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計算機時代的對稱密碼學:從100美元富蘭克林到二進制XOR到AES_EEE:為什么dojo幣選擇的人不多

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Time:1900/1/1 0:00:00

計算機沒有出現的時代是古典密碼學,計算機出現后是現代密碼學。有什么區別呢?

大家回憶下之前所講的隱藏法、移位替換、維吉尼亞加密、包括二戰時期的恩尼格碼機,都是英文字母,比如恩尼格碼機的26個齒輪槽對應26個英文字母。

計算機讀的是0和1,這根芯片基本結構單元二極管相關。那么,計算機出現后,語言學家就退居二線,現在不太需要英文字母了,加密解密的過程全部由計算機完成,而0和1的二進制世界來了。

比特序列開始統治之后,需要找個方法把語言文字變成二進制比特序列,將現實世界的東西映射為比特序列的操作叫做編碼,這個編碼有個規范叫做ASCII。

以上就是一部分二進制的對照表,網上很容易可以搜到。

馬斯克:特斯拉Dojo超級計算機不能像ASIC設備那樣挖DOGE:特斯拉和SpaceX的負責人埃隆馬斯克發推澄清了特斯拉目前正在開發的Dojo超級計算機是否無法與基于ASIC的加密貨幣挖礦競爭的問題。馬斯克回應了狗狗幣核心開發者MichiLumin關于Dojo和DOGE的推文。Lumin表示,與許多人想象的不同,Dojo計算機沒有用于運行Dogecoin節點的特殊DOGE應用程序。馬斯克已經澄清說,Dojo不能像ASIC設備那樣挖掘DOGE。他為自己的推文在社區造成的混亂表示道歉。(u.today)[2021/7/1 0:20:19]

這背后有有趣的東西。ASCII是IEEE的里程碑作品之一。IEEE就很有意思了,全稱是:美國電氣和電子工程師協會。總部在美國紐約,“擁有來自175個國家42萬會員”,1963年就開始發展了。所以現在很多區塊鏈項目動不動說是十萬百萬粉絲,這個很難的,你看看IEEE的發展就好了,當然啦,你說區塊鏈行業的分布式,以及高明的傳播,會加快一切進程,也對,十萬會員的技術組織是很難的,十萬關注的人是可行的。

動態 | 俄國核工程師因盜用核工廠計算機挖比特幣被罰款7000美元:據Bitcoinist今日消息,俄國核工程師Denis Baykov因非法使用Sarov核中心的超級計算機挖比特幣而被罰款7000美元。[2019/10/1]

IEEE最早的里程碑作品是本杰明·富蘭克林的成名著作《電力的實驗與發現》在1751年的時候發表,富蘭克林就是美國一百元鈔票上面的頭像人物。

電子電氣工程、通訊、計算機科學和工程這些學科的先驅之一是富蘭克林,不是二戰時候的美國總統富蘭克林·羅斯福,是美國的開國時期的大佬。密碼學和這些學科是交叉在一起的,所以,有趣的事情就是,密碼學從一開始就和錢有關系。100美元的鈔票上面印著的這個大佬,更多不是因為他在學術上的貢獻,是因為他是財政部長、外交部長、印刷廠長、起草《獨立宣言》、“第一個真正意義上的美國人”、代表了美國精神等等成就。

聲音 | Nick Szabo:比特幣利用計算機科學實現了前所未有的深度安全:智能合約先驅尼克·薩博(Nick Szabo)發推稱:“數字中心化資產的深層安全性較差,它們只能在一個合法穩定的環境中被設計及使用。當地方安全性較強時,房地產和黃金具有更深層次的安全性。信任最小化的比特幣利用計算機科學實現了前所未有的深度安全。”[2019/8/18]

大家可以看下IEEE發展史,鏈接如下:

https://zh.wikipedia.org/wiki/IEEE里程碑列表

回到我們的二進制編碼,ASCII,這時候語言文字變成了0和1,也就是我們不需要對著字母去搗鼓折騰了,只需要改變0和1就可以對內容進行加密。

下面以非常直白簡單的語言講一下怎么加密的?

什么是XOR?

