解密人生

——記中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)高等研究院講席教授王小云

記者 曲田

王小云的“作戰(zhàn)”工具并不復(fù)雜，一支筆，一沓紙，一臺電腦，方法全在頭腦里。她常常手指搭下巴仰頭望天花板，很靜，幾乎沒有動。如果不是眼瞳中射出的銳利目光，看起來很像是發(fā)呆。而此刻，王小云正在科學(xué)的迷宮里探索方向。

密碼學(xué)要求絕對專注，需要剔除許多干擾才能達成。在旁人眼中或許枯燥的字符，在王小云看來，處處閃動著靈動的色彩。

“那么繁瑣復(fù)雜的萬物運行，就蘊藏在簡潔的數(shù)與形里。真正沉下心去理解這些符號，層層剝筍由淺入深，由簡單到復(fù)雜，一層比一層更接近本質(zhì)，很是奇妙。”盡管在密碼學(xué)領(lǐng)域里已經(jīng)“摸爬滾打”20余年，日前成功當(dāng)選為中國科學(xué)院院士，但說起鐘愛的密碼學(xué)，王小云一如初戀。

“設(shè)謎”與“猜謎”，樂趣無窮

懷有興趣、樂于迎接挑戰(zhàn)，這是王小云認為學(xué)好密碼學(xué)需要具備的特質(zhì)。作為一套精準凝練的語言，密碼提煉出了事物本質(zhì)，并以極簡字符控制著整個世界的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。在王小云看來，密碼學(xué)就像是‘設(shè)謎’與‘猜謎’的過程，具有成熟完備的科學(xué)體系，樂趣無窮。

2005年，美國《新科學(xué)家》雜志上刊登了一篇文章《崩潰！密碼學(xué)的危機》，用極富震撼力的語言報道了王小云取得的里程碑式成果。對于學(xué)術(shù)界來說，這個巨大震撼源自于被王小云破解的、被普遍視為“堅不可摧”的兩大算法。

多年來，由美國標準技術(shù)局（NIST）頒布的基于Hash函數(shù)的MD5和SHA-1，是國際上公認最先進、應(yīng)用范圍最廣的兩大重要算法。這兩種算法的厲害之處在于，對于輸入信息的任何一次小的篡改都會立刻引起“雪崩效應(yīng)”，從而保證信息的數(shù)字指紋的唯一性和不可偽造性。因此，按照常規(guī)方法，即使調(diào)用大型計算機，也需運算100萬年才有可能破解。這確保了電子簽名在現(xiàn)實中的絕對安全。

MD5和SHA-1的廣泛應(yīng)用源自人們對其安全性的充分信賴。從理論上講，它們是“不可能破解的”，全世界密碼學(xué)精英在它們問世后為其“驗明證身”，不少密碼學(xué)家的破解嘗試無功而返。然而，王小云“橫空出世”，頻頻拉響警報。2004年8月的世界密碼學(xué)大會和2005年2月的RSA年會，見證了兩大算法在不到半年的時間里相繼告破。

我們可以用比較粗糙簡化的方式來理解“王氏攻擊”的意義：目前，在最快速度下，普通PC機只需幾分鐘時間就能找到MD5的“碰撞信息對”。這不僅意味著數(shù)字簽名安全性的降低，也意味著其它一些基于Hash函數(shù)的密碼應(yīng)用安全性降低的可能。果真如此的話，所謂的“安全網(wǎng)絡(luò)站點”、各種基于Hash函數(shù)無碰撞特性的一切密碼系統(tǒng)及應(yīng)用都可能面臨遭受攻擊的威脅。因此美國國家標準與技術(shù)研究院宣布，美國政府5年內(nèi)將不再使用SHA-1，取而代之的是更為先進的新算法，微軟、Sun和Atmel等知名公司的專家也發(fā)表了他們的應(yīng)對之策。

王小云本人倒是愿意從另一個角度來看待自己的發(fā)現(xiàn)，那就是呼喚更先進的密碼算法，使網(wǎng)絡(luò)信息更加安全。“密碼分析科學(xué)家和黑客不同。黑客是盜取密碼保護的信息以獲取利益，而密碼分析家從事的是基礎(chǔ)理論研究，是為了評估密碼算法的安全性，找到其漏洞，以設(shè)計出更安全的密碼算法。”

迎接一個又一個挑戰(zhàn)，這個過程令我著迷

當(dāng)哈希函數(shù)的兩大支柱算法遭受重創(chuàng)后，2007年，美國國家標準技術(shù)研究院向全球密碼學(xué)者征集新的國際標準密碼算法，王小云放棄參與設(shè)計新國際標準密碼算法，轉(zhuǎn)而設(shè)計國內(nèi)的密碼算法標準。時至今日，王小云也為自己的選擇而自豪，祖國的需要就是她做科研的重要動力。

2005年，王小云和國內(nèi)其他專家設(shè)計了我國首個哈希函數(shù)算法標準SM3。如今，SM3已為我國多個行業(yè)保駕護航，審批的密碼產(chǎn)品達千余款，多款產(chǎn)品在全國范圍內(nèi)大范圍使用，受SM3保護的智能電網(wǎng)用戶6億多，含SM3的USBKey出貨量過10億張，銀行卡過億。

最令王小云高興的，是國家網(wǎng)絡(luò)安全體系在行業(yè)標準化道路上不斷前進。SM3發(fā)布之后，30多項密碼相關(guān)領(lǐng)域的行業(yè)標準出爐，國家對網(wǎng)絡(luò)安全性問題的認識越來越清晰深刻。

