破解運(yùn)算百萬年才能解開的密碼

她讓中國(guó)密碼學(xué)走在世界前列

9 月7 日，一個(gè)振奮人心的消息傳來，我國(guó)世界級(jí)科學(xué)大獎(jiǎng)，有“中國(guó)版諾貝爾獎(jiǎng)”之稱的第四屆“未來科學(xué)大獎(jiǎng)”公布獲獎(jiǎng)名單。其中，清華大學(xué)教授王小云獲“數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)獎(jiǎng)”，她是未來科學(xué)大獎(jiǎng)開設(shè)四年以來首位女性得主。獎(jiǎng)金為100 萬美元（人民幣約711 萬元）。

說起王小云，離不開她的專業(yè)：密碼學(xué)。她是十年破譯五部頂級(jí)密碼的女天才。她解開了美國(guó)認(rèn)為最安全的密碼，那可是要用大型計(jì)算機(jī)計(jì)算一百萬年才可能破解的密碼，她的名字震動(dòng)全球密碼學(xué)界，她更為我國(guó)密碼領(lǐng)域重大需求解決了實(shí)際難題。是她，讓中國(guó)密碼學(xué)走在世界前列！更令人佩服的是，做科研那些年，她還兼顧兩個(gè)身份：一邊是創(chuàng)造不可能的密碼學(xué)頂級(jí)科學(xué)家，一邊是照顧孩子的家庭主婦、寶媽。然而，她卻取得了不可思議的工作事業(yè)雙成功，她究竟怎么做到的？

普通家庭走出的天才少女

王小云，1966 年8 月出生于山東諸城一個(gè)普通家庭，家里兄弟姐妹五個(gè)。受身為教師的父親影響，王小云從小就對(duì)數(shù)理化感興趣。父親指引了王小云人生方向，而母親，則是她生活的引路人。父親常年在外教書，為了讓孩子們能安心學(xué)習(xí)，家務(wù)農(nóng)活全壓在母親肩頭，可即便再苦再累，母親總能處理得井井有條。母親的有條不紊，王小云全都看到眼里記在心里，不管是生活還是工作，她養(yǎng)成了簡(jiǎn)單高效的習(xí)慣。原本學(xué)習(xí)成績(jī)普通的她，中考時(shí)只抓緊時(shí)間學(xué)了40 天，就順利考入諸城最好的高中——諸城一中。

在高中，她的物理、數(shù)學(xué)成績(jī)一直是全班第一，被同學(xué)贊為“天才少女”。1983 年，她以優(yōu)異成績(jī)考入山東大學(xué)數(shù)學(xué)系。也從這時(shí)開始，她潛藏的“解密天賦”，日漸顯露。一次，老師給了大家一個(gè)關(guān)于印度數(shù)學(xué)家拉馬努金的未經(jīng)證明的數(shù)學(xué)公式題目。一個(gè)成績(jī)優(yōu)異的同學(xué)整整做了一個(gè)月，才做出來，并且證明方式非常復(fù)雜，而王小云只用了一個(gè)星期，就用最簡(jiǎn)單的證明，正確佐證了這個(gè)公式。她的高效令老師非常欣賞，在她考研時(shí)，老師將她推薦給潘承洞院士。之前，潘老師沒有帶過女學(xué)生，可她的成績(jī)太優(yōu)異了，讓潘老師從猶豫不定變?yōu)槠聘袷障隆Ｍ跣≡埔矝]有辜負(fù)潘老師的期許，又順利考上博士研究生。1993 年王小云畢業(yè)后留校任教，歷任講師、副教授、教授，也在這時(shí)，她接受了潘承洞院士給她的建議，轉(zhuǎn)學(xué)密碼學(xué)。潘院士相信，數(shù)學(xué)成績(jī)優(yōu)異的王小云，未來一定會(huì)有很大的建樹。那時(shí)的王小云根本不會(huì)想到，這是她一生最重要的轉(zhuǎn)折！更不會(huì)想到，未來的她所取得的成就，足以讓世界驚嘆。

王小云一面忙著帶研究生，一面攻讀密碼學(xué)知識(shí)。短短五年，她就破解了HAVAL-128 和RIPEMD 等算法，接著，她和密碼學(xué)專家安東尼·茹，幾乎同時(shí)獨(dú)立破解了SHA-0。（HAVAL-128、RIPEMD、SHA-0，國(guó)際上非常領(lǐng)先的加密算法。）

