第111章 百万富翁问题

RSA加密算法,其利用的主要原理就是大数素因子分解的困难性。

比方说,我们都知道17*13=221,但是当我们看见221这个数字的时候,是否又能够立马就看出它等于17×13,那就不一定了。

而如果这两个数字越大,就越难被破解。

当然,作为专门用来对大数进行因子分解的筛法,就成为了针对这种加密的重要破解方法了。

毕竟筛法本身的原理就是通过不断的往上乘,而剔除掉那些各种各样的因子。

所以在针对RSA加密体系中,就有一个叫做一般数域筛的攻击方式,被公认为最有效破解RSA的加密方法。

当然同样的问题是,筛法之中存在的奇偶校验问题,使其在处理那些特别大的数字时,就显得比较麻烦了,而对于现代RSA加密算法,所使用的就是那些特别大的数字,因此在使用筛法的时候,不可避免的就会在破解的过程中出现极大的偏差。

然而现在……

“对哦……以前用筛法来破解RSA密码的话,存在较大的困难,毕竟奇偶校验问题是一个很大的问题。”

梅纳德笑哈哈地拍了拍萧易的肩膀说道:“但是现在嘛,奇偶校验问题的影响程度都直接被你的分类筛给压下去了,他们这些搞密码的都要头疼咯。”

陶哲轩也笑着说道:“外面的那些人不是总觉得咱搞数学的没有实际应用的地方吗?这下好了,咱们直接给他们实际应用一个密码攻击。”

见到这两个数学家幸灾乐祸的样子,旁边的计算机学家克莱因洛克教授就没好奇地说道:“有你们这样去想的么?要是银行密码体系出问题,咱们的社会安定那就也要出问题了。”

“放心啦,咱们都知道,只是有了被破解的风险而已,想要真正实现破解的话肯定还差的远,毕竟就算是使用筛法去破解,也需要非常多的时间。”陶哲轩倒是没有被吓着,摆摆手说道:“不过能让他们头疼一下,我们还是挺高兴的。”

像他们这些研究纯数学的,经常被人问,他们的研究有什么应用的地方,这也就让纯数学界和其他领域常常发生摩擦。

比如张一唐当年在孪生素质猜想上实现突破后,谷歌就曾经邀请过他去进行演讲,但是他拒绝了,因为他表示害怕过去演讲之后,被别人问到他的这个成果有什么用。

同样的,当年佩雷尔曼在证明了庞加莱猜想后就被各大学校邀请去做演讲,对他的证明进行解释。

结果就有人提问他,他解开了这个方法后有什么应用的地方,一听这个问题,佩雷尔曼顿时就勃然大怒,表示怎么有人问这么愚蠢的问题,最后受不了,他就直接回俄国了。

总而言之,他们搞纯数学的和其他搞应用的,基本上尿不到一个壶里。

当然,这也就形成了一部分纯数学人的一种脾性,如果搞出来的东西越不能用于应用上面,他们就越自得,认为这就是真正的【纯粹数学】。

听见眼前这几位教授的讨论,萧易无奈地摇摇头。

这可不是他有意的啊,他当初哪会去想如果自己搞出分类筛,会给密码学带来被破解的风险。

“好了,你们也别幸灾乐祸,我现在也是想要请教伱们对于这个问题,该怎么解决,这种涉及到纯数学方面的东西,最终也还是要落到你们这些纯数学家的头上。”

克莱因洛克教授说道。

随后三位数学家也都收拾了一下心情,等待克莱因洛克的解释。

“唔……想要说明一下何为多方安全算法,咱们首先还是从一个经典问题出发吧。”

“也就是百万富翁问题,这个问题你们知道吗?”

陶哲轩点了点头,他对计算机同样也有一定的研究,在十几年前他就曾经搞出来过一个叫做信息获取指导理论的东西,简单来说,这是一种数字压缩成像技术,最终这个技术被广泛运用于信息领域等等各大方面,充分表现了他在应用数学方面也有着十分强悍的能力。

不过,萧易和詹姆斯·梅纳德就显得有些为难了。

后者倒是还好,表示自己听说过这个,“我记得提出这个问题的人是一位图灵奖得主来着。”

“哈哈,是的。”克莱因洛克点点头,说道:“说起来,这位图灵奖获得者和萧易一样,也都是华国人,他的英文名叫做安德鲁·姚,中文名好像是叫做姚启智吧。”

“简单来说,百万富翁问题就是,假设有两位分别叫做爱丽丝和鲍勃的百万富翁,现在想要比较他们谁更加有钱,但是他们又不想向对方暴露自己到底有多少钱,那么在这种情况下,他们该如何进行财富上的比较呢?”

