區塊鏈中的密碼學演進史

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區塊鏈是一個去中心化的分散式記賬系統，具有安全、透明、匿名等特點。其中，公鑰和私鑰的密碼學體系，保障了區塊鏈中的數據安全。今天我們就來說說，這密碼學的發展史。

密碼學（Cryptology）一字源自希臘文「krypto"s」及「logos」兩字，直譯即為"隱藏"及"訊息"之意。密碼學有一個奇妙的發展歷程，當然，密而不宣總是扮演主要角色。所以有人把密碼學的發展劃分為三個階段：古代加密方法及古典密碼階段、近代密碼階段和現代密碼階段。

這個階段的密碼技術不能說是一種科學，而是一門藝術。密碼學專家常常是憑藉知覺和信念來進行密碼設計和分析，而不是依靠推理和證明。

存於石刻或史書中的記載表明，許多古代文明，包括埃及人、希伯來人、亞述人都在實踐中逐步發明了密碼系統。從某種意義上說，戰爭是科學技術進步的催化劑。人類自從有了戰爭，就面臨著通信安全的需求，密碼技術源遠流長。

古代加密方法大約起源於公元前440年出現在古希臘戰爭中的隱寫術。當時為了安全傳送軍事情報，奴隸主剃光奴隸的頭髮，將情報寫在奴隸的光頭上，待頭髮長長後將奴隸送到另一個部落，再次剃光頭髮。這樣，原有的信息就能復現出來，從而實現了這兩個部落之間的秘密通信。而在我國古代也早有以藏頭詩、藏尾詩、漏格詩及繪畫等形式，將要表達的真正意思或「密語」隱藏在詩文或畫卷中特定位置的記載。一般人只會注意詩或畫的表面意象，而不會去注意隱藏其中的「話外之音」。比如：

我畫藍江水悠悠，愛晚亭上楓葉愁。

秋月溶溶照佛寺，香煙裊裊繞輕樓。

（唐伯虎藏頭詩《我愛秋香》）

20世紀初，義大利物理學家奎里亞摩·馬可尼發明了無線電報，讓無線電波成為新的通訊手段，它實現了遠距離通訊的即時傳輸。馬可尼的發明永遠地改變了密碼世界。由於通過無線電波送出的每條信息不僅傳給了己方，也傳送給了敵方，這就意味著必須給每條信息加密。而隨著第一次世界大戰的爆發，對密碼和解碼人員的需求急劇上升，一場秘密通訊的全球戰役打響了。

1914年9月，英國人收到了同盟國俄國人的禮物——德軍密碼本，解開了截獲的德軍電報，赫然發現，齊賣曼所發送的電報概括了德國要在1917年2月1日重新開始無限制海戰以抑制英國的企圖。為了讓美國原地不動，齊麥曼建議墨西哥入侵美國，並重新宣布得克薩斯州、新墨西哥州和亞里桑納州歸其所有。德國還要墨西哥說服日本進攻美國，德國將提供軍事和資金援助。

後來，美國得知了這一情報，勃然大怒，電文破譯後六個星期，美國對德國宣戰。這可能是密碼破譯史上，當然也是情報史上最著名的事件。齊麥曼的電文使整個美國相信德國是國家的敵人。德國利用密碼破譯擊敗了俄軍，反過來又因自己的密碼被破譯而加速走向了滅亡。

而到了二戰期間，人們發明了各種機械加密設備用來自動處理加密。大多數是基於轉輪的概念。1918年美國人E.H.Hebern造出了第一台轉輪機，它是基於一台用有線連接改造的早期打字機來產生單字母表替代的，輸出是通過原始的亮燈式指示。同年，密碼學界的一件大事「終於」發生了：在德國人Arthur Scherbius的努力下，第一台非手工編碼的密碼機――ENIGMA密碼機橫空出世了。它在第二次世界大戰中由德國人使用，一度為德軍傳送了許多的機密情報，直到它被破譯，讓德軍的密碼體系崩潰，戰局才有了轉機。

1949年仙農發表的《保密系統的通信理論》，為近代密碼學建立了理論基礎。從1949年到1967年，密碼學文獻近乎空白。在許多年內，密碼學是軍隊獨家專有的領域。美國國家安全局以及前蘇聯、英國、法國、以色列及其它國家的安全機構已將大量的財力投入到自己的加密通信，同時又千方百計地去破譯別人通信的殘酷遊戲之中。

1967年，David Kahn《破譯者》的出現，對以往的密碼學歷史作出了相當完整的記述。《破譯者》的意義不僅在於涉及到相當廣泛的領域，它使成千上萬的人了解了密碼 學。此後，密碼學文章開始大量湧現。

而隨著二十世紀六十年代以來，計算機和通信系統的普及，帶動了個人對數字信息保護和各種安全服務的需求。IBM的Feistel在七十年代初期開始工作，到1977年達到頂點：其研究成果被採納成為加密非分類信息的美國聯邦信息處理標準，即數據加密標準DES，歷史上最著名的密碼體制。DES至今依然是世界範圍內許多金融機構進行安全電子商務的標準手段，是迄今為止世界上最為廣泛使用和流行的一種分組密碼演算法。然而，隨著計算機硬體的發展及計算能力的提高，DES已經顯得不再安全。

隨著DES的被破譯，信息技術的高速發展，密碼學進入第三個發展階段，出現了非對稱密碼體制——公鑰密碼體制。

公鑰密碼學所提供的最重要貢獻之一是數字簽名。數字簽名的應用非常廣泛。在從前，政治、軍事、外交等活動中籤署文件，商業上籤訂契約和合同，以及日常生活中在書信、從銀行中取款等事務中的簽字，傳統上都採用手寫簽名或印鑒。簽名起到認證、核准和生效作用。而隨著信息時代的到來，人們希望通過數字信息網進行迅速的、遠距離的貿易合同的簽名，這樣數字簽名就應運而生，並開始應用於商業通信系統，諸如電子郵件、電子轉帳、電子商務及辦公自動化等系統。

目前數字簽名的研究內容非常豐富，包括普通簽名和特殊簽名。特殊簽名有盲簽名，代理簽名，群簽名，不可否認簽名，公平盲簽名，門限簽名，具有消息恢復功能的簽名等，它們與具體應用環境密切相關。數字簽名的第一個國際標準（ISO/IEC9796）在1991年頒布，它是基於RSA公鑰方案的。而數字簽名標準(DSS)是由美國國家標準技術研究所於1991年8月30日提出，1994年5月19日在聯邦記錄中公布，在1994年12月1日被採納，它是ElGamal數字簽名方案的一個變形。目前來說，除了RSA、ElGamal等公鑰體制，還有其他的公鑰體制提出，如基於格的NTRU體制、基於多元多項式方程組的HFE體制等等。

而2008年，中本聰率先將公私鑰體制和p2p結合，再銜接上尼克薩博「加密貨幣」的概念，構建了一個區塊鏈體系，區塊鏈這才應運而生。

經過長久的年月，密碼學已成為一門有許多人發明出特定技術以滿足某些信息安全需求的技術。最近二十年是密碼學從技術到科學的過渡時期。現在已有幾個專門研討密碼學的國際會議，且有一個國際性的組織：國際密碼研究協會（IACR），致力於促進該領域的研究。

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