比特幣前傳系列（一）：70年代-密碼學三劍客傳奇_HEL

第一部分前言

如果您問人們比特幣或加密貨幣從何而來？您會得到很多答案，如果答案正確，他們很可能會對事實含糊不清。許多人不知道的是，比特幣是一種由密碼朋克運動誕生的創造。它起源于70年代，但始于90年代，它與美國政府圍繞數字自由的不公正現象作斗爭，并開創了現代的個人隱私權。

雖然你可以通過谷歌等搜索引擎很容易找到關于密碼朋克的資料，但你可能很難深刻地理解全貌，除非你了解這個運動本身的歷史背景和意義。您必須了解誰發動了密碼朋克的運動？這些想法從何而來？

其實，早在比特幣問世之前，就有一系列加密貨幣技術和哲學的觀點充斥在各種技術圈。

為此，我將撰寫一系列文章來重點介紹密碼學，所有加密貨幣的基本機制以及隨著時間的推移形成的隱私保護哲學觀點。我們將在以十年為階段的70年代，80年代，90年代和千禧年代進行探索。

本系列將分一下部分進行闡述：

第一部分-70年代：如何通過公開密鑰密碼學的發布使密碼學知識民主化第二部分-80年代：去中心化服務，匿名通信網絡和數字現金的起源第三部分-90年代：密碼朋克的興起第四部分-千禧年代：因密碼朋克運動而產生的新技術與新應用第五部分-比特幣：比特幣和早期數字貨幣的設計本系列將是一本長篇讀物。它既不是寫給市場人員的知識普及小冊子，也不是中篇小說，更不是普通的簡短而有意思的小品文。要真正了解這些內容，歷史背景很重要，花時間去學習并了解這些知識將是一項重要的投資，將為您在數字貨幣投資領域馳騁具有重要的參考價值。

介紹

要想了解加密貨幣及其歷史，我們要從哪里開始呢？

首先，我想談一談70年代和公鑰密碼技術的創建。盡管您可能像我第一次研究密碼學時那樣，對70年代塵土飛揚的黑白圖像嗤之以鼻，但您必須意識到這十年對密碼學近四十年的發展有多么的重要。

直到70年代，主要是軍方在使用加密技術來保護軍事通信。密碼學的研究主要是由情報機構或由IBM等獲得政府或軍方許可的研究實驗室進行。盡管有小部分的密碼技術用于商業領域，但公眾很少知曉該知識。這時，Hellman，Diffie和Merkle三位密碼學家發行的公共密碼學打破了現代密碼學的這種局面。他們的研究工作引起了人們對密碼學的第一次廣泛關注。

什么是公鑰密碼技術？

密碼學是一種保護信息免遭“敵人”或無權獲取信息的人竊取信息的做法。它是確保信息真實性和完整性的基本機制，也是最終使區塊鏈和加密貨幣成為可能的技術。

彭博社：薩爾瓦多購買的比特幣已虧損1000萬美元:1月13日消息，根據彭博社計算，薩爾瓦多總統 Nayib Bukele 已至少為該國購入 1,391 個比特幣，根據該總統的推特發布日期，每個BTC的平均收購價格為 51,056 美元，買入成本共計約 7100 萬美元。若薩爾瓦多政府持有上述BTC，按當前價格計算，其目前價值約為 6100 萬美元。損失達 14%。

據紐約 Stifel Nicolaus & Co.新興市場主權研究主管 Nathalie Marshik估計，薩爾瓦多政府今年的資金缺口將達到 10 億美元。[2022/1/13 8:45:39]

公鑰密碼術是使用密碼術的一種轉變，現在可以保護大多數加密貨幣協議。

公鑰的工作原理？

本質上，公鑰加密技術使人們可以通過不安全的通道將加密的信息發送到公共地址。而且只有擁有公用地址的相應私鑰的人才有權訪問并解密信息。私鑰還用于簽名和驗證發送出去的信息，以驗證其來源的合法性，如現已非常普及的CA證書。

就加密貨幣而言，雖然人們可以將比特幣發送到公共地址并查看某賬號持有多少比特幣，但只有擁有相應私鑰的所有者才能使用比特幣。

三位早期密碼學家的故事

在70年代，有三位重要的密碼學家，分別是MartinHellman，WhitfieldDiffie和RalphMerkle，他們對打破軍方和政府對密碼學知識的掌控，做出了非常卓越的貢獻：