说着,克莱因洛克也在黑板上写下了描述。

【假设爱丽丝和鲍勃两个人的财产分别为i、j,并且i、j的大小都位于1百万到10百万之间,那么要如何让对方不知道i或j的具体数字,而实现对i、j大小的比较?】

看着这个问题,陶哲轩倒是知道该怎么解决,不过梅纳德和萧易就开始思考了起来。

这个问题看上去也挺有意思的。

稍稍过了一会儿,给这两位留下了一点思考时间,不过克莱因洛克也并没有想过让他们现场解答,随后就开口道:“好了,这个问题咱们可以之后再……”

“等等。”

然而就在这个时候,萧易开口了,“我想,这个问题也许可以这样解决。”

随后他便走到了黑板前,拿起笔开始写了起来。

【设M是一个所有元素为N-bit非负整数的集合,QN是M到M的置换群。】

“如果我的设计没有出错,只要按照接下来的这个协议进行比较,他们就可以在对自身资产保密的情况下完成财富对比。”

“首先,爱丽丝从QN中随机选择一个元素Ea作为公钥,并将其告诉给鲍勃,同时保留Ea的逆Da作为私钥自己保留。”

“然后,鲍勃随机选择一个N-bit的整数x,并利用爱丽丝给的公钥计算k=Ea(x)……”

随着萧易的讲述开始,旁边的三个人就略显沉默了起来。

他们相互对视一眼,对眼前这一幕有些猝不及防。

特别是詹姆斯·梅纳德。

虽然吧,这个问题如果真的要仔细研究一下的话,也不至于难住他,作为一道类似数学建模题而言,它的难度也就那样。

毕竟,这个问题都已经完全具体化了,从抽象程度来说,它和梅纳德研究的那些解析数论上面的问题比较,实在是太小儿科了。

但是,要让他这么快就能够反应过来,并且直接就开始给出方案,那就有些做不到了。

看着萧易已经写了半个黑板的东西,梅纳德第一次体会到了什么叫做【降维打击】。

大概他以前在自己的学生面前展示什么叫做【顶级数学逻辑思维】的时候,他的学生们也是这样的感觉吧?

简直是开了挂了!

克莱因洛克的反应和梅纳德也差不多,本来吧,他提出这个问题也没想过让他们当场解决出来,刚才留了那么几分钟的时间,也只是让他们对这个问题稍微熟悉一些。

结果,谁成想,这才几分钟过去,这个年轻人就已经开始动笔写了起来。

原谅他作为一名计算机科学家,数学上面真的不是特别好,至少相比起这些数学家们来说,毕竟有一句话说得好,只有真正数学好的人才能够一直扎根于纯数学,数学不好的人早早地就转行了。

但是吧,萧易的这个“数学很好”,未免好得有些超出他想象了。

“第4步,爱丽丝随机生成一个N/2-bit的素数p,并计算Zu=yu mod p,其中u=1,2,…,10。”

“然后我们保证,所有zu中至少有两个不相等,否则重新x选择p计算……”

“爱丽丝将素数p以及【z1,z2,…,zi,zi+1】……重新标记为……”

“鲍勃检查第zj`,若zj`=x mod p,则说明i大于或等于j,否则i小于j。”

在黑板上写下了最后一笔,随后萧易便回过头,从头到尾重新浏览一遍,他便满意地点点头,然后放下了笔,转过头对旁边的三个人说道。

“这样,爱丽丝和鲍勃的财富,比较就完成了,而除了双方财富相等的情况下,他们并没有向对方暴露出自己的真实财产。”

“克莱因洛克教授,我这个方法应该是可以的,不过具体的程序该怎么写,我就不会了。”萧易谦虚地说道:“我对编程这方面完全不懂。”

然而让他疑惑的是,眼前的三位教授在此时都稍稍有些沉默。

片刻后,克莱因洛克小声地问向陶哲轩:“你们数学学的好的人都是这样的吗?把我们计算机领域的难题,就当做一个……100以内的加减法给搞定了?”

陶哲轩连连摆手:“呃……这倒不是,但你知道的,这个世界上总会有那么一些特殊情况,发生一些小概率事件,萧易就是这样的小概率事件,你懂的。”

(本章完)

第112章 搭建一个区块链?

梅纳德也幽幽地说道:“克莱因洛克教授,我感觉你是在说我的数学不好。”

他就没有这么快就想出答案来!

“没有没有!”克莱因洛克连忙摆手解释。

开玩笑,他的数学才是真的不好!

