区块链基础及发展,密码学基础( 二 )


例如,陈恺博士2015年USENIX Security的文章中用的图论,使得模型很清晰简洁 。密码学里需要用到的数学课程在大学专业中,现代密码学是信息安全类专业一门重要的专业课 。这个专业目前很冷门,也不算是报考人数很多的专业,这门课程涉及离散数学、数论、基础代数、概率论、计算复杂性等数学专业,同时注重信息论、形式化逻辑、计算机编程等知识,既有理论,也有大量的实践学习 。
密码学是各类高等院校本科生信息类、数学类和计算机类等专业竞相开设的重要选修课,也是信息安全专业的主干基础课 。密码学的核心课程会介绍密码学原语的内部工作原理以及如何正确使用他们 。学生将会学习如何论证密码结构的安全性以及如何将这些知识运用到现实生活中的应用中 。这门课程从对称密码开始,研究许多已经实施的协议并且分析已存在系统中的失误 。
这门课程的第二部分将讨论公钥密码技术,涉及相关的数论并讨论公钥加密和基本的密钥交换 。可以说密码学专业同样也是对数学要求非常高的一类专业,数学学不好是真的会很吃力 。虽然很小众,但不得不说这是一个就业率很高,并且非常重要的一类专业,如果数学成绩很好的话报考很有优势 。密码学应用的独特魅力第二次世界大战期间,德军使用恩尼格玛密码机(Enigma)为信息加密传递情报 。
这一密码系统最终被一支由英国数学家组成的专门小组破译,盟军从此扭转了战局 。人们普遍认为,它的破译使盟军的胜利提早了两年 。计算机科学之父阿兰·图灵就是专门小组的一员 。他发明了“炸弹机”,使用明文尝试所有可能的密钥 。这台机器被视为现代计算机的先驱 。中国的许多数学家和密码学家身上都流淌着深深的爱国血液 。比如民国时期破译了日本密码的池步洲 。
1937年,“七七事变”爆发,怀着深深的民族责任感,池步洲放弃了在日本的安定生活,带着妻子和3个孩子毅然回国,侦收日军密电码,并负责研译 。当时年仅30岁的池步洲,深感情报的重要性,用无比热枕的救国情怀投入到工作当中,池步洲通过破译截获的一份由日本外务省致驻美大使野村的特级密电,得出了日军将要袭击美国珍珠港的计划 。
再比如,中国最出色的密码算法专家章照止是一个先天视力障碍的半盲人,20世纪60—70年代为国家破译国际情报密码方面作出卓越贡献,被人称作“中国的眼睛” 。密码学自诞生起就体现了对立统一性,密码学作为一门学科包含密码编码学和密码分析学,也就是“攻”与“防”两个对立的方面,这对矛盾不断促进了密码学的发展 。量子计算机可以攻破现实中正被使用的RSA等公钥加密方案,为此,当前一些密码学家正研究能抵抗量子计算机的密码方案 。
这推动了密码学领域的一个新分支即后量子密码学的出现 。2019年9月7日,“未来科学大奖”数学与计算机科学奖宣布授予密码学家王小云,奖励她在密码学领域的开创性贡献 。王小云创造了一种毁灭性的密码分析方法,破解了一个又一个国际通用的算法 。王小云的主要研究领域为密码学 。在密码分析领域,她系统给出了包括 MD5, SHA-1 在内的系列 Hash 函数算法的碰撞攻击理论,提出了对多个重要 MAC 算法 ALPHA-MAC、MD5-MAC 和 PELICAN 等的子密钥恢复攻击,以及 HMAC-MD5 的区分攻击思想 。
在密码设计领域,主持设计了国家密码算法标准 Hash 函数 SM3,该算法在我国金融、交通、电力、社保、教育等重要领域得到广泛使用,并于2018年被成功纳入 ISO/IEC 国际密码算法标准 。反思从当前大学教育的角度来看,数学课程的学习除了发挥训练学生的逻辑思维、为后续专业课程提供支撑的作用外,更重要的则是要培养学生的一种能力 。

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