馬丁·海爾曼的故事。

Hellman從小就受到作為高中物理老師的父親的熏陶。他記得：

“父親在書架上放著一些書，我會取下來閱讀一些東西。其中包括一本《Ganot的物理學》，這是他購買的一本1890年代出版的古老的物理課本。顯然，這本書對他來說，也是一件古董。而我七年級做的科學實踐項目就是從這本書中受到啟發而做的。因此，我從小就對科學產生了濃厚的興趣，但對密碼學并不特別感冒，我喜歡數學。”

早期事業

在Hellman對科學產生興趣之后，他選擇去紐約大學學習了電氣工程，并于1967年在斯坦福大學完成了電氣工程的碩士學位。他非常適合學術界，他在學校里度過了一段愉快的時光。

也許他曾經在某個時候學習過密碼學，但是直到后來他再也沒有與計算機科學領域有太多聯系。相反，他很早就受到事業的驅動，早就規劃好了自己的生活：他設想將在35歲時結婚，在那之前，他將環游世界，從事大型企業的管理工作。

CME比特幣期貨7月合約收報37890美元:金色財經報道，成交量最高的CME比特幣期貨2021年7月合約今日收跌1590美元，收報37890美元。2021年8月、9月及10月合約分別收報37905美元、37940美元和38050元。[2021/7/28 1:19:25]

他在22歲時著手以某種神秘的思維方式完成了博士學位。

具有諷刺意味的是，在進修博士學位的第一年，他結婚了。這并沒有讓他放慢腳步，在他開始博士學位后的兩年內，即24歲時，他取得了早期的突破。他發表了他的論文《學習有限記憶》。

之后，他繼續著他設計的宏偉人生計劃，前往IBM工作。

哈里·菲斯特和彼得·埃里亞斯的早期影響

取得博士學位后，在企業任職工作并擁有更多金錢，和在環游世界之間，他決定：“不用了，我不想窮。”。因此，他去了紐約的ThomasJ.Watson研究中心為IBM工作。Hellman在模式識別部門工作，負責通過機器識別技術從照片中識別數字。

盡管Hellman的工作與密碼學無關，但IBM擁有自己的部門，專門從事密碼學研究。在該部門，他遇到了一位名為HorstFeistel的德國研究員，并建立了深厚的友誼，Feistel向Hellman介紹了密碼學。他們經常共進午餐，討論密碼系統和那些看似無法解決的問題。Hellman將Feistel視他為最大的早期影響者之一，并為之后為政府設計數據加密標準打下了基礎。

隨著他心理上的成熟以及妻子的懷孕，他問自己：“我真的是想環游世界，還是和家人在一起，擁有更多的時間？”。這是幾乎所有人都必須面對的永恒難題：妻子、孩子與金錢。

在選擇家庭后，他成為了麻省理工學院電子工程系的助理教授。在這里，他遇到了麻省理工學院電子工程系主任彼得·埃里亞斯，后者與被譽為“信息論之父”的克勞德·香農合作研究。事實上，他們發明了第二次世界大戰中使用的現代加密技術。

與Peter見面后，Peter給了Hellman一份香農寫的具有里程碑意義的論文：《通信數學理論》。這對Hellman的一生產生了重要影響，完成了他對密碼學的數學理解。

他與Elias成為很好的朋友，加深了他對加密技術的迷戀程度。Hellman認為Elias是影響他的密碼哲學思想的另一個關鍵部分。

摩根大通：比特幣ETF可能在短期內損害比特幣價格:1月10日消息，1月10日消息，摩根大通（JPMorgan）分析師在報告中表示，盡管比特幣交易所交易基金（ETF）從長遠來看將是積極的，但短期內它可能會損害領先加密貨幣的價格，因為它將吸引來自灰度比特幣信托（GBTC）的機構資金。分析師指出，由于美國證券交易委員會（SEC）今年可能任命一位新委員，人們對批準比特幣ETF的樂觀情緒有所增加。這種變化將會給GBTC帶來競爭。由于監管等限制，一些金融機構和基金不能直接持有比特幣，甚至不能直接從灰度購買股票。為了加入比特幣的行列，他們只能在二級市場溢價購買GBTC股票。而作為ETF，這種溢價將會縮小，從而會減少GBTC股票的吸引力。（CoinDesk）[2021/1/10 15:46:19]

