不是由可识别用户发行的货币、资产、证券或商品。（印度时报）[2021/3/11 18:33:55]

2.TripleDES通过使用112比特或168比特密码，连续三次应用密码来解决问题。结果是，它比其他类似强度的密码慢很多，但是，由于强大的计算机攻击破解了算法，它也过时了。3.AESAES支持三种密码大小：128，192和256比特，并使用128比特区块大小。它目前是全球广泛使用的标准。Rijndael密码表

法国竞争监管机构希望了解加密货币等对支付行业影响:金色财经报道，法国竞争监管机构Autoritede la concurrence正寻求公众和金融科技行业对支付行业发展的反馈。据称，该监管机构希望了解区块链、云、加密货币和数字钱包的最新发展，以及它们对支付的影响。[2020/5/29]

DES的设计明确地要为硬件构建，但没有考虑让它在软件中有效工作。NIST评估了软件执行效率和存储要求，以确保AES在如下环境能运转良好：运行C或Java的工作台，或更受限制的环境，如嵌入式ARM处理器和智能卡的环境。Rijndael是由荷兰研究人员VincentRijmen和JohnDaemen开发的，虽然最终是Rijndael赢得了NIST的竞赛，但所有AES决赛入围的密码方案都超过DES及DES替代品，有很大的改进。它们都支持128比特或更大的分组密码。它们都没有严重的弱点，最终选择Rijndael是在平衡加密强度和性能之后作出的决定。AES基于替代置换的原理设计，综合了替代和置换，在硬件和软件上都很快。跟它的前身DES不同，AES不使用Feistel。AES是Rijndael的变体，其固定区块大小为128比特，关键维度是128，192或256比特。相比之下，Rijndael规范由区块和密钥大小来定，可以是32比特的任意倍数，最小值128比特，最大值256比特。虽然某些版本的Rijndael有更大的区块大小和额外的列，但，AES操作在4×4列主要的字节顺序矩阵上，它被称为状态。大多数AES计算都是在特定的有限域中完成。用于AES密码的密钥大小指定转换轮次的重复次数，把输入转换为最终输入，输入的是明文，输出的是密文。重复周期数如下：128比特密钥重复10个周期192比特密钥重复12个周期256比特密钥重复14个周期

声音 | 立陶宛银行：央行“父母控制”已过时 应更深入了解加密资产领域:在12月10日发布的有关中央银行数字货币（CBDC）的分析中，立陶宛银行表示，在加密资产方面，中央银行的“父母控制”已经过时，因此不应阻止中央银行进入该领域以了解它。银行应参与数字资产领域，以获取此快速发展资产类别的经验。（Cointelegraph）[2019/12/11]

每轮包含几个处理步骤，每个步骤包含四个相似但不同的阶段，包括一个依赖于加密密钥本身的阶段。一组反向重复被应用于转换，使用相同的加密密钥把加密文转换为原始明文。量子加密

在上图中，量子密钥分发是一个安全的通信方法，它执行加密协议，协议涉及量子力学组件，并确保通信安全。它能让双方产生共享的随机密钥，也是对称性密钥，密钥只能被双方知晓，可以用来加密或解密信息。量子力学是一门科学定律的主体，它描述光子、电子和构成宇宙的其他粒子的行为规律。行业正在寻求抵抗黑客的更高安全性。新一代的密码学已经从数学转向了物理。原子和粒子物理学的科学家们已经进入加密学的世界。这些科学家想利用量子力学的定律来发送信息，以实现无法被破解的安全性。他们是新领域的架构师，这个领域被称为量子密码学，这在过去几十年才成熟起来。量子密码学从粒子物理中汲取力量。构成我们宇宙的粒子本质上是不确定的现象，能够同时存在不止一个地方或处于不止一种状态。当它们碰撞到物体或被测量属性时，它们会独立选择行为。密码学是信息安全的迷人领域，也是最复杂的科学之一。一旦我们从简单的凯撒和Polybius密码发展到DES和AES密码，这里有不断地重复迭代，那么，抓住算法概念就变得容易了。密码学本身是一门科学，我们探索了它的历史，包括了今天很少使用的以及最复杂的密码基本概念。

国际货币基金组织主席：鼓励采取“公平手段”监管加密货币和区块链 了解加密资产导致的金融稳定风险至关重要:据coindesk消息，国际货币基金组织（IMF）主席拉加德（Christine Lagarde）在其新的博客文章中讨论了加密货币和区块链的“承诺”，并鼓励采取“公平手段”进行监管。拉加德表示，全球监管机构必须就加密货币的作用达成共识，她还设想IMF可以在这些讨论中作为调解人。拉加德认为，政策制定者应该“保持开放态度”，因为在炒作中存在的加密货币最终可能会改变金融状况。 不过她预计，加密货币行业不会使经纪人和银行家过时。关于央行推出加密货币，拉加德表示，如果私人发行的加密资产仍然存在风险和不稳定性，那么可能需要中央银行提供数字形式的资金。未来，如果要区分真实的威胁和不必要的恐惧，了解加密资产可能对金融稳定造成的风险至关重要。[2018/4/17]

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