了解加密學：從數學到物理（二）_AES

本文來自：藍狐筆記，作者：GeorgeMoraetes，翻譯：Leo，星球日報經授權轉發。

前言：本文主要介紹了密碼學的基本算法，DES、AES，還有未來的量子加密。本文適合普通讀者，可以了解密碼學的基礎原理。文章來源于medium.com，作者GeorgeMoraetes系資深信息安全專家，由藍狐筆記社群“Leo”翻譯。本文是上一篇《了解加密學：從數學到物理》的續文。常用算法今天的密碼使用秘密公鑰或私鑰技術。密鑰密碼用于保護關鍵或敏感數據。因為密鑰密碼是兩個人共享一個密鑰，也稱之為對稱密碼技術。

1949年，貝爾實驗室的ClaudeShannon發表了私鑰密碼的基本理論，從那之后幾十年的發展，產出了高質量的案例。然而，直到1975年才出現強大的密鑰算法，DES，它可用于一般用途。公鑰和非對稱加密也在20世紀70年代中期出現。公鑰密碼使用一對密鑰，公鑰與其他人共享，私鑰則由所有者獨自掌握。例如，接收者可以創建密鑰對，把公鑰共享給其他人。發送者可以用公鑰加密一封信，接收者可以用私鑰進行解密。

報告：與2021年相比2022年法國成年人了解加密貨幣的比例大幅增加:金色財經報道，ResearchAndMarkets發布的報告顯示，在英國，截至 2022 年 3 月，只有一小部分受訪者聲稱擁有加密貨幣，同時也表明在加密貨幣所有權方面存在巨大的性別差距。在擁有加密貨幣的人中，大多數人更喜歡擁有比特幣，其次是比特幣現金。與計劃在 2021 年投資加密貨幣的加密貨幣好奇受訪者的比例相比，德國加密貨幣所有者的比例僅高出幾個百分點。

此外，在已經投資或交易加密貨幣的受訪者中，近一半打算在未來 6 個月內增加投資。在對加密貨幣感興趣的受訪者方面，德國的性別差距很小，與男性相比，超過一半的女性受訪者對加密貨幣感興趣。雖然一小部分法國受訪者已經投資了 NFT 或加密貨幣，但比特幣仍然是那些已經投資和打算在未來投資的人中的流行貨幣。

此外，與 2021 年相比，2022 年法國成年人了解加密貨幣的比例大幅增加。截至 2022 年 4 月，比特幣成為瑞士首選的加密貨幣，超過一半的加密貨幣投資者有興趣購買和持有加密貨幣。[2023/5/8 14:48:41]

加密密碼的強度取決于三個主要因素：1.基礎設施如果密碼學主要是在軟件中實施，那么，這個基礎會很薄弱。如果你試圖保密信息，而黑客最好的辦法是入侵你的電腦，并在加密之前竊取信息。相對于破解大尺寸的密鑰，侵入系統或使用病感染來竊取信息更容易。很多時候，竊取密鑰最簡單的方法可能是竊聽用戶，并在它傳給加密程序時進行攔截。2.密鑰大小在加密學中，大小很重要。如果攻擊者無法安裝擊鍵監視器，那么，破解密文的最好方式是通過暴力計算的試錯法搜索來猜測密碼。因此，實用的密碼必須足夠大，以至于讓暴力計算搜索變得不切實際。但是，隨著計算速度越來越快，密碼大小的“安全邊界”也在不斷增長。專家們承認64比特或更少的密鑰很容易受到攻擊。1999年，EFF曾資助開發一種名為DeepCrack的設備，它可以在三天或更短時間內攻破DES加密密鑰。當今的密碼密鑰一般包含100比特，甚至有一些支持256比特的密鑰。3.算法質量算法質量比較難評判，基于現有算法構建看似合理的密碼，這相對容易。除非有經驗的人仔細查看，否則很難發現一些細微的缺陷。密碼漏洞會產生“捷徑”，允許攻擊者跳過大塊密鑰，并發起試錯搜索。例如，流行的壓縮實用程序PKZIP，傳統上采用了64比特密鑰的定制加密功能。從理論上，應該進行264次嘗試來檢查所有可能的密鑰。實際上，針對PKZIP有一個捷徑，只需227次嘗試就可以破解密文。找到這些缺陷的唯一方法實際上是破解算法，通常是使用曾經對其他密碼起作用的小技巧。算法只有在承受此類分析和攻擊之后，才能證明它的質量。即便如此，今天沒能找到缺陷不等于將來不會被找到。算法類型1.DESDES經受住了時間的考驗，因為密碼質量在多年前發表的研究中得到證實。在經過四分之一世紀的研究，研究者只是發現一些投機攻擊，最終來說，不如暴力計算攻擊實用。DES密碼的唯一弱點是它56比特的大小。

NBA球星奧尼爾：NFT是讓人們了解加密技術的好方法:金色財經報道，NBA球星奧尼爾Shaquille O'Neal 在接受采訪時表示，NFT是讓人們了解加密技術的好方法。人們需要以實際操作的方式與加密進行交互才能理解它。據此前報道，奧尼爾的個人NFT系列于10月15日在Ethernity發布，該系列包含五個不同的NFT，反應了奧尼爾NBA職業生涯的不同時刻。[2021/10/16 20:33:08]

