每天你拿手機(jī)掃碼付款、登錄銀行APP、刷醫(yī)保卡的時(shí)候,背后有一道看不見(jiàn)的"防火墻"在默默運(yùn)轉(zhuǎn)。打造這道墻的人,是一位從山東小城走出來(lái)的女?dāng)?shù)學(xué)家。
美國(guó)人想拿高薪和實(shí)驗(yàn)室把她挖走,國(guó)際密碼學(xué)界提起她的名字都得正襟危坐,可十幾億中國(guó)人里頭,真正知道她的恐怕連十萬(wàn)分之一都不到。她叫王小云。
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一個(gè)搞數(shù)學(xué)的教授,跟銀行卡有什么關(guān)系?這就得從一種叫"哈希函數(shù)"的技術(shù)說(shuō)起。
別被這個(gè)名詞嚇住,它的原理并不復(fù)雜——就像給每一段信息蓋個(gè)獨(dú)一無(wú)二的"印章"。銀行用它驗(yàn)證你的轉(zhuǎn)賬沒(méi)被人篡改,軟件用它確認(rèn)下載包是正版的,網(wǎng)站用它保護(hù)你的登錄密碼。
在王小云看來(lái),"密碼學(xué)的目的就是保障信息世界是安全的,保護(hù)我們的信息隱私、銀行信息等敏感數(shù)據(jù)"。上世紀(jì)九十年代到本世紀(jì)初,全世界最信任的兩個(gè)"印章",一個(gè)叫MD5,一個(gè)叫SHA-1。
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所有人都覺(jué)得它們固若金湯。從理論上講,它們是"不可能破解的",全世界密碼學(xué)精英為其"驗(yàn)明正身",不少密碼學(xué)家的破解嘗試無(wú)功而返。王小云偏偏不信這個(gè)"不可能"。出生在山東諸城的她,父親是中學(xué)教師,母親務(wù)農(nóng)。
身為中學(xué)教師的父親,以居里夫人傳奇故事為火種,點(diǎn)燃了她內(nèi)心的好奇之火。1983年考上山東大學(xué)數(shù)學(xué)系后,她在那里一待就是十年,本科、碩士、博士一路讀下來(lái),師從中國(guó)數(shù)論學(xué)派的重要代表、在"哥德巴赫猜想"研究中取得突出成就的中國(guó)科學(xué)院院士潘承洞。
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在導(dǎo)師的引導(dǎo)和建議下,她將研究方向由純理論的解析數(shù)論,轉(zhuǎn)向當(dāng)時(shí)尚屬新興的應(yīng)用領(lǐng)域——密碼學(xué)。那個(gè)年代,密碼學(xué)在國(guó)內(nèi)冷門得不像話。
沒(méi)什么人做這個(gè)方向,相關(guān)資料也少得可憐。據(jù)公開(kāi)報(bào)道,王小云當(dāng)時(shí)連系統(tǒng)的教材都難找到,只能從最基本的概念一步步自己啃。
王小云在山大一路從本科讀到博士,導(dǎo)師是數(shù)學(xué)家潘承洞院士,畢業(yè)后留校任教,隨后默默工作近十年,專門從事密碼學(xué)的研究。這十年寂寂無(wú)聞的苦功,在2004年的一場(chǎng)國(guó)際會(huì)議上一鳴驚人。
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那年8月,美國(guó)加州圣巴巴拉,國(guó)際密碼學(xué)大會(huì)正在舉行。她在會(huì)上宣布,已經(jīng)成功破解了MD5、HAVAL-128、MD4和RIPEMD四大國(guó)際著名密碼算法。
當(dāng)她公布到第三個(gè)成果的時(shí)候,會(huì)場(chǎng)上已經(jīng)是掌聲四起,而她的發(fā)言結(jié)束后,會(huì)場(chǎng)里爆發(fā)的掌聲經(jīng)久不息。這可不是普通的學(xué)術(shù)報(bào)告。
MD5當(dāng)時(shí)被嵌入全世界無(wú)數(shù)政府系統(tǒng)、銀行認(rèn)證、商業(yè)軟件中,是全球信息安全大廈的"地基"之一。王小云等于當(dāng)著全世界的面證明:你們信了十幾年的這塊"地基",有裂縫。
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更讓人意想不到的事發(fā)生在幾個(gè)月之后。2005年初的RSA信息安全研討會(huì)上,包括三位圖靈獎(jiǎng)獲得者在內(nèi)的五位優(yōu)秀密碼學(xué)家代表王教授宣布了對(duì)SHA-1的碰撞攻擊。
