密码学家王小云:十年破解MD5和SHA(2)

  39岁时,王小云被聘为清华大学高等研究院杨振宁讲座教授,之后曾获得中国密码学会“密码创新奖特等奖”以及“网络安全优秀人才奖”,51岁当选中国科学院院士。

  多年后,王小云回忆起读书经历时,提到老师潘承洞对学生的一个特别要求,不管是出国深造,还是做访问学者,两年或者三年,到了时间就得回来,坚决立足于国内发展。

  或许是耳濡目染了老一代学者身上的这种家国情怀,破解了两大国际密码算法后,王小云放弃了参与设计美国向全球征集的新国际标准密码算法,转而设计国内的密码算法标准。

  此后,王小云和国内其他专家设计了我国首个哈希函数算法标准SM3。如今,SM3已为我国多个行业保驾护航,在金融、国家电网、交通等国家重要经济领域广泛使用。

  “密码破解非常重要,没有破解,就很难有密码应用的标准化、规范化,商用密码体系也很难加强起来。”王小云眼中的密码学是矛与盾的交锋,攻与防的艺术。

  “天书”哈希函数到底是什么

  今天,计算机网络、移动网络、物联网、卫星网络还有大数据、云计算,这些人们已经熟知的科技场景,都离不开密码技术的支撑,需要密码来解决安全问题。

  王小云曾将密码比作钥匙:“没有密码的保障,就相当于有人偷了家里的钥匙,可以随时自由进出你家,而你却浑然不知。”

  密码学重要到何种地步?不得不从一个密码学中的基本工具说起,它就是王小云打了多年交道的哈希函数。

  这个时代的所有网络信息安全,需要满足机密性、可认证性、不可抵赖性、完整性与有效性这五大安全属性,才可以有效防御黑客的攻击。其中,有效性是指效率问题,而前四个属性中,机密算法保障机密性,即不被窃取、看到;数字签名算法满足的是可认证性和不可抵赖性;哈希函数算法保证信息的完整性。

  不过,数字签名算法必须和哈希函数一起才能保证可认证性和不可抵赖性。因此,五大安全属性里有三个,都离不开哈希函数。

  密码上的哈希函数,可以将任意长度的消息压缩成固定长度的哈希值,而哈希值就像每个人都拥有唯一的“指纹”一样,哈希函数的重要之处就是能够赋予每个消息唯一的“数字指纹”,即使更改该消息的一个比特,对应的哈希值也会变为截然不同的“指纹”。

  清华大学高等研究院数学博士吴彦冰打了个比方,就像把一本书里的某一页或一个字更改了,但看书的人很难判断更改的地方,即便全书通读一遍也未必能发现,“但通过哈希函数,输入稍有不同,输出结果就会完全不同”。

  “严师”与“慈母”

  在现代密码学中,哈希函数占据着基础而又重要的地位。上世纪90年代,王小云开始进行哈希函数研究,1994年开始尝试破解MD5和SHA-1。

  一种密码算法的破解往往需要花费十年,甚至更久的时间,即便如此,成功率也只有1%左右。这注定是一个要“坐冷板凳”的研究领域,王小云就是用了整整十年的时间,破解了MD5和SHA-1两大密码算法。

  清华大学密码学博士生丛天硕觉得,导师王小云似乎对密码有特别的直觉,做科研“就像是在跟着电影里的世界级大师一起工作”。

  有一次,丛天硕和师兄尝试去攻击破解一个密码算法,想了很久不清楚是否可行,后来去找导师咨询,“王老师听完,说你们直接去做就行,她一眼就明白怎么回事儿了”。在丛天硕看来,王小云总能看到很远的地方,让学生去尝试前沿的研究。

  学生眼中,这位导师在学术上要求“特别严厉”。学生的论文,一定要做到最好才能发表,“如果做到第二或有稍微的改进空间,她都是不能接受的,会让学生继续深入做研究”。

  学术之外,王小云又很慈祥。丛天硕打算申请一个国外实践时,王小云会对出行住宿仔仔细细问个清楚,担心学生的安全。“刚读博时,王老师会和学生沟通,根据我们的兴趣,制定培养计划,还给出很多研究方向,让我们去尝试。”丛天硕说。

  解密的惊心动魄更多在内心

  在一些电影大片中,常有特工或黑客破解密码的惊险镜头,短短几秒钟就成功进入了对方的内部系统。当迈进密码学的大门后,吴彦冰发现很多人对密码的认识并不准确,或许是看电影后形成的刻板印象,误把破解银行卡或邮箱密码当成密码学家的工作,“其实那不是真正的密码,只是一个简单的‘口令’”。

内容版权声明:除非注明,否则皆为本站原创文章。

转载注明出处:http://www.heiqu.com/520221ac1f73aecb2a7d74a0bc30ce73.html