“密碼學(xué)是解決現(xiàn)代信息安全問題的核心技術(shù)，目前國內(nèi)從事密碼學(xué)研究的人越來越多，他們不斷完善各行業(yè)信息安全上的密碼系統(tǒng)，這將進一步壓縮黑客的生存空間，因為一般黑客攻擊的無非是非標準化的密碼系統(tǒng)或者根本沒有部署密碼技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。”王小云說。

在密碼學(xué)領(lǐng)域里碩果累累，王小云當(dāng)然有她與眾不同的天分。然而，無論是是強調(diào)靈感一瞬，還是機器般嚴密精準的理性，都無形中抹殺研究者數(shù)十年的耕耘和掙扎。

對密碼學(xué)家來說，時間單位是數(shù)十年切割成的一個月、一周天里的分和秒，可具體到演算紙上的每一步驟，靈感、失敗，結(jié)果步步臨近的欣喜，都是隱秘的個人戰(zhàn)斗。盡管這意味著可能會默默無聞，但王小云說她不在乎，只希望能做出真正令自己滿意的成果。“密碼學(xué)可以給你空間慢下來，需要你完全把精神集中在一件事，深入鉆到一個思維去，迎接一個又一個挑戰(zhàn)，這個過程令我著迷。”

2017年，王小云當(dāng)選中國科學(xué)院院士。

讓中國密碼學(xué)走在世界前列

在新知膨炸的快餐時代，有一個相對純粹的環(huán)境做自己喜歡的事，用自己的頭腦、多年的累積來做一些突破性、顛覆性的工作，王小云說，這是密碼人的“小幸運”。

從外交和軍事領(lǐng)域走向公開，現(xiàn)今，密碼學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一門綜合數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)、電子與通信、微電子等技術(shù)的交叉學(xué)科。密碼學(xué)是網(wǎng)絡(luò)信息安全的核心，密碼算法又是密碼學(xué)的理論根基,其重要性不言而喻。“國家對密碼學(xué)越來越重視，清華良好的交叉學(xué)科合作平臺、寬松的學(xué)術(shù)氛圍，都為我們解決更加復(fù)雜、未知的問題提供了有力保障。”

科研之外，王小云做的最多的就是致力于培養(yǎng)出更多“可以和世界上最頂尖的密碼學(xué)家對話的學(xué)生”。“中國目前還是要做厚度積累，學(xué)科發(fā)展需要一批批研究者來累積。一個人的研究時間太有限，也就幾十年。培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的學(xué)生，才可以不斷地延續(xù)下去，使中國密碼學(xué)始終走在世界前列。”

在王小云看來，密碼分析學(xué)家最出色的能力在于發(fā)現(xiàn)密碼算法中真正反映安全性的數(shù)學(xué)問題。王小云豐富的經(jīng)驗加上學(xué)生的異想天開，常常迸發(fā)出奇思妙想。不管多忙，她總會抽出時間與學(xué)生集中展開討論，甚至在大年初一給學(xué)生打電話，交流突如其來的思路。

王小云的團隊，現(xiàn)有公鑰密碼、對稱密碼兩個研究小組。做研究時，學(xué)生們難免會遇到挫折，畢竟這是一個量變過程漫長又充滿挑戰(zhàn)的學(xué)科。

“興趣是支撐每個人的走下去不可或缺的因素。大家剛進入研究生階段時，找不準方向在所難免，這時候就需要老師結(jié)合每位學(xué)生的特點進行引導(dǎo)。”王小云常常鼓勵學(xué)生，“發(fā)現(xiàn)走錯了路不必氣餒，行不通時就換個思路，換條路走。如果暫時找不到方向，就暫且把它放下，做點別的事，新的方向可能就突然出現(xiàn)在眼前了。”——這也是她個人多年來學(xué)術(shù)生涯的寶貴心得，“不追求短期目標，不要以論文和成果作為唯一考核標志。我希望我的學(xué)生能夠有意愿、有動力探索密碼學(xué)的奧秘，勇于挑戰(zhàn)密碼數(shù)學(xué)難題，并在這個過程中得到樂趣。”

雖然在密碼界早已名滿天下，王小云還是那個王小云——執(zhí)著科研、熱愛生活。在王小云的辦公室里，擺了幾盆君子蘭，碧綠挺秀的劍葉間，幾株花蕾正含苞待放——“這是新的起點。”王小云望向窗外，目光灼灼。

人物簡介：

王小云，清華大學(xué)教授。破解了包括MD5、SHA-1在內(nèi)的5個國際通用HASH函數(shù)算法，解決了十多年來HASH函數(shù)碰撞難的科學(xué)問題；設(shè)計了我國HASH函數(shù)標準SM3，作為我國密碼行業(yè)標準在金融、交通、國家電網(wǎng)等重要經(jīng)濟領(lǐng)域廣泛使用。

代表性論文40余篇，3篇獲歐密會、美密會最佳論文。2016年獲網(wǎng)絡(luò)安全優(yōu)秀人才獎，2014年獲中國密碼學(xué)會密碼創(chuàng)新獎特等獎，2010年獲蘇步青應(yīng)用數(shù)學(xué)獎，2008年獲國家自然科學(xué)二等獎，2006年獲陳嘉庚科學(xué)家獎、求是杰出科學(xué)家獎等。

（清華新聞網(wǎng)3月13日電）

編輯：華山