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        王小云的密碼人生

        2019-11-13 07:57:14史文悅
        莫愁 2019年28期
        關(guān)鍵詞:研究

        文/史文悅

        2019年9月7日,密碼學(xué)家王小云榮膺“未來科學(xué)大獎”。

        憑借女性的細(xì)膩與執(zhí)著,王小云專注密碼學(xué)研究,創(chuàng)造出全世界領(lǐng)先的密碼分析方法,破解了很多國際通用的算法,對中國密碼學(xué)事業(yè)作出巨大貢獻(xiàn)。

        與數(shù)字的不解之緣

        因為父親是數(shù)學(xué)老師,出生于山東諸城的王小云,從小就喜歡躲在父親班級的最后一排,聽他上課。“小雞和小兔子站在一起,我們能看到30只頭、88只腳。小朋友們知道兔子和小雞各有幾只嗎?”一開始,王小云算不出來,就嚷嚷著讓父親買兔子,“不然怎么數(shù)得出來?”父親摸著她的小腦袋,慢慢教她計算。王小云突然發(fā)現(xiàn),數(shù)學(xué)如此慎密,她一下就陷入了對數(shù)學(xué)的迷戀。高考那年,她填下了唯一的志愿:山東大學(xué)數(shù)學(xué)系。

        王小云讀大學(xué)后,一次,老師布置了一道題目,是印度數(shù)學(xué)家拉馬努金的未經(jīng)證明的數(shù)學(xué)公式。很多人花了一個月時間,用了很多證明方式,才解決了問題。而王小云僅用一周時間就用最簡單的方式,向老師佐證了這個公式。潘承洞院士看到了王小云在數(shù)學(xué)方面的天賦,建議她嘗試從代數(shù)方面的研究轉(zhuǎn)為密碼學(xué)。

        對于密碼學(xué),王小云一直都是只聞其名,未曾深究。不過,王小云學(xué)習(xí)起來上手很快,運(yùn)算起來效率很高。有時候連導(dǎo)師都吃驚,“你到底是怎么做到如此井井有條?”王小云細(xì)細(xì)思索后才明白,是母親做事的有條不紊地影響了她。再有人問起王小云為何會走上密碼學(xué)研究的道路,她會笑著說,是父母幫助自己養(yǎng)成的習(xí)慣所造就。

        1993年,博士畢業(yè)后,王小云選擇留校任職。當(dāng)大學(xué)老師,在不少人看來,只要簡簡單單備課就好,王小云不這么想,她思考的是信息安全專業(yè)的學(xué)生如何快速地學(xué)懂密碼學(xué)。王小云決定把數(shù)論和代數(shù)合在一起講,并有機(jī)融合密碼學(xué)專業(yè)的課程。自己編寫課程講義需要很多的例子,她在參考大量文獻(xiàn)的同時,還自己設(shè)計實驗案例。為了防止出錯,每個案例她都要反復(fù)驗證。2013年,《公鑰密碼學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》正式出版,這本凝聚著王小云智慧的結(jié)晶,被海內(nèi)外多所高校作為教材使用。

        破解“最安全密碼”

        設(shè)計一種新密碼大約需要8年時間,破解則需要10年左右,密碼學(xué)就是在不斷的創(chuàng)立和破解中發(fā)展的。

        21世紀(jì)以來,不少頂尖密碼學(xué)家嘗試破譯世界上廣泛應(yīng)用的散列函數(shù)密碼。他們探索了十余年,都未能取得突破性進(jìn)展。但是,在一次實驗中,王小云發(fā)現(xiàn)了這個密碼的漏洞。為了驗證自己的想法,王小云沒有選擇以往研究人員的研究方向,而是自己建了一組方程來研究。很快,王小云就成功了,她與密碼專家安東尼·茹幾乎同時獨(dú)立破解了SHA-0(一種安全散列算法),但在國際上她卻不為人所知。

        在散列函數(shù)密碼中,通用國際密碼算法標(biāo)準(zhǔn)是MD5(消息摘要算法第五版),這套算法被稱為“密碼學(xué)家們心目中最無望攻克的領(lǐng)域”。剛剛小試牛刀的王小云,再次迎難而上。

        當(dāng)時,王小云面臨的唯一問題是搜索空間不大,電腦跑程序,遇到搜索空間不夠會死循環(huán)。為了搜索更多中間結(jié)果,王小云需要每小時都手動調(diào)整一次。就這樣,堅持了幾個月,終于得出了理想的運(yùn)算結(jié)果。

        王小云把破解MD5的數(shù)據(jù)交給了美洲(國際)密碼年會執(zhí)行主席詹姆斯·休斯。當(dāng)天晚上,休斯便宣布有人破解了一系列的散列函數(shù)。頂級密碼學(xué)家艾利·比哈姆卻質(zhì)疑結(jié)果的正確性。在眾目睽睽之下,王小云和比哈姆現(xiàn)場測試……“祝賀你,你破解了MD5?!弊罱K,比哈姆真誠地向她致敬。

        雖然破解MD5對美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院造成了極大的沖擊,但其負(fù)責(zé)人依然對尚未破解的SHA-1非常自信,甚至夸口沒有任何安全隱患。王小云發(fā)現(xiàn),SHA-1存在不可能差分,她很快就編好程序,利用不可能差分的漏洞破譯密碼。

        程序運(yùn)行8天后,一個結(jié)果都沒有出來,王小云的期待化成了失望。雖然表面上她波瀾不驚,告訴學(xué)生們科學(xué)實驗有成功也有失敗,但一回到家,王小云就抱著不服輸?shù)膭蓬^,立刻逐一檢測程序。最后,她發(fā)現(xiàn)是編程出了問題。

        她把信息量改過之后,程序開始進(jìn)行破解。那天晚上,王小云一直守在電腦旁,直到第二天,計算機(jī)運(yùn)行出所有步數(shù)結(jié)果,王小云才松了一口氣。

        讓家和祖國都放心

        2017年,王小云當(dāng)選中國科學(xué)院院士,依然踏實專注于科研和密碼破解。因為國家開始重視交叉領(lǐng)域,王小云申報數(shù)理學(xué)部院士,獲得了成功。

        談及自己的科研時,王小云語出驚人,“我的科研,就是抱孩子抱出來的,養(yǎng)花養(yǎng)出來的?!蓖跣≡平忉尩?,每天晚上,把女兒哄睡著后,她就安安靜靜地坐在書桌前,演算散列函數(shù),進(jìn)入另一個世界。平常她會一邊拖地,一邊尋找研究路徑,“我研究做得最好的時期,也是家務(wù)做得最好的階段,做家務(wù)是一種放松,可以思考研究中的問題?!?/p>

        在密碼學(xué)領(lǐng)域取得無數(shù)成就的她,談到公眾對密碼學(xué)的認(rèn)識還是有些擔(dān)心,不少人仍然分不清口令不同于密碼這一常識,她會不厭其煩地解釋:口令是與用戶名對應(yīng)的,用來驗證是否擁有用戶權(quán)限。密碼是為了保護(hù)某種文本或口令,采用特定的加密算法,產(chǎn)生新的文本或字符串。王小云打算寫一些關(guān)于密碼學(xué)的科普文章,讓密碼學(xué)真正走進(jìn)公眾的認(rèn)知。

        “我的夢想是一直做好密碼保障工作,把我們的密碼防御體系布局在國家的重要領(lǐng)域,使我們的國家更安全,人民的生活更幸福?!苯邮苡浾卟稍L時,王小云說道。

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