XOR:计算机时代的对称密码学：从100美元富兰克林到二进制XOR到AES_区块链专业好不好就业

计算机没有出现的时代是古典密码学，计算机出现后是现代密码学。有什么区别呢？

大家回忆下之前所讲的隐藏法、移位替换、维吉尼亚加密、包括二战时期的恩尼格码机，都是英文字母，比如恩尼格码机的26个齿轮槽对应26个英文字母。

计算机读的是0和1，这根芯片基本结构单元二极管相关。那么，计算机出现后，语言学家就退居二线，现在不太需要英文字母了，加密解密的过程全部由计算机完成，而0和1的二进制世界来了。

比特序列开始统治之后，需要找个方法把语言文字变成二进制比特序列，将现实世界的东西映射为比特序列的操作叫做编码，这个编码有个规范叫做ASCII。

以上就是一部分二进制的对照表，网上很容易可以搜到。

中国计算机学会甘国华：赣州坚持“特色产业+区块链”发展之路:中国计算机学会区块链专委会委员、赣州区块链技术产业园首席顾问甘国华表示，赣州发展区块链有一个显著特点，那就是坚持“特色产业+区块链”的发展之路。脐橙链、家具链等区块链的打造，遵循平台思维、特色思维，将赣州的特色产业与区块链技术结合，做大做强数字经济，又进一步提升特色产业。找准了方向、形成了特色，赣州发展区块链应该持之以恒、久久为功，为其他产业运用区块链、为其他国家和地区发展区块链提供示范作用。（江西日报）[2020/8/13]

这背后有有趣的东西。ASCII是IEEE的里程碑作品之一。IEEE就很有意思了，全称是：美国电气和电子工程师协会。总部在美国纽约，“拥有来自175个国家42万会员”，1963年就开始发展了。所以现在很多区块链项目动不动说是十万百万粉丝，这个很难的，你看看IEEE的发展就好了，当然啦，你说区块链行业的分布式，以及高明的传播，会加快一切进程，也对，十万会员的技术组织是很难的，十万关注的人是可行的。

中国计算机学会高承实：区块链行业厂商在技术创新方面想象力严重不足:中国计算机学会区块链专业委员会委员高承实表示，区块链当前各个方面的发展速度非常迅猛，发展空间还在持续快速拓展过程中，发展的天花板远未呈现，也还远没有到与对手直接竞争的阶段。他进一步指出，各家争抢行业同类首个研发者身份，既是市场宣发的需要，也是相关厂商在技术创新和应用落地方面的想象力严重不足的表现。（中国经营报）[2020/8/1]

IEEE最早的里程碑作品是本杰明·富兰克林的成名著作《电力的实验与发现》在1751年的时候发表，富兰克林就是美国一百元钞票上面的头像人物。

电子电气工程、通讯、计算机科学和工程这些学科的先驱之一是富兰克林，不是二战时候的美国总统富兰克林·罗斯福，是美国的开国时期的大佬。密码学和这些学科是交叉在一起的，所以，有趣的事情就是，密码学从一开始就和钱有关系。100美元的钞票上面印着的这个大佬，更多不是因为他在学术上的贡献，是因为他是财政部长、外交部长、印刷厂长、起草《独立宣言》、“第一个真正意义上的美国人”、代表了美国精神等等成就。

声音 | 中国计算机学会高承实：区块链未来需要面对的真正问题为互操作性:金色财经报道，中国计算机学会区块链专委会通讯委员高承实表示，2019年国家有关部门对炒币活动进一步打压，用行动指明了区块链的未来走势。高承实坦言，当前情况下，“为了区块链而区块链”的市场需求客观存在。这或将是区块链系统落地的必经阶段。区块链系统本应是信息化与数字化充分发展阶段之后的产物，在此基础上才可能通过数据全网一致性分发，建立起信任互联。至于互操作性方面，高承实认为，这是区块链未来需要面对的真正问题，虽然近几年有一些跨链系统正在研发，但总体来看这些跨链系统设定的目标与采用的方法，并不特别令人满意。真正的跨链，应该成为未来区块链的底层基础设施，是内嵌在不同的区块链系统之间的，是能够主动适配不同的区块链系统的，而不应该让已经存在的、不同的区块链系统经过改造，再去适配另一种跨链系统或目标系统。[2020/1/4]