XOR叫exclusiveor,也就是異或,本身是一種極為簡單的運算。你把它當成小學時候學過的加減乘除的一種,當然,這么說高估了運算的簡單,這么說吧,一個小學生看XOR運算,絕對比加減乘除容易非常多。

聲音 | 普林斯頓計算機科學家:BTC價格是影響挖礦能源消耗量主要因素:據The Outline消息,普林斯頓計算機科學家Arvind Narayanan向參議院能源和自然資源委員會提供的證詞表明,真正影響比特幣挖礦能源消耗量的因素是其價格。他說:“如果加密貨幣的價格上漲,將會有更多的能源被用于加密貨幣采礦; 如果價格下降,則不得不降低能耗。相比之下其他因素并不重要,采礦硬件能效的提高對能源消耗基本沒有影響。”[2018/8/26]

1XOR0結果就是1;

0XOR1結果就是1;

1XOR1結果就是0;

0XOR0結果就是0;

前后一樣就是1,前后不一樣就是0.從上文表格里找一個字母比如說是a,a就是01100001.隨便找一個秘鑰,比如01010101.當然可以是任意選擇的,下面會講的。

計算機科學家開發新的編程語言,讓智能合約開發更方便:計算機科學家Mark Miller、Dean Tribble、Brian Warner和Bill Tulloh已經成立了一家新創業公司,以開發一種基于javascript的安全、區塊鏈無關的編程語言。該公司已經獲得了種子輪融資,投資方包括Naval Ravikant、Polychain Capital和Zcash公司。這種編程語言將允許程序員以一種更直觀、更安全的方式進行編碼,同時允許進行目前智能合約測試中所難以進行的正式驗證過程。通過基于流行的編程語言javascript來創建,該公司的創始人認為,該語言將向更廣泛的開發者開放智能合約開發。[2018/5/22]

這就是用秘鑰,XOR之后的結果,00110100就是密文。對照表格,這個二進制表達的信息就是:4

于是,原文的a就變成了密文的4,當然,有時候看起來沒有這么規則更像是亂碼。

記住口訣:同就是0,異就是1.這比背乘法口訣容易太多了,小朋友很快可以掌握。

給個圖形化表達,更加容易理解:

用鑰匙去XOR原文運算之后的結果可以通過鑰匙反向推回來。這就是計算機時代的對稱加密法。

普及下知識:

什么是比特Bit?什么是字節Byte?

上文中看到八位二進制就可以表達一個英文字母,那么,一個英文字母也就是一個字節,英文叫Byte,也就是1byte=8bit=8個二進制位。因為一個比特就是代表二進制里面的一位。再比如,一個漢字就是兩個字節。標點符號另算。

下面講一下分類:一次性密碼本和分組密碼

對稱密碼學中,一次性密碼本屬于流密碼。流密碼的定義更寬一些,本章不展開。

簡單來理解就是,你有一段信息需要加密了,比如你的信息由1萬個英文字母構成,轉成二進制后有8萬比特。

我現在生成一個二進制隨機數,長度是多少呢?8萬位,也即是說這個原文每個比特我都XOR了一下,而且沒有什么規律,因為鑰匙本身是個隨機數。

但是這樣的加密比較麻煩,安全性不錯,效率不高,鑰匙和原文一樣長。你有個1GB的文件,加密一下后還是1GB,但是鑰匙也有1GB,配送和保存都是問題,記住:密碼學中也有物流問題,主要是傳輸秘鑰。

這時候用一個固定長度的加密秘鑰,去對原文循環加密,簡化模型后,可以這么說,8萬比特長度的原文,我拿著80比特長度的鑰匙去加密,需要1000個循環。記住,這是簡化的模型,實際操作的時候,比這個復雜。

分組秘鑰是被廣泛運用在通訊、電子商務、金融系統等領域的加密法。

注意,不是以后有了非對稱加密,對稱加密就沒有用了,對稱加密有對稱的安全,非對稱有非對稱的麻煩,不是一棍子直接打死的。

DES和AES是什么?

“數據加密標準是一種對稱密碼的分組密碼,由美國國家標準局于1976年選擇作為美國的官方聯邦信息處理標準,隨后廣泛被國際使用。”

后來又有了AES,A就是advanced就是更先進更高級不是American,AES的加密方法選拔是全球公開的,AES既是美國的,又是全球的。選拔由美國一個標準化機構NIST舉行,評審不是他們,是全球企業和密碼學家以及參賽者共同完成。如果全世界密碼學家都找不到加密方法的弱點,兼顧效率和安全性之后,就會被選上。

被選上的算法,要求免費公開給全球使用。有點像打擂臺,看看誰的功夫好,就選誰,并且選好了之后把這套內功心法交給全球人民。比如我們現在廣泛使用的AES實際就是Rijndael算法,是在2000年從候選算法中被選出來的。

這個圖片中的五家就是候選的算法了。出現了RSA公司,RSA算法就是非對稱密碼中最廣泛使用的密碼算法。RSA公司在20世紀末舉行過好幾場比賽,干什么呢?去組織人破譯DES的對稱算法,確實破解成功了,本來對稱密碼學中的分組密碼就是可以被破解的,RSA找人破解了DES算法,又在后來提交了AES算法,并成功“提名奧斯卡”,只是最后時刻落選了,最佳算法頒給了Rijndael。

不過,在非對稱密碼領域,RSA那是封神的存在,也正是有了非對稱密碼,區塊鏈的誕生才有可能。

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