公鑰

進一步研究

1971年，Hellman返回斯坦福大學，這次擔任助理教授，并繼續進行他的決策研究。1971年底，他開始從事密碼學研究。

他在斯坦福大學的同事和朋友不支持他的決定。Hellman說：“他們告訴我我瘋了”，但有趣的是，在一定程度上，他同意他的同僚的觀點。

但是，由于他的知識專長和以前在IBM和MIT的工作所帶來的經驗，他相信加密技術在未來將具有重要的商業價值。

經過不懈研究，他于1973年發布了他的第一篇有關加密技術的研究報告。1973年，一位名為WhitfieldDiffie的研究員與他聯系。

惠特菲爾德·迪菲的故事

與Hellman相反，Diffie早在10歲時，就首次接觸了密碼學，當時他的父親是歷史學教授，他從當地圖書館帶回了家庭密碼學書籍。他熱愛數學，但討厭上學。Diffie“從來沒有像父親希望的那樣專注于自己”。

聰明的Diffie順利通過了MIT的入學考試。在MIT學習數學時，他嘗試自學編程，但卻將編程視為“非常低級的工作”，相反，他更樂意將大部分時間花在研究純數學上。

在Diffie畢業時，美國政府開始征召年輕男子到越南打仗，Diffie對戰爭并不感興趣，因此，他從事軟件開發工作和其他所謂“低級工作”。同時，他還開始在麻省理工學院的MAC項目的人工智能實驗室“兼職”，該實驗室由兩個非常聰明的人：MarvinMinsky和JohnMcCarthy運營。

Diffie與John有著非常牢固的關系，并從他那里學到了很多東西。也許當時包括Diffie在內的許多人都不知道，后來的McCarthy被視為了人工智能之父。McCarthy認為：“原則上可以精確地描述學習的每個方面或智能的任何其他特征，從而可以制造出機器來對其進行仿真。”。McCarthy非常關注未來，相信這種智能的概念將在“五到五百年”中出現。在他的指導下，Diffie接觸了他的計算哲學，并對網絡，電子密鑰和身份驗證有了深刻的理解。Diffie隨后跟隨McCarthy到斯坦福大學，并加入到他負責的斯坦福大學人工智能實驗室。

上周Bakkt比特幣月度期貨交易額較前一周下降56%:數據顯示，上周（11月30日至12月6日）Bakkt比特幣月度期貨總交易額為7200億美元，較前一周下降56%。[2020/12/7 14:22:26]

Diffie在斯坦福大學期間，讀過大衛·卡恩的書《密碼破解者：秘密寫作的故事》。它總結了從古埃及到當時的密碼學歷史，這些知識深刻地影響了Diffie對隱私的信仰。

Diffie于1973年離開了SAIL，第二年在全國各地到處與不同的專家見面并討論密碼學。

他回憶說：“我正在做我擅長的事情之一，就是在圖書館里挖掘稀有的手稿，并四處拜訪大學的朋友們。”

1974年，作為研究的一部分，他訪問了約克敦高地的IBMThomasJ.Watson實驗室，與密碼學研究團隊會面。當時，該實驗室是由Hellman進入密碼學的引路人HorstFeistel領導的。

Diffie來訪時，他所學的很多東西都沒有被國家安全局分類，而是被轉給了斯坦福大學教授馬丁·赫爾曼從事密碼學的研究。

“1974年秋天，我與Diffie相見，我永遠不會忘記這一天，”，Hellman在2011年的一次采訪中提到。

通過朋友推薦，Hellman在1974年與Diffie見面。

Diffie是下午來的，然后在晚上11點離開。會面經歷了數小時的討論。不久之后，Diffie到一個本地研究小組就職，就像他的第一份工作一樣，很快他與Hellman一起在密碼學方面所花的時間遠遠超過了在其他方面研究的時間。

數據加密標準

1975年初，政府發布了DES加密算法。它是第一個被批準用于公共和商業用途的密碼算法。NSA推動了金融服務和其他需要高度加密的商業部門采用DES。

在DES之前，軍方和政府將密碼技術與軍火等具有軍事性質的技術和物品歸為一類。必須在非常嚴格的授權下才能使用，與加密有關的所有工作均由NSA進行分類。DES是加密技術首次被公開批準使用。

公鑰

(70年代來自國家安全局的庫存圖片)

DES的設計方式

國家標準局于1972年進行了一項研究，意識到了需要國家加密密碼。他們于1973年和1974年向美國各地的研究中心征求了設計建議，1974年，IBM構思了一種名為Lucifer的密碼算法。Lucifer的設計由IBM的HorstFeistel領導。

