在談論區塊鏈之前，我們需要一把密碼學的鑰匙

背靠密碼學、共識機制與博弈論，“區塊鏈”成為2018最炙手可熱的討論點。

巨頭依靠龐大的日活數據搭建自己的區塊鏈基礎，布局上已然體系化；而創業公司則在深場景上展開競跑，於縫隙中尋找機會。

互聯網金融的風口上誰都想起飛，然而應用變化日新月異，比特幣、以太坊只是區塊鏈與現實場景結合的一部分，理論卻是所有應用的根基。

AMiner將於4月推出的《區塊鏈基礎理論與研究概況》，借助AMiner系統中的智能分析算法，深入分析國內外區塊鏈最新研究成果與總結報告，並利用AMiner平台整理處區塊鏈基礎技術國內外研究狀況，最後回到區塊鏈與現實場景結合狀況與現存問題，分析區塊鏈應用的典型案例。

本篇內容將揭開密碼學國際研究現狀與該領域部分精尖學者，從學術角度探討區塊鏈的前世今生。

密碼學的前世今生

早在人類文明初期，密碼學就已經開始發展。早期密碼學將通俗易懂的明文轉換成為普通聽眾無法理解的密文，並設計特殊規則讓合法聽眾將密文還原為明文。早期主要是通過替換、換位方式進行密碼變化，如古羅馬Caeser密碼、法國Vigenere密碼。伴隨著資訊通信即電腦技術的飛躍式進步，密碼學在實現效率和實現方式上均實現了前所未有的系統發展。

密碼學作為區塊鏈重要理論基礎，具有一個完備而複雜的知識體系，涵蓋了龐大的知識圖譜，這些學科的發展支撐了現代密碼學研究的爆發式增長。

從密碼學知識關係圖譜可以看出，密碼學下包含六個一級學科，分別為Probability and statistics（概率和統計）、Mathematical analysis（數學分析）、Data structure（數據結構）、Security and privacy（安全和隱私）。其中，它們之間的親疏關係也可由技術關聯圖反映。

從密碼學的全局研究熱度看，zero knowledge（零知識）一直是研究熱度最高的話題，緊隨其後的熱點研究領域則分別是public key（公鑰）、key distribution（密鑰分配）和hash function（哈希函數）。

同時，通過AMiner挖掘的學科發展河流圖，我們也能夠清晰地看到：在傳統熱點之下也有許多具有潛力的研究方向逐漸浮出水面，受到各國學者越來越多的關注。例如elliptic curve（橢圓曲線）、secret sharing（秘密共享）。可見在密碼學蓬勃發展的今天，熱點變換之快超出人們的預想。

從新世紀開始，public key（公鑰）、key distribution（密鑰分配）的發展勢頭日趨強勁，這也與比特幣的興起和區塊鏈的落地密不可分。

公鑰體系的建立對密碼學具有革命性的意義，是現代密碼學投向應用的重要裡程碑。

目前，人們普遍意識到計算和通信技術正在以一種超出預想的速度融合。我們正在進入一個高度連接的世界，每個用戶都可以看到其他用戶的數據。而維護資訊的隱私和完整性的目前最實用的方法就是進行公鑰加密。

公鑰加密技術已經廣泛運用在人類社會中。Microsoft瀏覽器和伺服器以及信用卡的安全電子交易標運用到了公鑰密碼技術之外，借助互聯網的信貸購車業務的飛速發展也與公鑰加密技術有關。

事實上，如果沒有公鑰加密技術提供的靈活、強大的安全保障，依托於互聯網的電子商務交易就很難實現。未來，公鑰加密技術將成為各類資訊系統中不可分割的重要組成部分。

站在巨人肩膀上眺望區塊鏈

在密碼學的浩瀚宇宙中，國外學者如Ronald L. Rivest 、Adi Shamir、Leonard M. Adleman等自是不必多言的星辰，而在國際上享有極高聲譽的國內學者王小雲也有著不可忽視的光芒。

美國標準及數據（NIST）頒布的基於哈希函數的MD5和SHA-1多年來被公認為最先進、最安全的算法。這兩種算法對輸入資訊作出的任何微小的更改都會導致輸出的不可區分性改變。按照常規方法，破解MD5和SHA-1是不可能或幾乎行不通的。

然而 2004年8月17日，王小雲卻在美國加州聖巴巴拉召開的國際密碼學會議（Crypto’2004）首次宣布她和她的研究小組對MD5、HAVAL-128、MD4和RIPEMD四種密碼算法的破譯結果，對曾經被認為“不可破解”的世界通行密碼標準MD5宣告攻破。

當年的會議總結報告這樣寫道：“我們該怎麽辦？MD5被重創了，它即將從應用中淘汰。SHA-1還活著，但也見到了他它的末日”。

就次年2月的RSA年會上，SHA-1也由王小雲宣告破解。在她的算法下，普通電腦只需幾分鐘就能夠找到MD5的“碰撞資訊對”，這意味著現行基於哈希函數的密碼系統及應用都面臨被攻擊的風險。

2005年，王小雲與國內其他專家共同設計的SM3哈希函數算法標準正式發布，該算法在金融、國際電網、交通等重要社會經濟領域廣泛使用，為國內眾多應用的安全保駕護航。

除了王小雲之外，來自上海交通大學的來學嘉教授、谷大武教授，以及複旦大學的趙運磊教授都為密碼學的理論研究與實際應用做出了巨大的貢獻。

如今適逢中國資訊安全發展的黃金時期，安全產業風起雲湧，資訊安全人才湧現，行業、產品都取得了非常多的成果，但是唯獨理論方面尚有欠缺，而區塊鏈的發展又不可避免地會與資訊安全牽扯聯繫。

在來學嘉教授看來，密碼與資訊安全殊途同歸，其實二者在本質上是相同的，說到底都是單向性——好用、難破，但是資訊安全的需求卻比密碼研究更為迫切。

我們需要一把打開大門的鑰匙

在李彥巨集“中國人對隱私沒那麽敏感”的背後，隱藏的是大眾對於資訊安全的渴望與無奈。一個不需要中心化網絡的加密通信信道之於每天產生大量交易的互聯網，其意義無疑是重大且令人興奮的。公鑰、哈希算法、資訊安全，這些名詞與區塊鏈互相纏繞，而區塊鏈撬開的不過是密碼學的冰山一角。

在應用大行其道的今天，理論星空仍然值得我們抬頭仰望。畢竟應用是開鎖後的世界，而理論才是打開大門的鑰匙。

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