2.TripleDES通過使用112比特或168比特密碼，連續三次應用密碼來解決問題。結果是，它比其他類似強度的密碼慢很多，但是，由于強大的計算機攻擊破解了算法，它也過時了。3.AESAES支持三種密碼大小：128，192和256比特，并使用128比特區塊大小。它目前是全球廣泛使用的標準。Rijndael密碼表

富國銀行調查：45%受訪青少年認為自己比父母更了解加密貨幣:富國銀行(Wells Fargo)針對314名年齡在13歲至17歲的青少年和304名有同齡孩子的家長進行了一項調查。調查報告稱，盡管57%的青少年仍然主要向父母尋求金錢和財務方面的建議，但其中35%的人也會從社交媒體上學習。更具體地說，在加密貨幣方面，45%的受訪青少年認為自己比父母更了解加密貨幣。參與調查的父母中有50%的人持同樣的看法。此外，調查表明，與女孩（33%）相比，更多的男孩（58%）認為他們比父母更了解加密貨幣。在社交媒體方面，青少年在其他社交媒體平臺上轉向TikTok，進行加密貨幣教育。（Beincrypto）[2021/6/6 23:15:23]

DES的設計明確地要為硬件構建，但沒有考慮讓它在軟件中有效工作。NIST評估了軟件執行效率和存儲要求，以確保AES在如下環境能運轉良好：運行C或Java的工作臺，或更受限制的環境，如嵌入式ARM處理器和智能卡的環境。Rijndael是由荷蘭研究人員VincentRijmen和JohnDaemen開發的，雖然最終是Rijndael贏得了NIST的競賽，但所有AES決賽入圍的密碼方案都超過DES及DES替代品，有很大的改進。它們都支持128比特或更大的分組密碼。它們都沒有嚴重的弱點，最終選擇Rijndael是在平衡加密強度和性能之后作出的決定。AES基于替代置換的原理設計，綜合了替代和置換，在硬件和軟件上都很快。跟它的前身DES不同，AES不使用Feistel。AES是Rijndael的變體，其固定區塊大小為128比特，關鍵維度是128，192或256比特。相比之下，Rijndael規范由區塊和密鑰大小來定，可以是32比特的任意倍數，最小值128比特，最大值256比特。雖然某些版本的Rijndael有更大的區塊大小和額外的列，但，AES操作在4×4列主要的字節順序矩陣上，它被稱為狀態。大多數AES計算都是在特定的有限域中完成。用于AES密碼的密鑰大小指定轉換輪次的重復次數，把輸入轉換為最終輸入，輸入的是明文，輸出的是密文。重復周期數如下：128比特密鑰重復10個周期192比特密鑰重復12個周期256比特密鑰重復14個周期

印度金融服務部長：政府了解加密貨幣的各種問題 將認真考慮:印度金融服務部長Debasish Panda周三表示，政府非常活躍，并意識到圍繞加密貨幣的各種問題，且將對這些問題進行認真的考慮。目前，像印度央行和印度證券交易委員會這樣的監管機構沒有任何法律框架來直接監管加密貨幣，因為它們不是由可識別用戶發行的貨幣、資產、證券或商品。（印度時報）[2021/3/11 18:33:55]

每輪包含幾個處理步驟，每個步驟包含四個相似但不同的階段，包括一個依賴于加密密鑰本身的階段。一組反向重復被應用于轉換，使用相同的加密密鑰把加密文轉換為原始明文。量子加密

在上圖中，量子密鑰分發是一個安全的通信方法，它執行加密協議，協議涉及量子力學組件，并確保通信安全。它能讓雙方產生共享的隨機密鑰，也是對稱性密鑰，密鑰只能被雙方知曉，可以用來加密或解密信息。量子力學是一門科學定律的主體，它描述光子、電子和構成宇宙的其他粒子的行為規律。行業正在尋求抵抗黑客的更高安全性。新一代的密碼學已經從數學轉向了物理。原子和粒子物理學的科學家們已經進入加密學的世界。這些科學家想利用量子力學的定律來發送信息，以實現無法被破解的安全性。他們是新領域的架構師，這個領域被稱為量子密碼學，這在過去幾十年才成熟起來。量子密碼學從粒子物理中汲取力量。構成我們宇宙的粒子本質上是不確定的現象，能夠同時存在不止一個地方或處于不止一種狀態。當它們碰撞到物體或被測量屬性時，它們會獨立選擇行為。密碼學是信息安全的迷人領域，也是最復雜的科學之一。一旦我們從簡單的凱撒和Polybius密碼發展到DES和AES密碼，這里有不斷地重復迭代，那么，抓住算法概念就變得容易了。密碼學本身是一門科學，我們探索了它的歷史，包括了今天很少使用的以及最復雜的密碼基本概念。

動態 | 阿姆斯特丹中本屋將幫助人們了解加密貨幣:據bitcoin.com報道，中本屋（The House of Nakamoto）是一個幫助新手進入加密貨幣世界的奧地利項目，最近在阿姆斯特丹開設了一家新店作為信息中心，加密貨幣相關產品的零售店，甚至還有一個臨時的比特幣博物館。當地居民和游客現在可以在此了解電子貨幣，獲得包括硬件錢包的入門套件。[2018/10/26]

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