大家可以看下IEEE发展史，链接如下：

声音 | Blockstream首席战略官：开发量子计算机的同时 ASIC芯片也会迎头赶上:在正在举行的莱特币峰会上，Blockstream首席战略官Samson Mow就谷歌研究人员提出的“量子霸权理论”发表评论称，“在开发量子计算机的时候，ASIC芯片也会得到发展。”此外，如果需要的话，甚至比特币的协议也可以通过一个软分支来实现协议变更，从而实现量子抵抗。因此，技术专家们采取这些措施时，不会引起市场或比特币效用的任何变化。[2019/10/29]

https://zh.wikipedia.org/wiki/IEEE里程碑列表

回到我们的二进制编码，ASCII，这时候语言文字变成了0和1，也就是我们不需要对着字母去捣鼓折腾了，只需要改变0和1就可以对内容进行加密。

下面以非常直白简单的语言讲一下怎么加密的？

什么是XOR？

XOR叫exclusiveor，也就是异或，本身是一种极为简单的运算。你把它当成小学时候学过的加减乘除的一种，当然，这么说高估了运算的简单，这么说吧，一个小学生看XOR运算，绝对比加减乘除容易非常多。

声音 | 赵东：量子计算机成为威胁之前，比特币可能已升级到抗量子的算法:赵东发布微博称，今天特意请教了研究抗量子密码算法的专家丁津泰教授，教授表示，未来量子计算机的确可能会威胁到比特币的椭圆曲线加密算法，但需要操作一百万级别的量子比特数才可以做到。 目前世界上最先进的量子计算机只能操作几十个量子比特。赵东表示，等到量子计算机成为威胁之前，比特币可能就升级到抗量子的算法了。[2019/1/26]

1XOR0结果就是1；

0XOR1结果就是1；

1XOR1结果就是0；

0XOR0结果就是0；

前后一样就是1，前后不一样就是0.从上文表格里找一个字母比如说是a，a就是01100001.随便找一个秘钥，比如01010101.当然可以是任意选择的，下面会讲的。

这就是用秘钥，XOR之后的结果，00110100就是密文。对照表格，这个二进制表达的信息就是：4

于是，原文的a就变成了密文的4，当然，有时候看起来没有这么规则更像是乱码。

记住口诀：同就是0，异就是1.这比背乘法口诀容易太多了，小朋友很快可以掌握。

给个图形化表达，更加容易理解：

用钥匙去XOR原文运算之后的结果可以通过钥匙反向推回来。这就是计算机时代的对称加密法。

普及下知识：

什么是比特Bit？什么是字节Byte？

上文中看到八位二进制就可以表达一个英文字母，那么，一个英文字母也就是一个字节，英文叫Byte，也就是1byte=8bit=8个二进制位。因为一个比特就是代表二进制里面的一位。再比如，一个汉字就是两个字节。标点符号另算。

下面讲一下分类：一次性密码本和分组密码

对称密码学中，一次性密码本属于流密码。流密码的定义更宽一些，本章不展开。

简单来理解就是，你有一段信息需要加密了，比如你的信息由1万个英文字母构成，转成二进制后有8万比特。

我现在生成一个二进制随机数，长度是多少呢？8万位，也即是说这个原文每个比特我都XOR了一下，而且没有什么规律，因为钥匙本身是个随机数。

但是这样的加密比较麻烦，安全性不错，效率不高，钥匙和原文一样长。你有个1GB的文件，加密一下后还是1GB，但是钥匙也有1GB，配送和保存都是问题，记住：密码学中也有物流问题，主要是传输秘钥。

这时候用一个固定长度的加密秘钥，去对原文循环加密，简化模型后，可以这么说，8万比特长度的原文，我拿着80比特长度的钥匙去加密，需要1000个循环。记住，这是简化的模型，实际操作的时候，比这个复杂。

分组秘钥是被广泛运用在通讯、电子商务、金融系统等领域的加密法。

注意，不是以后有了非对称加密，对称加密就没有用了，对称加密有对称的安全，非对称有非对称的麻烦，不是一棍子直接打死的。

DES和AES是什么？

“数据加密标准是一种对称密码的分组密码，由美国国家标准局于1976年选择作为美国的官方联邦信息处理标准，随后广泛被国际使用。”

后来又有了AES，A就是advanced就是更先进更高级不是American，AES的加密方法选拔是全球公开的，AES既是美国的，又是全球的。选拔由美国一个标准化机构NIST举行，评审不是他们，是全球企业和密码学家以及参赛者共同完成。如果全世界密码学家都找不到加密方法的弱点，兼顾效率和安全性之后，就会被选上。

被选上的算法，要求免费公开给全球使用。有点像打擂台，看看谁的功夫好，就选谁，并且选好了之后把这套内功心法交给全球人民。比如我们现在广泛使用的AES实际就是Rijndael算法，是在2000年从候选算法中被选出来的。

这个图片中的五家就是候选的算法了。出现了RSA公司，RSA算法就是非对称密码中最广泛使用的密码算法。RSA公司在20世纪末举行过好几场比赛，干什么呢？去组织人破译DES的对称算法，确实破解成功了，本来对称密码学中的分组密码就是可以被破解的，RSA找人破解了DES算法，又在后来提交了AES算法，并成功“提名奥斯卡”，只是最后时刻落选了，最佳算法颁给了Rijndael。

不过，在非对称密码领域，RSA那是封神的存在，也正是有了非对称密码，区块链的诞生才有可能。

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