“三位教授,你们在说什么呢?”旁边的萧易见到这三位在自己解开题后就开始窃窃私语起来嗯嗯,不由问了一句。

“啊,我们是在说你的这个方案非常的完美!”

“是的是的。”

“没错!”

三人赶快回应。

“咳咳,当然,百万富翁问题,只是我们最终目标的一个入门问题而已,主要是帮助伱了解一下多方安全算法的一个逻辑,而且这个百万富翁问题只是一个双方安全算法,我们还可以将其扩展到n人比较财富大小。”

克莱因洛克觉得自己有必要给计算机挽留一点颜面。

但很快萧易便回答道:“扩展到n人的话,问题也并不大,单单用我刚才的这个协议进行多次重复的比较,最终也能够完成。”

“当然考虑到n越大的情况,多次重复的比较也会显得有些麻烦,唔……”

随后萧易就又开始在黑板上写了起来。

很快,他便重新放下笔,拍了拍手,“搞定了。”

“最终也就是一个布尔函数的事情,如果将它们编程起来,把这些数字全部输入进去,就能够得到n人情况下的结果了。”

“唔……虽然我没研究过编程,但大概也就是一个if语句的事情吧?”

萧易略显行外人地说道。

克莱因洛克终于放弃了。

旁边的陶哲轩和梅纳德都纷纷拍了拍这个老人的肩膀。

“何必呢?”陶哲轩摇摇头。

他今年18岁都不到,你斗不过他的。

“好了好了。”克莱因洛克接受了现实。

毕竟都85岁了,也要看开了。

“多方安全计算的逻辑,差不多就是这样了。”

“我现在就正式和你们说明一下这个课题的目标吧。”

克莱因洛克敲了敲黑板,仿佛要上课了的样子。

“区块链促进了该链上相互不信任的各方之间的安全和原子交易。”

“然而就目前来说,虽然存在多个具有不同接口和安全属性的区块链,但是在这个多区块链世界中,由于缺乏跨链通信,以及在计算方面的通用,在实际的运行中总是遇到问题。”

“当前的跨链通信桥具有各种各样的低级接口,这使得开发便携式应用程序变得困难,目前的多链原子交易方法也仅限于加密货币交换。”

“因此我们的目的就是,开发出一种全新的协议,这个协议应该可以保证跨链交易事务上的原子性。”

“在这个方面上,我觉得LayerZero跨链桥作为原型的话会是一个不错的想法……”

随着克莱因洛克教授的讲述,他们也逐渐进入到了核心点之中。

萧易虽然不懂计算机,但所幸的是,他现在的理解能力可以说是远远超过了一般人,所以也大概明白了最终的要求。

简单来说,就是要搞出一个协议,从而能够保证跨区块链的多方安全通信以及交易,并且证明这个协议的安全性和可行性。

毕竟现在世界上的银行那么多,国家也那么多,不同银行之间存在着互不信任问题,不同国家之间当然也存在这样互不信任问题,大家各搞各的,各成立各的区块链,自然,世界上的区块链也就变得十分至多了。

按照克莱因洛克教授所说的,在2023年世界的区块链就有可能突破到1000之多。

所以世界银行作为联合国名下的一个专门机构,于是就牵头出来,希望针对如此复杂的情形,从而开发出一种公共协议,以此来方便互不信任的个体之间进行安全的信息通信和交易。

就像是有这么多的百万富翁,想要在保证不透露自身秘密的情况下,又能实现资产上的对比。

多方安全算法,就是为了这样的目的。

“这是一个大项目啊。”

听完了克莱因洛克的讲述,陶哲轩不由惊叹道。

“是的。”克莱因洛克点点头说道:“当然,参加到这个课题中的项目组也挺多的,麻省啊、普林斯顿啊等等,同时出钱的人也很多,那些个区块链公司都挺支持这项研究,毕竟也方便了他们。”

“总而言之,就是这样,我凭借着这张老脸,倒是也申请到了20万美元的课题经费,如果最终我们的成果能够被选中的话,他们还有1000万美元的报酬。”

“所以我这次来,也是想问陶教授愿不愿意加入的,不过……”

克莱因洛克看了看詹姆斯·梅纳德,还有萧易,他就笑着说道:“梅纳德教授,还有萧易,你们要不要一起加入呢?”

