本文首發(fā)于 2017-10-30 16:06 原地址：http://www.blockchainbrother.com/article/83
此次和大家談一談算法的安全性。根據(jù)被破譯的難易程度，不同的密碼算法具有不同的安全等級。 區(qū)塊鏈技術(shù)當(dāng)中一個很重要的組成部分就是密碼學(xué)，作為從事區(qū)塊鏈研究的工程技術(shù)人員，應(yīng)該對密碼學(xué)有一定的了解?，F(xiàn)我想分享一些密碼學(xué)的基本概念以供交流學(xué)習(xí)，大家共同學(xué)習(xí)，更加充實對區(qū)塊鏈技術(shù)的理解。
算法的安全性
根據(jù)被破譯的難易程度，不同的密碼算法具有不同的安全等級。如果破譯算法的代價大于加密數(shù)據(jù)的價值，那么一般不會有人想去破譯它，即你可能是“安全的”。如果破譯算法所需的時間比加密數(shù)據(jù)保密的時間更長，那么你可能也是“安全的”。如果用單密鑰加密的數(shù)據(jù)量比破譯算法需要的數(shù)據(jù)量少得多，那么你也可能是“安全的”。
在這里說“可能”，是因為在密碼分析中總有新的突破。另一方面，隨著時間的推移，大多數(shù)數(shù)據(jù)的價值會越來越小。
Lars Knudsen曾把破譯算法分為不同的類別，安全性的遞減順序為：
（1）全部破譯（total break）。密碼分析者找出密鑰K，這樣就能得到
（2）全盤推導(dǎo)（global deduction）。密碼分析者找到一個替代算法A，在不知曉密鑰K的情況下等價于得到
（3）實例（或局部）推導(dǎo)（instance (or local) deduction）。密碼分析者從截獲的密文中找出明文。
（4）信息推導(dǎo)（information deduction）。密碼分析者獲得一些有關(guān)密鑰或明文的信息。這些信息可能是密鑰的幾位、有關(guān)明文格式的信息等。
若不論密碼分析者獲得多少密文，都沒有足夠的信息恢復(fù)出明文，那么這個算法就是無條件保密的（unconditionally secure）。事實上，只有一次一密亂碼本，才是不可破的（給出無限多的資源仍然不可破）。所有其他的密碼系統(tǒng)在唯密文攻擊中都是可破的，只要簡單的一個接一個的去嘗試每種可能的密鑰，并檢查所得明文是否有意義，這種方法稱為蠻力攻擊（brute-force attack）。
在密碼學(xué)中，更關(guān)心在計算上不可破譯的密碼系統(tǒng)。如果算法用（現(xiàn)在或者將來）可得到的資源都不能破譯，這個算法則被認為是計算安全的（computationally secure）。準確的說，“可用資源”就是公開數(shù)據(jù)的分析整理。
可以采用不同的方式衡量攻擊方法的復(fù)雜性：
1）數(shù)據(jù)復(fù)雜性（data complexity）。用于攻擊輸入所需要的數(shù)據(jù)量。
2）處理復(fù)雜性（processing complexity）。完成攻擊所需要的時間，也經(jīng)常稱作工作因素（work factor）。
3）存儲需求（storage requirement）。進行攻擊所需要的存儲量。
作為一個法則，攻擊的復(fù)雜性取這三個因數(shù)的最小值。有些攻擊包括這三種復(fù)雜性的折中：存儲需求越大，攻擊可能越快。
復(fù)雜性用數(shù)量級來表示。如果算法的處理復(fù)雜性是2的128次方，那么破譯這個算法也需要2的128次方次運算（這些運算可能非常復(fù)雜和耗時）。假設(shè)我們擁有足夠的計算速度去完成每秒100萬次的運算，并且用100萬個并行處理器完成這個任務(wù)，那么仍然需要花費10的19次方年以上才能找到密鑰。（而這是宇宙年齡的10億倍）。
當(dāng)攻擊的復(fù)雜性是常數(shù)時（除非一些密碼分析者發(fā)現(xiàn)更好的密碼分析攻擊），就只取決于計算能力了。在過去的半個世紀中，計算能力已經(jīng)得到了顯著的提高，并且現(xiàn)在這種趨勢還在發(fā)展。許多的密碼分析攻擊用并行處理的機制進行計算非常理想，一個任務(wù)可以分成億萬個子任務(wù)，并且處理之間不需要相互作用。一種算法在現(xiàn)有技術(shù)條件下不可破譯就草率的宣稱是安全的，是很冒險的。從中我們可以得出，一個好的密碼系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計成能抵御未來多年后的計算能力的發(fā)展。
注：上面提到的一次一密亂碼本（one-time pad），是由Major Joseph Mauborgne 和AT&T公司的Gilbert Vernam在1917年發(fā)明的。（事實上，一次一密亂碼本是門限方案的特殊情況）感興趣的朋友可以查閱相關(guān)資料深入了解，在此我就不展開描述了。
