在谈论区块链之前，我们需要一把密码学的钥匙

背靠密码学、共识机制与博弈论，“区块链”成为2018最炙手可热的讨论点。

巨头依靠庞大的日活数据搭建自己的区块链基础，布局上已然体系化；而创业公司则在深场景上展开竞跑，于缝隙中寻找机会。

互联网金融的风口上谁都想起飞，然而应用变化日新月异，比特币、以太坊只是区块链与现实场景结合的一部分，理论却是所有应用的根基。

AMiner将于4月推出的《区块链基础理论与研究概况》，借助AMiner系统中的智能分析算法，深入分析国内外区块链最新研究成果与总结报告，并利用AMiner平台整理处区块链基础技术国内外研究状况，最后回到区块链与现实场景结合状况与现存问题，分析区块链应用的典型案例。

本篇内容将揭开密码学国际研究现状与该领域部分精尖学者，从学术角度探讨区块链的前世今生。

密码学的前世今生

早在人类文明初期，密码学就已经开始发展。早期密码学将通俗易懂的明文转换成为普通听众无法理解的密文，并设计特殊规则让合法听众将密文还原为明文。早期主要是通过替换、换位方式进行密码变化，如古罗马Caeser密码、法国Vigenere密码。伴随着信息通信即计算机技术的飞跃式进步，密码学在实现效率和实现方式上均实现了前所未有的系统发展。

密码学作为区块链重要理论基础，具有一个完备而复杂的知识体系，涵盖了庞大的知识图谱，这些学科的发展支撑了现代密码学研究的爆发式增长。

从密码学知识关系图谱可以看出，密码学下包含六个一级学科，分别为Probability and statistics（概率和统计）、Mathematical analysis（数学分析）、Data structure（数据结构）、Security and privacy（安全和隐私）。其中，它们之间的亲疏关系也可由技术关联图反映。

从密码学的全局研究热度看，zero knowledge（零知识）一直是研究热度最高的话题，紧随其后的热点研究领域则分别是public key（公钥）、key distribution（密钥分配）和hash function（哈希函数）。

密码学 · 学科发展河流图 © AMiner. All Rights Reserved.

同时，通过AMiner挖掘的学科发展河流图，我们也能够清晰地看到：在传统热点之下也有许多具有潜力的研究方向逐渐浮出水面，受到各国学者越来越多的关注。例如elliptic curve（椭圆曲线）、secret sharing（秘密共享）。可见在密码学蓬勃发展的今天，热点变换之快超出人们的预想。

从新世纪开始，public key（公钥）、key distribution（密钥分配）的发展势头日趋强劲，这也与比特币的兴起和区块链的落地密不可分。

公钥体系的建立对密码学具有革命性的意义，是现代密码学投向应用的重要里程碑。

目前，人们普遍意识到计算和通信技术正在以一种超出预想的速度融合。我们正在进入一个高度连接的世界，每个用户都可以看到其他用户的数据。而维护信息的隐私和完整性的目前最实用的方法就是进行公钥加密。

公钥加密技术已经广泛运用在人类社会中。Microsoft浏览器和服务器以及信用卡的安全电子交易标运用到了公钥密码技术之外，借助互联网的信贷购车业务的飞速发展也与公钥加密技术有关。

事实上，如果没有公钥加密技术提供的灵活、强大的安全保障，依托于互联网的电子商务交易就很难实现。未来，公钥加密技术将成为各类信息系统中不可分割的重要组成部分。

站在巨人肩膀上眺望区块链

在密码学的浩瀚宇宙中，国外学者如Ronald L. Rivest 、Adi Shamir、Leonard M. Adleman等自是不必多言的星辰，而在国际上享有极高声誉的国内学者王小云也有着不可忽视的光芒。

H-index Top500学者全球分布图 © AMiner. All Rights Reserved.

美国标准及数据（NIST）颁布的基于哈希函数的MD5和SHA-1多年来被公认为最先进、最安全的算法。这两种算法对输入信息作出的任何微小的更改都会导致输出的不可区分性改变。按照常规方法，破解MD5和SHA-1是不可能或几乎行不通的。

然而 2004年8月17日，王小云却在美国加州圣巴巴拉召开的国际密码学会议（Crypto’2004）首次宣布她和她的研究小组对MD5、HAVAL-128、MD4和RIPEMD四种密码算法的破译结果，对曾经被认为“不可破解”的世界通行密码标准MD5宣告攻破。

当年的会议总结报告这样写道：“我们该怎么办？MD5被重创了，它即将从应用中淘汰。SHA-1还活着，但也见到了他它的末日”。

就次年2月的RSA年会上，SHA-1也由王小云宣告破解。在她的算法下，普通计算机只需几分钟就能够找到MD5的“碰撞信息对”，这意味着现行基于哈希函数的密码系统及应用都面临被攻击的风险。

2005年，王小云与国内其他专家共同设计的SM3哈希函数算法标准正式发布，该算法在金融、国际电网、交通等重要社会经济领域广泛使用，为国内众多应用的安全保驾护航。

除了王小云之外，来自上海交通大学的来学嘉教授、谷大武教授，以及复旦大学的赵运磊教授都为密码学的理论研究与实际应用做出了巨大的贡献。

如今适逢中国信息安全发展的黄金时期，安全产业风起云涌，信息安全人才涌现，行业、产品都取得了非常多的成果，但是唯独理论方面尚有欠缺，而区块链的发展又不可避免地会与信息安全牵扯联系。

在来学嘉教授看来，密码与信息安全殊途同归，其实二者在本质上是相同的，说到底都是单向性——好用、难破，但是信息安全的需求却比密码研究更为迫切。

我们需要一把打开大门的钥匙

在李彦宏“中国人对隐私没那么敏感”的背后，隐藏的是大众对于信息安全的渴望与无奈。一个不需要中心化网络的加密通信信道之于每天产生大量交易的互联网，其意义无疑是重大且令人兴奋的。公钥、哈希算法、信息安全，这些名词与区块链互相缠绕，而区块链撬开的不过是密码学的冰山一角。

在应用大行其道的今天，理论星空仍然值得我们抬头仰望。毕竟应用是开锁后的世界，而理论才是打开大门的钥匙。

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