史上最强最烧脑的反窃听密码学:量子秘钥分发

波尔说过,如果有人在第一次听到量子理论的时候,没有感到恼火,说明他根本没有听明白。

这句话说明了和量子有关的一切都变得复杂、反常识、反直觉,也就是不好理解。

下面的电影图片只是增加一些课堂前的放松,下面的内容依然非常烧脑,请不要因为娱乐而失去了严肃性。希望我们团结紧张,希望气氛严肃活泼。

电影中总是出现窃听的情节,正派反派都在用,只是电影中的密码学比较简单,也就是高性能军用的窃听器而已,而反侦察一般是怀疑后,拿着探测器去找,这是非常弱鸡的做法,如何反窃听?最好的反窃听就是,一旦有人窃听,我立即知道有人窃听了。下面我们讲的就是这样一个方法,而且是目前人类最高端的玩儿法:量子通讯。

社交媒体网红Logan Paul将把史上最贵精灵宝可梦卡牌“Pikachu Illustrator”制作成NFT:金色财经报道,史上最贵精灵宝可梦卡牌“Pikachu Illustrator”拥有者、社交媒体网红Logan Paul宣布将把该卡片制作成NFT,让社区可以共同拥有该卡牌,而不是由他一个人拥有。据悉,该NFT将以500万美元的价格出售,但Logan Paul仍将保留“Pikachu Illustrator”卡牌40%的所有权,同时Logan Pau将会把该卡牌存入保险库,一旦出售交易完成,这个卡牌的使用权将会由社区决定。数据显示,Logan Paul罗以大约 438 万英镑(527 万美元)的价格购买了这个PSA 10级精灵宝可梦卡牌并创下吉尼斯世界纪录。[2022/7/9 2:02:15]

前面的文章讲了很多很多的加密,但是有一个问题没有解决,就是通信问题,钥匙复杂到让别人很难破解是一回儿事儿,比如恩尼格玛机加密;整体的安全性是另外一回事儿,比如这个加密的钥匙被别人知道了,这个人是接收者以外的人。

回顾密码学的基本原理

A想传输一个词给B,于是她想到了之前文章学到的移位替换加密法,比如这个单词是btc,“字母加一”就是cud,没有什么含义或者说真实的含义不是原文的含义。

Btc这个词就是原文或者明文,而实际输出的文字就是密文。秘钥是什么呢?字母加一,对于收到信息的Bob就知道了这个秘钥,于是他对cud每个字母减一,就得到了原文BTC,这样的话就是解密了。

分析师Jeffrey Halley:加密货币是金融市场犯蠢历史上最大明证:金色财经报道,Oanda亚太区高级市场分析师Jeffrey Halley表示,“尽管我预计加密货币领域的投机热情会继续,但就像估值高企的科技股一样,加密货币在2022年将面临更具挑战性的环境。主要原因是美联储开始利率正常化,其他主要央行也可能效仿。这将挑战有关加密货币能替代法定货币的观点。”“悬在加密货币头顶的是更多监管威胁,坦率地说,每周都有新的加密货币出现,推动它们的是投机而不是区块链,”Halley说。 “我仍然相信加密货币是金融市场犯蠢历史上最大明证,音乐可能会在2022年部分时间继续演奏,但它改变不了皇帝没穿衣服这个事实。”[2022/1/4 8:22:55]

传输的东西叫做钥匙,这个秘钥理论上是存在可以破解的可能的,即使是现在破解不了的钥匙,如果钥匙被人窃听了,也是会直接破解。

所以密码学有两块内容:秘钥和传递秘钥。这两个都安全,才是真正的安全。

?如果有一种措施,只要别人窃听了你的秘钥,在窃听后,钥匙就变了,那这个传输就会非常安全。

量子通讯

这是一个非常复杂的问题,我们今天只是讲述下量子通讯中的量子秘钥分发机制,不涉及量子纠缠以及量子计算。这种机制最早的是BB84协议,是量子密码学中第一个密钥分发协议,由Bennett和Brassard在1984年提出,也是使用和实验最多的量子密钥分发方案之一。

这种协议要实现有两个通道,经典通道和量子通道。经典通道是保证收发信息双发的信息交流的,比如email、电话等等都可以,在本文的语境下,经典通道被窃听也没太大关系;量子通道,顾名思义,就是传递量子态的。