听到这个经费数额,陶哲轩、萧易还有梅纳德都是吃了一惊。

仅仅只是申请了课题,居然就能够拿到20万美元的经费。

看起来虽然不多,但是对于他们这个课题类型来说,可不是一个小数目,也真不愧是克莱因洛克教授,年龄这么大了,竟然还能拉来20万的经费。

就更不用说一旦完成后,还能够获得1000万美元的奖励,他们四个人平分一下的话,那每人都能有250万了。

当然这高额的奖金并没有立马就把他们给迷住了,毕竟克莱因洛克教授也说了,前提得是他们的方案,最终能够在一大堆的方案中脱颖而出,才能获得这最终的奖励。

赢家通吃。

天知道那些他们的竞争对手中,有没有更牛掰的。

萧易和梅纳德对视了一眼,前者就说道:“那个……我在计算机方面确实没有什么基础,像是区块链技术,我了解的也并不多,此外,克莱因洛克教授,您应该也清楚,我不会在这边待很久。”

梅纳德也点点头:“我也是,等到月底的时候参加完AMS举办的学术会议后,我也就准备回牛津了。”

梅纳德能够也跟着陶哲轩过来,主要是也为了参加AMS即将举办的学术会议。

AMS的这场学术会议又叫做JMM联合数学会议,除了会颁发柯尔代数奖等等各种奖项之外,同样也会举行一系列数学报告会。

梅纳德就收到了邀请,将会在这次的联合数据会议中进行报告。

当然,萧易就没有收到邀请了。

谁让普林斯顿那边动作快呢?

而听到两人的话,克莱因洛克则笑着摆摆手,说道:“放心吧,对于我们这个课题来说,在哪研究都一样,无所谓的。”

“这个课题最重要的还是在于纯数学的逻辑思维上,所以你们的数学思想,以及你们数学家特有的严谨逻辑,才是关键。”

“就像是萧易刚才在百万富翁问题上表现出来的那样。”

在克莱因洛克的劝说下,萧易和梅纳德也就没再犹豫,同意了加入课题。

当然,陶哲轩就更不用多说了,毕竟和克莱因洛克就是一个学校的,他们合作起来也更加方便一些。

就这样,他们的课题,就从原来的x^2+1素数问题,又增加了一个。

于是他们的项目安排,也就多了一个。

第一天讨论x^2+1素数,第二天讨论跨区块链交易的协议。

当然,倒也不是天天都讨论。

毕竟哪有天天开组会的课题组啊。

……

一个周的时间,悄然过去了。

“唔……针对分类筛在破解跨区块链加密交易的作用,需要想出一种反制手段……”

萧易暂住的那间学生宿舍中。

面对着一张张草稿纸,他陷入了思考。

回顾这几天的研究,他总算是将区块链是什么东西给搞清楚了,同样的,也对密码学里面的内容有了更加深入的了解。

区块链的核心技术就是密码学。

而密码学的核心基础就是数学,特别是数论。

密码学和数论的关系是十分紧密的,最简单的例子就是RSA加密技术,利用大素数因子分解的困难性实现加密,这和数论里面人们最喜欢研究的素数问题完全是一个师傅教的。

像嗯大名鼎鼎的比特币,就是世界上第一个区块链的运用,比特币挖矿,最简单的理解就是利用计算机不断地对那些极大的数字进行质因数分解,只要算出了结果,那么就可以获得比特币。

“这么想的话,如果那些挖矿的家伙利用我的分类筛的话,是不是挖矿速度就会变快了?”

萧易的心中这么想。

提升挖矿的速度,要么就是提升硬件的性能,要么就是优化算法。

而对于比特币来说,如果利用分类筛来优化算法,肯定是能够极大的提升挖矿速度的。

“也许我可以利用这种办法赚钱?”

他不由产生了这样的想法。

就像是那些比特币挖矿软件一样,软件提供算法,然后矿工们使用该软件的算法进行挖矿,并且支付佣金费,一般为挖矿收益的1%,像是Bitminter这个挖矿软件就是这种收费方式。

“或许可以试试,不过前提是我能够写出这样的软件还有算法出来,当然应该也可以直接搭建一个html网页,也没必要搞软件什么的。”

甚至他可以直接自己建立起一个区块链出来,反正这玩意儿去中心化,搭建一个小型服务器就可以开始整了,就目前来说,已经有很多搞区块链的人赚了大钱,比如说搞以太坊的那个俄罗斯人。

唯一的问题就是,他搞出来的区块链需要得到广泛的认可,复制比特币神话的可能性肯定是不可能的,毕竟人家是第一个区块链应用。

从某种程度上来说,这就是一种股票,投资者对这玩意儿的信任度越高,其价格也就越高,比特币能够值这么多钱,暗中肯定也少不了一大堆国际金融黑手的推动。

(本章完)

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