密码囚徒

公元前8世纪到公元前6世纪,斯巴达人也发明了一种命名为“Skytale”的密 码,它是通过一个带状物,比如纸带、羊皮带或是皮革类的东西,呈螺旋形紧紧地缠在一根权杖或木棍上,之后再沿着棍子的纵轴书写文字,在这条带状物解开后, 上面的文字将杂乱无章,收信人只需用一根同样直径的棍子(这两根同样直径的棍子可以是在出征前把一根棍子锯断后得到,之后将领和“情报部门”各拿一半.) 重复这个过程,就可以看到明文,这还是人类历史上最早的加密器械.

目前,有一门专门的学科——保密学,其研究的是改变消息和信号的形式,以隐蔽和复现其含义的规律,而在保密学中着重研究消息的变形及其合法复现的学科称为密码学.

经过两千多年的发展,现代密码学所采用的加密方法通常是用一定的数学计算操作来改变原始信息.这种改变信息的方法是密钥,掌握了密钥就可以将消息复原回来.

从理论上来说,传统的数学计算加密方法都是可以破译的,再复杂的数学密钥也可以找到 规律.第一台现代计算机的诞生,就是为了破解复杂的数学密码.随着计算机的飞速发展,破译数学密码的难度也逐渐降低.以前需要很久时间才能破译出来的密 码,随着计算机处理速度的提升,时间也在成倍缩短.



传统密码都会失效?

现在密码的原理是让发送者与接收者共同拥有一把钥匙,并保证不会外流,通常用一种称为“公钥加密”(public-key cryptography)的方法发送“秘密钥匙”(简称密钥或私钥),对传送的信息加密或解密.

清华大学物理系教授、博士生导师龙桂鲁是量子计算机和量子密码领域的专家.根据他的介绍:“现在许多传统密码都是采用单向函数的方式,即‘从一侧推导出另一侧非常容易,反之则很难’的原理来实现的”.

例如有些是应用了因数分解或其它困难的数学原理,在目前互联网上比较常用的RSA密码算法,就是应用因数分解的原理.因为要计算两个大质数的乘积很容易,但要将乘积分解回质数却极为困难,这使得密码很难被破解.

例如在发送与接收者之间传递的秘密信息,是以“公开钥匙”(简称公钥)加密,这个公 钥是一个很大的数,例如408508091(实际上用的数会远大于此).数据只能以接收者握有的密钥解开,这把密钥是公钥的两个因素,而在这个例子里就是 18313与22307.对于传统计算机而言,想要通过乘积逆向获得这两个质数非常困难.

1994年美国贝尔实验室的Peter W. Shor证明:运用量子计算机能有效地进行大数的因式分解.这意味着以大数因式分解算法为依据的电子银行、网络等领域的RSA公开密钥密码体系在量子计算 机面前不堪一击,几年后,Grover提出“量子搜寻算法”,可以破译DES密码体系.这些算法的出现,使传统密码领域感到了前所未有的挑战.