Messari前主管:DeFi将创造一些历史上最快的独角兽:Messari前主管、股票及加密货币交易员Qiao Wang发推称,DeFi将创造一些历史上最快的独角兽。因为每个项目都是建立在彼此之上的,每个项目都站在巨人的肩膀上。[2020/9/15]

下面的内容就是关于量子秘钥分发的两种解释方法,之所以写两种解释的模型,你一定可以通过其中一种解释或者结合两种模型,理解量子秘钥分发这个神奇的东西。

第一种解释的简化模型

测不准原理的简化阐述

比如,光子有圆形偏振状态和线性偏振状态,左旋、右旋、上下、左右。

诡异的事情来了,测量的过程会影响对光子偏振状态的测定。

比如有个棚子里,我去观测一下,为了更加逼真地类比,正常人类是一下子看到这是一头白牛,这样,我们透过牛棚墙上的孔去看,一次只能看到一小片区域,比如先看到了是白色的,然后移动下视角,看到是个牛角。然后就是一头白色的牛。

无论我去先看颜色还是先看头上的角,得到的最后结论就是白色的牛。不会是黑色的羊、白色的羊、黑色的牛这三种情况。但是,量子的世界里,不是这么回事儿。你看到的可能是一头奶牛——这是开玩笑,你看到的可能是一头白羊、黑牛等等,因为两者之间的关系是随机的。

Coin Metrics联合创始人:此次暴跌是ETH交易史上最糟糕的一天:Coin Metrics联合创始人Nic Carter今日发推称:“在我看来,这是比特币整个公开市场交易史上回报率第二糟的一天。而以太坊作为金融资产,这是有史以来最糟糕的一天,其回报率一度达-43%(随后收窄至-27%)。”自上周以来,ETH价格下跌了45%以上,跌至127.23美元。这次抛售导致ETH交易额增长至300亿美元,达到了以太坊交易活动峰值。同时,以太坊的暴跌还对整个加密生态系统产生了影响,导致了DeFi平台的资产清算。(Bitcoinist)[2020/3/13]

量子里面测量的结果是和测量过程有关系的。在没有观测之前是纠缠态。不清楚到底是什么状态,测量完了也不知道测量前是什么状态。

比如你测量的是一个光子,光子的状态简化一下是:圆偏振和线偏振。你先观测圆偏振,再测量线偏振,你得到的是一个左旋水平偏振光。如同上文观测的先看颜色后看物种,你得到的就是白牛。

但是,如果你先看线性偏振后观测圆形偏振的话,你得到的可能是各种状态,是随机的。类比宏观现象就是,你先看物种,后看颜色,不一定是白牛,得到的可能是黑牛、白羊、黑羊。

这个就比较诡异。而且测量完之后,光子的状态就变了,测量之前是纠缠态,类似薛定谔的猫咪,不知道死没死,测量完,变化了。类似棚子里一头白牛,你看完后变成了黑羊。

观测顺序影响观测结果。

动态 | 波场TRONZ基金会正在开展史上最大规模隐私协议多方计算,或将申请吉尼斯世界纪录:据官方最新消息,TRONZ团队潜心研发的最大规模隐私协议正在进行多方计算,本次多方计算将会是区块链史上的一大奇迹,它代表了整个区块链技术的高度,走在了世界最先进科技的前沿。作为最火热、最饱受瞩目的最新成果,本次多方计算或将拿下吉尼斯世界纪录。TRONZ作为波场TRON公链的匿名技术社区开发团队,已成功完成匿名交易公测与测试网的顺利部署,匿名交易即将上线主网。目前TRONZ正在开展主网多方计算流程,并将围绕本次多方计算流程开展多方计算火炬计划。该计划旨在用零知识证明匿名重塑世界互联网新面貌。TRONZ的终极目标是提升Setup的安全性和公信力,集合全球人的力量,为人类提供一组公正公信的参数。[2020/1/17]

好了,理论解释完毕,现在让Alice给Bob再发一次信息。只需要保证秘钥给Bob很安全,密文就可以公开发给Bob,

Alice发射一些光子给Bob,比如说是六个光子。她去测量一下如A图。

这个时候Bob也收到了光子,他也测量一下,按照自己的方法,如B图。

当然,你把上文中的类型改成黑白和牛羊的类比也是一样的。

然后Alice给Bob去个电话说一声,说你的1、5和6的测量方法是一样的。

那么,1、5和6的结果应该是一样的。别的策略方法不同就不要了。

不同的状态在计算机面前都可以简单的记录为1和0,比如规定左旋是1,右旋是0,竖直是1,水平是0.?这个时候上图的秘钥就是111.?这个光子数多一些,这样可以得到一组随机数,然后这个就是秘钥了。有可能出来是101010000010100010这样的数字串。