此次和大家談一談算法的安全性。根據(jù)被破譯的難易程度，不同的密碼算法具有不同的安全等級。 區(qū)塊鏈技術(shù)當(dāng)中一個很重要的組成部分就是密碼學(xué)，作為從事區(qū)塊鏈研究的工程技術(shù)人員，應(yīng)該對密碼學(xué)有一定的了解。現(xiàn)我想分享一些密碼學(xué)的基本概念以供交流學(xué)習(xí)，大家共同學(xué)習(xí)，更加充實對區(qū)塊鏈技術(shù)的理解。
算法的安全性
根據(jù)被破譯的難易程度，不同的密碼算法具有不同的安全等級。如果破譯算法的代價大于加密數(shù)據(jù)的價值，那么一般不會有人想去破譯它，即你可能是“安全的”。如果破譯算法所需的時間比加密數(shù)據(jù)保密的時間更長，那么你可能也是“安全的”。如果用單密鑰加密的數(shù)據(jù)量比破譯算法需要的數(shù)據(jù)量少得多，那么你也可能是“安全的”。
在這里說“可能”，是因為在密碼分析中總有新的突破。另一方面，隨著時間的推移，大多數(shù)數(shù)據(jù)的價值會越來越小。
Lars Knudsen曾把破譯算法分為不同的類別，安全性的遞減順序為：
（1）全部破譯（total break）。密碼分析者找出密鑰K，這樣就能得到
（2）全盤推導(dǎo)（global deduction）。密碼分析者找到一個替代算法A，在不知曉密鑰K的情況下等價于得到
（3）實例（或局部）推導(dǎo)（instance (or local) deduction）。密碼分析者從截獲的密文中找出明文。
（4）信息推導(dǎo)（information deduction）。密碼分析者獲得一些有關(guān)密鑰或明文的信息。這些信息可能是密鑰的幾位、有關(guān)明文格式的信息等。
若不論密碼分析者獲得多少密文，都沒有足夠的信息恢復(fù)出明文，那么這個算法就是無條件保密的（unconditionally secure）。事實上，只有一次一密亂碼本，才是不可破的（給出無限多的資源仍然不可破）。所有其他的密碼系統(tǒng)在唯密文攻擊中都是可破的，只要簡單的一個接一個的去嘗試每種可能的密鑰，并檢查所得明文是否有意義，這種方法稱為蠻力攻擊（brute-force attack）。
在密碼學(xué)中，更關(guān)心在計算上不可破譯的密碼系統(tǒng)。如果算法用（現(xiàn)在或者將來）可得到的資源都不能破譯，這個算法則被認為是計算安全的（computationally secure）。準確的說，“可用資源”就是公開數(shù)據(jù)的分析整理。
可以采用不同的方式衡量攻擊方法的復(fù)雜性：
1）數(shù)據(jù)復(fù)雜性（data complexity）。用于攻擊輸入所需要的數(shù)據(jù)量。
2）處理復(fù)雜性（processing complexity）。完成攻擊所需要的時間，也經(jīng)常稱作工作因素（work factor）。
3）存儲需求（storage requirement）。進行攻擊所需要的存儲量。
作為一個法則，攻擊的復(fù)雜性取這三個因數(shù)的最小值。有些攻擊包括這三種復(fù)雜性的折中：存儲需求越大，攻擊可能越快。
復(fù)雜性用數(shù)量級來表示。如果算法的處理復(fù)雜性是2的128次方，那么破譯這個算法也需要2的128次方次運算（這些運算可能非常復(fù)雜和耗時）。假設(shè)我們擁有足夠的計算速度去完成每秒100萬次的運算，并且用100萬個并行處理器完成這個任務(wù)，那么仍然需要花費10的19次方年以上才能找到密鑰。（而這是宇宙年齡的10億倍）。
當(dāng)攻擊的復(fù)雜性是常數(shù)時（除非一些密碼分析者發(fā)現(xiàn)更好的密碼分析攻擊），就只取決于計算能力了。在過去的半個世紀中，計算能力已經(jīng)得到了顯著的提高，并且現(xiàn)在這種趨勢還在發(fā)展。許多的密碼分析攻擊用并行處理的機制進行計算非常理想，一個任務(wù)可以分成億萬個子任務(wù)，并且處理之間不需要相互作用。一種算法在現(xiàn)有技術(shù)條件下不可破譯就草率的宣稱是安全的，是很冒險的。從中我們可以得出，一個好的密碼系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計成能抵御未來多年后的計算能力的發(fā)展。
注：上面提到的一次一密亂碼本（one-time pad），是由Major Joseph Mauborgne 和AT&T公司的Gilbert Vernam在1917年發(fā)明的。（事實上，一次一密亂碼本是門限方案的特殊情況）感興趣的朋友可以查閱相關(guān)資料深入了解，在此我就不展開描述了。
于中陽 Mercina-zy
