密码学先驱获得2015年国际计算机学会图灵奖

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此文原载于国际计算机学会图灵奖官方网站

译者,冬眠的小老鼠,哆嗒数学网翻译组成员,互联网从业者。

 

升阳微系统前任首席安全官Whitfield Diffie和斯坦福大学电气工程名誉教授Martin E. Hellman凭借对现代密码学中的杰出贡献荣膺2015国际计算机学会(ACM)图灵奖。如今,通过安全渠道实现双方秘密沟通的能力已经根本性地影响到了全球数十亿人的生活和工作。比如,日常生活中的银行,电子商务网站,电邮和云计算平台等等,都是建立在加密基础之上的。而这一切都源于Diffie 和 Hellman在1976年发表的 《密码学新动向》,他们在这篇文章中开创性地介绍了一种公钥加密和数字签名技术。目前,这项技术已经发展成为互联网上经常使用的基础加密算法,Diffie-Hellman设计的协议保护着互联网的日常通信和数以万亿计的金融交易。

 


“如今,媒体关于密码学的报道层出不穷。加密技术已经成为国家安全的一部分,影响着政府和私营部门的关系,并吸引到了数亿元的研发资金,”ACM主席Alexander L. Wolf说,“早在1976年,Diffie 和 Hellman就预言人们在将来会经常使用电子通信,但也会很容易遭受信息被盗或篡改的困扰。就现在的情况来看,他的话的确具有先见之明。”


“公钥加密体系是现代工业的基础,” Google杰出科学家Andrei Broder说,“保护私有数据的能力取决于如何运用通信协议确认消息所有者的身份和确保通信数据的完整性与可靠。Diffie和Hellman首创的这些方法使得这些广泛使用的协议成为了可能。”

 

密码学是通过保持私密和认证的方式避免第三方窃取和篡改信息,从而促进通信双方的交流。古时,人们将可读的信息转化为乱码实现加密,而这种加密方式只有少数人才能破译。在最早期,人们可能是通过将信息中的一个字母替换成另外一个字母的方式来实现加密。1903年无线电的发展以及十年后爆发的第一次世界大战让密码学得到了前所未有的关注和发展。同时,电子技术以及机械技术的进步使机器加密成为可能,加密安全性也远远超出了以往人工加密效果。一战结束后的二十年间,加密机器技术日臻成熟,并逐渐成为第二次世界大战的核心加密技术。二战后,随着电子计算机的发展,加密技术已经变得更加快速和安全。

 

在密码学领域,“密钥”是一个能将不可读的加密文本转换为可读文本的一种信息数据。加密就像使用一个特制的钥匙将信息锁起来,而解密则是使用钥匙来打开这把锁。过去,当两个人使用加密来进行通信的时候,他们需要使用相同的密钥,而如何管理这些密钥则是对加密通信的灵活性的主要限制。

 

对称密码体制有着两个显著的缺点,其一是需要一个安全的密钥传输机制,由于双方使用相同的密钥,如果其中一人忘记了自己的密钥,就需要从另外一人那里得到密钥。此外,大量使用相同的密码加密可能导致第三方破解该密码系统(例如破译出密钥),为了限制通信双方共享同一个密钥的数量,密钥管理系统需要分配独立的密钥给通信双方,这给密钥管理系统带来了挑战。

 

在《密码学新动向》这篇文章中,Diffie和Hellman认为使用非对称或公钥加密算法是可能的。他们发明了一种公开密钥和私钥机制,其中,公钥不需要保密,可以直接对外公布,用来进行加密,而用来解密的私钥则绝不应该由持有者公开,应该永久保密。这种非对称加密系统被设计成通过公钥来计算私钥是不可行的,哪怕公钥与私钥是一一对应的关系。

 

非对称加密的逆过程提供了一种数字签名机制,信息提供者使用自己的私钥来对信息签名,接收这可以使用公钥来验证信息的有效性。这种签名技术要比手写签名安全得多,因为哪怕是一个字节的改变也会导致信息的签名验证失败,相反,一个手写签名的支票上10美元与1,000,000美元的签名是完全的一样。

 

互联网的用户可能会熟悉使用这种公钥加密系统来建立安全的连接,一种典型的统一资源定位器(URL)是以“https”开头,这里的“s”意味着将在协议的安全传输层使用加密来通信,这种安全连接被设计成使用非对称公钥加密系统来进行通信。

 

巩固今日的网络安全产业和建立健全密码体系,这是当今计算机科学界的首要准则,另外,Diffie和Hellman的工作也让个人和企业都有机会运用加密技术。 

 


注:
图灵奖是国际计算机学会(ACM)最富盛名的奖项,主要将给在计算机科学上做出突出贡献的个人。2015年图灵奖将于2016年6月11日在加利福尼亚州旧金山颁发。2014年11月13日,国际计算机学会宣布图灵奖的奖金为100万美元,这是以前25万奖金的4倍,奖金将有Google公司提供。

 

 

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