这个时候,出现了窃听者名C,叫Caocao吧,这个时候,他“窃听”了光子1,他也是测量圆偏振,发现是左旋,这时候,Bob收到光子1,他测量也是圆偏振,结果不变。Bob不会发现这件事儿。

但是呢caocao不知道a和b是怎么测量的,caocao去用线偏振去测量光子1,这时候得到的结果是水平,这时候Bob收到了光子,然后他测量的圆偏振状态就不一定是左旋了,因为根据上文说的,测量过程会影响测量结果,这时候他的结果就和Alice不一样了,然后就知道他有窃听者了。Caocao窃听的时候不可能每一次都猜对,这样的数字串达到一定的长度后,只要出现窃听者,A和B经过一些比对,就会知道自己的信息被窃听了,不用这个钥匙了,换一组密码。

第二种解释的简化模型:

BB84协议还有一种更通用的经典的解释。

四种不同偏振态的光子,0度,90度,45度,135,如上图所示。

1,??Alice可以随机选择偏振片,+形或者x形偏振片随机生成偏振态;

2,??选定偏振方向的光子通过量子通道发给B;

3,??Bob这时候也随机选用+形或者x形偏振片去测量光子的偏振方向;

4,??B将测量结果保密,同时,将他使用的偏振片通过经典通道告诉Alice;

5,??A对比和B使用的偏振片,然后经典通道告诉B那些和她一样,那些不一样;

6,??B抛弃和A使用的不同的偏振片的结果,保留和A一样的偏振片的结果,统计学上显示应该是扔掉一半的结果。

随机排布偏振片,和A比对后,钥匙才形成,加密过程才开始。规定好什么状态对应0什么状态对应1就可以很简单的对应成由0和1组成的钥匙。

简单来说,就是量子秘钥的制备过程就是利用光子的偏振性。这很安全吗?是的,这个时候,C出现了他要窃听,拦截光子后,开始用偏振片测量,这时候他的错误率也是50%,测量完之后,发给B,B也不知道,然后通过窃听经典通道的信息去知道怎么去排出来正确的偏振片,但是也不对,因为他测量光子的时候光子已经变化了,俩人只要核对测量结果,就会发现B是解不了密的,那么这就说明这个通路已经被人窃听了。

当然,你要问C在窃听光子后,可以不测量,而是生成一个一模一样的光子,然后把原来的光子发给C,这样不就可以了吗?这样也不会让量子态变化?但是,也不可能,因为量子,还有另外一个特性就是不可克隆性,根本无法生成另外一个一模一样的光子。

说得更饶一些,其实,量子秘钥的传输和生成是同时发生的。

因为B接受到光子后,经典通道告诉A,他用的是怎样的测量方式的时候,A才会用和B一样顺序的偏振片去加密信息。B收到光子没有测量的时候,其实秘钥还没有产生呢。

以上都是量子秘钥分发的基本方式之一。量子加密是目前世界上最高端的加密方法,有应用但是还没有大规模应用。注意,上面所讲的只是量子加密中的秘钥分发原理,并不是钥匙本身的加密。最近量子计算、量子加密等等词汇变得常见,这个概念也走入了人们视野。

量子计算到底怎么样?是不是可以破解我们的比特币私钥,是不是我的加密资产已经不安全了?

先不要着急,着急也是交易所先着急,这么说吧,如果现在有人能够使用量子算力加密解密的话,人家根本看不到你钱包里那几万个比特币,直接攻击全球金融系统就好了。

量子计算更加复杂,下一篇文章会说一说,最近这个甚嚣尘上的概念。

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银河链

Pol币行情分析:BTC日蓄力调整,上行爆发只等契机到来

BTC上涨至前期高点8320一线受阻后,在8200区域上方调整,进入震荡调整的节奏,昨日触底反弹之后,今日接连引发反弹之势,有进一步形成上涨趋势的契机,短期走势一旦在8200上方企稳,有望继续向上爆发,当前还处于一个调整的阶段.

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