近代密碼現代密碼技術是什麼

Ⅰ 現代密碼學加密原理

密碼學是在區塊鏈技術中承擔著非常重要的角色，但其實，在互聯網中，也大量的使用著密碼學的技術，本文將介紹現代密碼學中的早期加密方法，這將有助於我們理解區塊鏈中的復雜演算法。

第二次大戰之後，從軍方演化而來的互聯網慢慢的進入了尋常百姓家，我們能夠將一切事物都電子化處理，交易也不例外，於是電子銀行也出現了，所有交易都可以通過網路進行。隨著互聯網用戶越來越多，新的問題產生了，加密需要雙方共享一個秘密的隨機數，也就是秘鑰，但從未謀面的兩個人，如何就此共享密鑰達成一致，而又不讓第三方監聽這知道呢？這將是現代密碼學的目標。

1976年，維特菲爾德和馬丁赫爾曼找到了一種巧妙的解決方法，讓我們用顏色為比喻來講解該技巧是如何實現的：

首先，明確我們的目標，發送者和接受者就秘密顏色達成一致，而不讓竊聽者知道，於是需要採用一種技巧，該技巧基於兩點：

一、混合兩種顏色得到第三種顏色很容易；

二、得到這種混合色後，想在此基礎上知道原來的顏色就很難了， 這就是鎖的原理。

朝一個方向容易，朝反方向難，這被稱作是單向函數。解決方案是這樣的，首先，他們公開對某種顏色達成一致，假設是黃色，然後發送者和接收者隨機選取私有顏色，混到公共的黃色中，從而掩飾掉他們的私有顏色，並且將混合顏色發給接收者，接收者知道自己的私有顏色，並將它的混合顏色發給發送者，

然後就是技巧的關鍵了，發送者和接收者將各自私有顏色加入到另一個人的混合色中，然後得到一種共享秘密顏色，此時，竊聽者無法確定這種顏色，她必須有一種私有顏色才能確定，技巧就是這樣，對密碼學的世界中， 我們需要一個數值的運算過程，這個過程向單一方向很容易，反方向會很難。

我們需要一種朝一方向易，反方向難的數值過程，於是密碼學家找到了模算數，也就是取余的函數，（比如46除12的余數是10）。

假設我們考慮用質數做模型，比如17，我們找到17的一個原根，這里是3，它具有如下重要性質，取不同冪次時，結果會在時鍾上均勻分布，3是一個生成元，取3的X次方，結果會等可能地出現在0和17中間任何整數上。

但相反的過程就難了，比如給定12，要求這是3的多少次方，這被稱為離散對數問題，這樣我們就有了單向函數，一個方向計算很容易，但反方向就很難了，已知12，我們只能採用試錯法，求出匹配的質數。

這有多難呢？如果數字很小，這還很容易，但模數是長達數百位的質數，那麼，想解密是不切實際的，即便藉助世界上最強大的計算機，要遍歷所有可能的情況，也需要上千年的時間，單向函數的強度取決於反向過程所需要的時間。

解決方案是這樣的，首先，發送者和接收者公開質模數和生成元，這里的例子中也就是17和3，然後發送者選擇一個私有的隨機數，比如15，計算315 mod 17（結果為6），然後公開將此結果發送給接收者，之後接收者選擇自己的私有隨機數，比如13，計算313mod 17（結果為12），然後公開將此結果發送給對方。

關鍵在於，將接收者的公開結果，取她的私有數字次方，以獲得共享密鑰，這里是10，接收者將發送者的公開結果，取她的私有數字次方，結果得到相同的共享密鑰，可能大家還不好理解，但他們實際上進行了相同的運算。

考慮發送者，她從接收者接收到的是12，來自313 mod 17，所以她的計算實際上是3∧13∧15 mod 17，而接收者，他從發送者那裡接收6，來自315mod17，所以他的計算實際上是3∧15∧13mod17，兩種計算結果是相同的，只是指數的順序不同，調換指數順序，結果不會改變，他們的結果都是，3取兩人私有數字次冪，沒有這些私有數字，15或13，第三方將無法求出結果。

第三方會被困在離散對數問題之中，數字足夠大時，實踐中，她在合理時限內，幾乎不可能破解，這就解決了交換密鑰的問題，這可以同偽隨機數生成器結合使用，為從未謀面的人提供通信加密。

現在區塊鏈常用的演算法，如sha256，都是繼承單向函數的設計思維，一個方向計算容易，反過來幾乎不能破解，來保證安全。