動態 | 報告：中國的比特幣礦工控制著加密網絡三分之二的處理能力:12月11日研究顯示，中國的比特幣礦工現在控制著加密網絡三分之二的處理能力，份額的增長可能使該國的礦工受益。根據數字資產管理公司CoinShares的一份報告，中國的礦工控制著全球66％的“哈希值”，這是衡量連接到比特幣網絡的計算機功能的標準，決定了他們生產新硬幣的能力。自從6月份60％的中國份額以來，中國的哈希率份額是CoinShares自從兩年前開始跟蹤哈希率以來的最高記錄。該公司研究主管Chris Bendkisen表示，這可能是由于他們更多地部署了更先進的采礦設備所致。（CNBC）[2019/12/12]

該密碼是對以前開發的密碼的改進，符合NSA的設計要求。Lucifer與美國國家安全局進行了密切的合作，他們希望將密鑰大小從64位減少到48位。他們最終決定將密鑰大小減小到56位。

Hellman和Diffie的批評

Hellman和Diffie最初張開雙臂擁抱DES，因為他們認為這是將加密技術引入公眾視野的重要一步。但是當他們進一步研究后，發現縮短的密鑰長度更容易受到暴力攻擊。

更重要的是，在研究人員中，IBM團隊指責NSA篡改密碼。密碼發送到華盛頓以供批準后，返回的是一個經過修改的S-box。

上世紀70年代，人們普遍對政府不信任。這種警惕源于第二次世界大戰后的時期，公眾對政府的侵犯公民隱私保持了高度的警惕。公眾的恐懼反映在1984年的Orwell以及其他流行文件中，這些文件探討了政府的監督，對社會的控制以及人身自由。這種情緒一直持續到60年代，在這一十年中，發生了肯尼迪被暗殺，古巴導彈危機和黑人權利和同性戀權利等社會運動。進入70年代后，1972年的水門事件使情況更加惡化，圍繞尼克松總統授權的民主黨全國委員會總部竊聽事件引起了巨大爭議。人們普遍認為，國家安全局已建立了一種可以破解用戶隱私的密碼系統。

默克爾的故事

DES發布后不久，海爾曼和迪菲發表了一篇名為《多用戶密碼技術》的技術論文，他們很快就認識了拉爾夫·梅克爾，一個來自伯克利的23歲的計算機科學學生(海爾曼當時30歲，迪菲只比海爾曼大一歲)。

Merkle的謎題

在遇見Hellman和Diffie之前，Merkle已經在研究他自己的公鑰加密問題，這后來被稱為Merkle的謎題。他在計算機科學CS244課程上開始研究他的想法，在那里他偶然發現了一個謎題：當敵對的敵人已經知道一切時，如何重新建立安全的通信？他需要為課程完成一個項目，這似乎是他發展自己想法的最佳方式。

當我想到當竊聽者知道所有信息，并且竊聽者可以監聽通信時，如何建立安全的通訊?

所以我的第一個想法是:看起來你不可能做到，所以我會試著證明這是不可能的。所以我試著證明你們無法建立安全，我試了又試，又試但都失敗了。

然后我又想了想，我說:“好吧，如果我不能證明你做不到，那我就去找個方法來做。”當我試著想出一個方法來做這件事的時候，我試著證明你做不到的時候，我知道我的證明中哪里有漏洞，可以說，我知道我可以在哪里嘗試。所以我在這些地方工作，你瞧，這是可能的。我可以利用我的證明中的裂縫來找到一個方法，當我弄明白怎么做的時候，就出現了一個傳統的“頓悟時刻”，我對自己說：“哦，是的，這可行，我能做到。”

這發生得非常迅速。那是一整晚熬夜思考后意識到“哦，天哪，我能做這件事。這看起來很違反直覺，但我確實能找到鑰匙。我可以在一個開放的通信線路上建立一個密碼密鑰，即使敵人，入侵者，竊聽者知道一切。”

由于沒有關于密碼學的理論或歷史知識，他不知道這個問題是如何被認為是無法解決的。

他把所有的東西都寫在一張紙上，與大家一起分享。安全課程的班主任無法理解他的工作，讓默克爾滾蛋。當他把他的研究提交給CACM，一個很受尊敬的計算機科學雜志時，他被拒絕了。但這一次，不是因為它毫無意義，而是因為編輯認為他的工作內容“……不是目前密碼學的主流思想....”。

