在量子计算机面前,几乎我们所有的加密都形同虚设

  

  加密是人类最经典的智力游戏,相比于数学,加密毫无疑问更具有实用意义,因此它也成为了文明史上不断演化的智力战争。

  不知道你有没有这样的体会,学生时代的课堂上总会有要传纸条的时候,没有人会想让传递人偷看你亲笔写下的秘密,尤其是当你纸条上写下某同学的坏话时。除非你能发明一种只属于两个人的语言,除此之外为数不多的解决办法也都有些缺陷。

  常见的有封装,将纸条封入一次性包装,可以让接收人知晓纸条是否被偷看过,但它不能阻止偷看的发生。更常见的是找信任的传递人,但即便是此人完全可靠,也架不住被纸条被老师截取后完全暴露内容。最可靠的方法还只有加密。加密的精髓在于我们大可以公开所有经过加密处理后的内容,没有算法规则是难以解读出真实内容的。

  早在上古时期,人类就已经发明了一些非常有意思的方法。

  例如希腊人使用的一种“scytale”加密设备,他们将长条的皮革缠绕在一根多边形木棍上,沿水平方向写下信息后,再将皮革扯下。在外人看来皮革上是竖直排列的字母,毫无规律可言。即使知道这是缠在木棍上写下的,也还需要知道确切的木棍尺寸。

  这个例子当中,皮革上竖直排列的文字就是密文,缠绕木棍书写的方式算是加密算法,而那根至关重要的木棍则是密钥。尽管几千年过去了,我们人类的加密系统依然拥有这些要素。

  比如大名鼎鼎的纳粹英格玛密码,它将加密算法封装在一台机器里,密钥则是机器的参数。这样做的好处是将算法变成了实体装置,方便管理,效率也更高。最早波兰人拿到英格玛密码机,三位数学机呕心沥血几年才摸清了其中的算法。但即便是已经知道了算法,也曾截获过密钥,英国人在波兰人打下的基础上有了重大的突破,也还是花费了大量精力才能从密文中解密出信息。

  实际上英格玛密码是人类加密历史上的一个转折点。从前的加密方式对算法的独创与保密都有较高的要求,但英格玛密码的破解过程中,我们发现用机器暴力破解是可行的,机器算力成为了破解密码的重要工具。

  但同时也提供了全新的思路,因为算力的决定性因素,我们可以不需要煞费苦心地保密算法,我们只要将暴力破解难度增加到极其夸张的地步,用时间成本压垮窃听者。而另一个亟待解决问题是网络时代的密钥传送,因为一个可用的算法需要能与任意方进行加密传输,不可能与所有用户提前生成密钥,如果即时生成的话传输过程中又有被窃听的风险。

  于是在1978年,MIT的三位数学家设计了一种加密算法,以他们三人的姓名首字母命名为RSA算法。这种算法解决了上述的几大困难。简单说来其最独创的地方就在于信息传输的双方加密与解密并不是简单的逆向关系。

  接收者生成的密钥经过某种数学变换,将其加工成为一个可以公开传递的公钥,而之前未加工的密钥就称为私钥。信息传送者通过接收到的公钥经算法加密生成密文,接收者只需要通过私钥就能解密密文,即公钥加密私钥解密,称作非对称式加密。

  虽然在这个过程中私钥不存在被窃听的可能,公钥、密文以及算法都是公开的,理论上能够通过算法反推出私钥。然而,想要暴力破解出私钥涉及一个非常困难的运算,即大整数质因分解。以典型的1024位RSA加密为例,用目前算力最强的神威·太湖之光超算,暴力破解需要5457560年。

  终于轮到主角出场了,量子计算机运用了区别于传统计算机的原理,在解决这类问题上算力远远强于传统计算机,以至于微软研究院的Dr. Krysta Svore说,“破解RSA-2048(2048-bit)的密钥可能需要耗费传统电脑10亿年的时间,而量子计算机只需要100秒就可以完成。 郑州妇科医院:http://wapyyk.39.net/zz3/zonghe/1d426.html郑州哪家医院看妇科好:http://wapyyk.39.net/zz3/zonghe/1d426.html郑州无痛人流多少钱:http://wapyyk.39.net/zz3/zonghe/1d426.html郑州同济妇科医院:http://wapyyk.39.net/zz3/zonghe/1d426.html

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