圖靈獎(jiǎng)和沃爾夫數(shù)學(xué)獎(jiǎng)得主Adi Shamir教授評(píng)論說(shuō)這一發(fā)現(xiàn)將"掀起軒然大波"。半年之內(nèi),兩大全球通用的加密標(biāo)準(zhǔn)接連被一位來(lái)自中國(guó)的女學(xué)者攻克。
美國(guó)《新科學(xué)家》雜志干脆用了一個(gè)標(biāo)題來(lái)形容這件事的沖擊力——"崩潰!密碼學(xué)的危機(jī)"。這里有個(gè)細(xì)節(jié)值得一提。
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在超級(jí)計(jì)算機(jī)時(shí)代,王小云的核心工作居然大部分是靠紙和筆完成的。據(jù)公開(kāi)報(bào)道,光是推導(dǎo)MD5碰撞的過(guò)程,她就手寫了四百多頁(yè)草稿紙、幾百個(gè)方程式。
她后來(lái)在清華大學(xué)的一次講座中提到,那段時(shí)間懷孕、帶孩子,仍然沒(méi)有完全停下來(lái)。這種體力和腦力的長(zhǎng)期消耗,換來(lái)的是對(duì)算法內(nèi)部每一輪、每一位數(shù)據(jù)走向的精確掌控。
這件事帶來(lái)的連鎖反應(yīng)非常實(shí)際。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所專門舉辦了兩次研討會(huì),以應(yīng)對(duì)兩大算法破解帶來(lái)的安全威脅,為了應(yīng)對(duì)SHA-1的攻擊,2007年NIST在全球范圍內(nèi)啟動(dòng)了哈希函數(shù)新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的五年工程。
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微軟等大公司跟進(jìn)調(diào)整安全策略,瀏覽器廠商逐步淘汰了基于MD5和SHA-1的證書(shū)——整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的安全底座,因?yàn)橐粋€(gè)中國(guó)學(xué)者的工作進(jìn)行了一輪大換血。這時(shí)候,各種橄欖枝飛過(guò)來(lái)了。
國(guó)外大學(xué)給出終身教職、獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室、遠(yuǎn)超國(guó)內(nèi)水平的薪酬。有安全公司的負(fù)責(zé)人當(dāng)面跟她說(shuō),憑這個(gè)成果在美國(guó)隨便挑大學(xué)。
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當(dāng)哈希函數(shù)的兩大支柱算法遭受重創(chuàng)后,2007年,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院向全球密碼學(xué)者征集新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)密碼算法,王小云放棄參與設(shè)計(jì)新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)密碼算法,轉(zhuǎn)而設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)的密碼算法標(biāo)準(zhǔn)。她不是去給別人造鎖,而是決定回來(lái)給自己國(guó)家造一把更好的鎖。
2005年,王小云和國(guó)內(nèi)其他專家設(shè)計(jì)了我國(guó)首個(gè)哈希函數(shù)算法標(biāo)準(zhǔn)SM3。如今,SM3已為我國(guó)多個(gè)行業(yè)保駕護(hù)航,受SM3保護(hù)的智能電網(wǎng)用戶6億多,含SM3的USBKey出貨量過(guò)10億張,銀行卡過(guò)億。
你每天坐地鐵刷卡、用ETC上高速、在銀行柜臺(tái)辦業(yè)務(wù),這些場(chǎng)景背后的加密技術(shù),很多就來(lái)自SM3。SM3自2010年發(fā)布以來(lái)已在國(guó)內(nèi)許多重要領(lǐng)域使用,并于2018年成為ISO/IEC國(guó)際密碼算法標(biāo)準(zhǔn)。