公鑰

20世紀70年代的CACM版封面

然而，他還與一位名叫彼得·布拉特曼(PeterBlatman)的計算機科學家分享了這份報告，后者立即注意到了他工作的價值。默克爾不知道的是，布拉特曼是迪菲的朋友，Diffie邀請他去斯坦福參加密碼學會議。在一次乘車旅行中，布拉特曼簡要地概述了默克爾正在解決的問題。

顯然，迪菲多年來一直困擾著同一個問題，在聽說某個年輕的計算機科學學生可能解決了這個問題后，他突然爆發了。但當迪菲再次平靜下來后，他對這種解決方案的可能性感到興奮。

Hellman和Diffie最近提交了一篇論文，在假設公鑰加密是可能的情況下探索了它的應用。迪菲給了布拉特曼一份副本并轉交給默克爾。

“在斯坦福，有些人說話和你一模一樣。”

看完他們的作品后，默克爾把他的論文寄了過來。當另外兩位讀了之后，他們的思維方式完全改變了。盡管默克爾很年輕，而且完全缺乏密碼知識，但他的創造力已經解決了公開密鑰分發的問題。這位23歲的年輕人成功地實現了學者們多年來努力的目標。

但海爾曼和迪菲發現他的解決方案效率低下。由于他們對密碼的理解，他們找到了一個更緊湊的密鑰分發問題的解決方案，并提出了一種新的公鑰密碼學。很快，他們的概念被寫成了一篇論文，名為《密碼學的新方向》。

在他們的合作之后，默克爾去了斯坦福，接受了海爾曼的邀請，成為他手下的一名博士生。

公鑰

上圖左邊是默克爾，中間是海爾曼，右邊是迪菲(1977)

密碼學新方向

1976年11月，一篇論文《密碼學的新方向》發布了。它討論了密碼學、公鑰密碼學和促進認證通信的協議的基本問題。

默克爾因其獨立的工作而受到贊譽，但最終通信協議被命名為:Diffie-Hellman密鑰交換算法。盡管如此，在1977年，當公開密鑰加密獲得專利時，默克爾被認為是三個發明者之一。迪菲認為默克爾“可能是公開密鑰傳奇中最具創造力的人物。”

該系統后來被稱為Diffie-Hellman密鑰交換系統。雖然該系統最初是由Diffie和我在一篇論文中描述的，但它是一個公鑰分發系統，這是由Merkle開發的概念，因此如果要與它相關聯的話，應該被稱為“Diffie-hellman-Merkle密鑰交換”。我希望這個小講壇能夠幫助人們認識到默克爾對公鑰加密技術的同樣貢獻。

——馬丁·赫爾曼(2002)

公鑰

本文中討論的概念用于設計和保護我們今天使用的區塊鏈。他們在最后指出，這份文件的目的之一是:

激勵其他人在這個令人著迷的領域工作，在最近的過去，由于幾乎完全的政府壟斷，參與已經被勸阻-選自《密碼學新方向》

這是第一次，公眾可以接觸到強大的加密技術。他們的工作打破了少數人對密碼知識的控制。由于人們對政府的DES密碼越來越不信任，論文中的技術引發了公眾對密碼學和加密技術的第一波興趣。

后來有消息透露，海爾曼、迪菲和默克爾并不是公開密鑰密碼的第一個創始者。英國情報機構(GCHQ)的研究人員最初創建了一種這種算法，并將其應用到一種算法中。雖然國安局能看到這些信息，但這些信息都是保密的，而且無人知曉。

從現在來看，假設這三個人從未發布過公鑰加密。我們的世界可能會非常不同。

海爾曼、迪菲和默克爾的出版物成功地激發了一波新的創新浪潮，這一浪潮持續了幾十年，而政府機構卻將他們的發現保密。這種對比非常突出了密碼學和其他科學中開放協作工作的重要性。

在論文的第一行，它恰如其分地這樣開頭:

"我們今天正處在密碼革命的邊緣"

當海爾曼和迪菲繼續研究密碼學的時候，默克爾也繼續著他的出類拔萃。在70年代的剩余時間里，默克爾作為海爾曼和迪菲的學生，繼續在80年代影響密碼學;后來又發明了密碼散列。

70年代的尾聲

以上三位密碼學家打破了密碼學的障礙。進入上世紀80年代，另一位偉大的密碼學家——大衛·喬姆(DavidChaum)——基于這三位密碼學家的偉大工作，將匿名通信、支付以及最終分散服務的需求進行了概念化。然而，如果沒有赫爾曼、迪菲和默克爾的杰出貢獻，喬姆也無法取得輝煌的成就。

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