密码构造与分析的双重视角

阿迪·沙米尔(Adi Shamir,1952年生)是以色列计算机科学家,长期在魏茨曼科学研究所从事密码研究。他既设计保护信息的机制,也研究这些机制的边界与弱点。法国科学院2012年授予其大奖章时,特别强调了他在数学、计算机科学和工程之间开展研究的广度。

1977年,他与罗纳德·里维斯特、伦纳德·阿德尔曼共同提出 RSA,三人因此共享2002年图灵奖。RSA 名称中的 S 来自 Shamir,但名字并不意味着算法各部分能按三个字母分割归属。其代表论文是三人署名的共同成果,发表于1978年;提出方案和正式发表应区分。

参考:[1] [2]

让公开信息与秘密能力分离

RSA 将公开加密参数与秘密解密能力分开。原始方案选取两个秘密大素数,以它们的乘积作为公开模数,再选择满足特定关系的公开指数和秘密指数。对数字化消息作模幂运算,可以在数学上实现加密与解密,也为数字签名提供构造基础。

论文明确承认公钥密码概念受到迪菲与赫尔曼工作的启发。RSA 的贡献在于给出具体构造,而非首次提出所有公钥思想。分解公开模数能够帮助恢复秘密信息,但这一事实并不构成所有 RSA 攻击都等价于整数分解的证明。原始数学方案也不能直接替代现代协议中的完整安全设计。

参考:[2]

秘密共享不是分割明文

沙米尔1979年的《如何共享秘密》处理另一类问题:重要密钥放在一个地方,可能因损坏而丢失;复制给许多人,又会扩大泄露风险。阈值方案允许将秘密分成 n 份,任意 k 份能够恢复,而少于 k 份不能提供关于秘密的信息。

其构造在有限域中进行:以秘密作为多项式的常数项,另外随机、均匀选取系数,再把不同非零位置的函数值连同位置编号交给参与者。k 个不同位置的点可以通过插值确定次数至多为 k−1 的多项式,进而求出常数项。少于阈值时,各种候选秘密仍可与已知份额相容。这里的份额不是各存一截明文,随机系数、运算域和位置选择都是保证性质的条件。

参考:[3]

阈值恢复及其边界

例如三取五方案中,任意三份足以恢复秘密,丢失两份仍可使用;掌握两份者则不能据此推断秘密。这是恢复权限与容错能力的安排,不是把一般加密过程简单拆成五步。基本方案本身也未解决所有参与者伪造份额、设备泄露或恢复现场暴露密钥的问题。

沙米尔的后续研究还涉及与阿莫斯·菲亚特合作的协议,以及缓存攻击等密码分析方法。这些方向共同说明,密码安全不只依赖算法名称,还取决于攻击者能观察什么、持有什么信息、实现遵守哪些假设。秘密共享的代表性贡献,正是把其中一类协作权限要求表达为可以证明的数学条件。

参考:[1] [3]