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從一個(gè)"破鎖"的人變成了"造鎖"的人,而且造出來(lái)的鎖被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織認(rèn)可——這個(gè)轉(zhuǎn)身的分量,比單純拿獎(jiǎng)要重得多。榮譽(yù)當(dāng)然也沒(méi)少。
由于在密碼學(xué)領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn),2017年王小云當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士,2021年當(dāng)選為發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士,她還是"圖靈獎(jiǎng)"得主姚期智之后第二位當(dāng)選為國(guó)際密碼協(xié)會(huì)會(huì)士的華人科學(xué)家,也是迄今唯一一位獲得"未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)"的女性科學(xué)家。
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這也是繼2024年的顏寧院士后,中國(guó)科學(xué)家連續(xù)兩年獲得該獎(jiǎng)。在獲獎(jiǎng)感言里,她沒(méi)有過(guò)多談個(gè)人,而是把目光投向了未來(lái)。
她說(shuō):"展望未來(lái),我將以這份榮譽(yù)為契機(jī),全力支持新一代年輕科研人才的成長(zhǎng),積極倡導(dǎo)科研領(lǐng)域的性別平等。"她說(shuō)到做到。
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而她眼下最核心的戰(zhàn)場(chǎng),是一個(gè)更超前的領(lǐng)域:后量子密碼。王小云院士正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻關(guān)"后量子密碼",設(shè)計(jì)更強(qiáng)大的密碼算法。
她說(shuō),"密碼設(shè)計(jì)實(shí)際上是比較超前的,它既是科學(xué)的前沿,又是國(guó)家的需要,又是全球密碼遷移必須做的一件事。"為什么要做這個(gè)?
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因?yàn)榱孔佑?jì)算機(jī)一旦足夠強(qiáng)大,現(xiàn)有的很多加密體系可能變得不堪一擊。過(guò)去二十年,王小云深耕格密碼學(xué)這一前沿領(lǐng)域,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出Scloud+密碼算法,這是一種基于極為困難數(shù)學(xué)問(wèn)題的更安全的加密方案。
這相當(dāng)于在量子計(jì)算機(jī)還沒(méi)真正到來(lái)之前,就提前筑好了下一道防線。她培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生也在延續(xù)這條路。
現(xiàn)任山東大學(xué)副校長(zhǎng)王美琴說(shuō):"30多個(gè)國(guó)家,包含美國(guó)密碼學(xué)家,現(xiàn)在但凡要設(shè)計(jì)一個(gè)算法,都得用我們的攻擊方法來(lái)評(píng)估一下是否安全。"這意味著,中國(guó)的密碼分析方法已經(jīng)變成了一把國(guó)際通用的"標(biāo)尺"。
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從破解別人的密碼到制定自己的標(biāo)準(zhǔn),從防范傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)攻擊到應(yīng)對(duì)量子計(jì)算和人工智能的新威脅,王小云還在獲獎(jiǎng)感言中說(shuō)道,"我希望更多的年輕人喜歡密碼學(xué)并從事密碼科研工作,期待更多的密碼學(xué)家積極投入到人工智能安全研究,以密碼分析視角構(gòu)建人工智能安全新理論。"
你每一次刷臉進(jìn)站、每一筆在線支付、每一條加密信息的傳遞,背后都有她和團(tuán)隊(duì)三十多年積累起來(lái)的技術(shù)支撐。只不過(guò),做這些事的人從來(lái)不會(huì)出現(xiàn)在熱搜上,也不會(huì)成為流量明星。
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