科研永無止境，王小云還有更遠(yuǎn)大的雄心壯志，她要破譯國(guó)際公認(rèn)最先進(jìn)、最安全的密碼！

破譯全球最安全的密碼

看過電影《U-571》的人一定記得，美軍為了獲得德國(guó)潛艇使用的密碼，不惜用一艘潛艇偽裝成德國(guó)潛艇去盜取一艘受傷德國(guó)潛艇上的解碼機(jī)和密碼本。王小云說：真實(shí)的情況絕不是電影里描述的那樣。盟軍當(dāng)年為了破解德軍使用的英格曼密碼，動(dòng)用了大批數(shù)學(xué)家，其中包括圖靈，這一批數(shù)學(xué)家前后經(jīng)歷了10 年的時(shí)間最后才破解了英格曼密碼。一般而言，一種先進(jìn)的密碼被設(shè)計(jì)出來后，要破解需要10 年左右的時(shí)間，而設(shè)計(jì)一種新的密碼大約需要8 年的時(shí)間。密碼學(xué)就是在這種不斷的創(chuàng)立和破解中發(fā)展的。

人類剛剛步入21 世紀(jì)時(shí)，世界上應(yīng)用最廣泛的兩大密碼，就是MD5 和SHA-1。這是由美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)局頒布的算法，尤其MD5，全球計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)大量使用，運(yùn)算量達(dá)到2 的80 次方，即使采用現(xiàn)在最快的巨型計(jì)算機(jī)，也要運(yùn)算100 萬年以上才可能破解。王小云的目標(biāo)，就是破解MD5，可這是極難的題，因?yàn)橐呀?jīng)有不少頂尖密碼學(xué)家嘗試破譯MD5，他們?cè)谶@個(gè)難題上摸索了15 年之久，都沒有突破性的成果。因此MD5，也被稱為“密碼學(xué)家們心目中最無望攻克的領(lǐng)域?！钡跣≡撇幌嘈牛琈D5 真那么牢不可破嗎？時(shí)間的指針指向2004 年，這一年的美密會(huì)上（美密會(huì)，國(guó)際最重要的密碼學(xué)會(huì)議），全球密碼學(xué)界，因?yàn)橐粋€(gè)中國(guó)女性而轟動(dòng)，因?yàn)樗?，破解了全球最安全的密碼算法MD5。沒錯(cuò)，她就是王小云！當(dāng)她站在臺(tái)上，宣布成功破解MD5的時(shí)候，會(huì)場(chǎng)突然一片寂靜，接著是排山倒海般的掌聲。當(dāng)她做完報(bào)告，幾乎全場(chǎng)的人都站了起來。王小云說：“頂尖密碼學(xué)家Yvo Desmedt ，參會(huì)前胳膊骨折了，他竟興奮到用另一只手，使勁擊打大腿表示鼓掌，我當(dāng)時(shí)都蒙了?！焙髞?，一位國(guó)際科研工作者，Arjen K.Lenstra，對(duì)當(dāng)時(shí)的轟動(dòng)場(chǎng)面這樣描述：“從上世紀(jì)九十年代初起，我參加過幾乎所有在國(guó)際上最重要的密碼學(xué)會(huì)議，但我從沒有經(jīng)歷過像2004 年美密會(huì)上的盛況；當(dāng)王小云教授報(bào)告結(jié)束后，大家?guī)缀醪桓蚁嘈潘捏@人成就，全場(chǎng)起立給王教授，報(bào)以長(zhǎng)久而熱烈的掌聲，人們擁向講臺(tái)向她表示衷心的祝賀，她帶去的報(bào)告材料被一搶而光，那的確是個(gè)令人難以忘懷的時(shí)刻?！?/p>

就在王小云做完報(bào)告的第二天早上，一個(gè)密碼專家跑來問王小云：“王女士，我為日本政府工作的，他們政府讓我咨詢您，現(xiàn)在哪個(gè)Hash 函數(shù)還是安全的？”還有的頂尖密碼學(xué)家感慨：“王，你知道嗎？破解MD5 是我一生的夢(mèng)想，現(xiàn)在你破解了，你贏了，這就是游戲規(guī)則?！?（未完待續(xù)）