从数学训练到通信安全

惠特菲尔德·迪菲(Whitfield Diffie)是公开密钥密码学的开创者之一。他于1965年取得麻省理工学院数学学士学位,此后的研究围绕一个实际问题展开:当计算机通信走出封闭机构,互不熟悉的人如何在不安全的网络上建立秘密联系?

他的职业经历横跨基础研究与通信企业。20世纪80年代,他在北方电讯负责安全系统研究;1991年加入太阳微系统公司,后来担任院士与首席安全官。2015年度图灵奖由迪菲与马丁·赫尔曼共同获得,表彰他们对现代密码学的贡献。

参考:[1] [2]

公开密钥与共享秘密不是同一件事

1976年,迪菲与赫尔曼发表《密码学的新方向》,重新讨论密钥分发与数字签名。传统对称密码要求通信双方预先掌握同一秘密,网络参与者增多后,安全送达密钥本身就成为困难。论文提出将可公开的信息与必须保密的信息分开组织,而不是要求一切密码材料都秘密传递。

论文中的密钥协商使双方各自选择秘密指数,在公开信道上传送模幂运算结果,再结合自己的秘密计算出相同值。窃听者虽能看到交换内容,却不能直接由这些内容得到共享秘密。这是一种建立对称密钥的办法,不等于已经给出了所有用途的公钥加密算法。论文也明确承认拉尔夫·默克尔独立提出的相关构想;两名作者的署名和协议名称不能替代这一合作与思想来源的历史。

参考:[2]

把密钥绑定到正确的人

仅能协商秘密,还不能证明对方是谁。若攻击者能够替换公开交换值,就可能分别与两端建立不同密钥,再解密、转发和重新加密消息。双方各自得到一个秘密,并不意味着这个秘密只由预期的双方掌握。

1992年,迪菲与保罗·范奥尔斯霍特、迈克尔·维纳共同发表认证密钥交换研究,讨论站到站协议。其基本构造将迪菲—赫尔曼协商与数字签名结合:签名覆盖本次交换的公开值,并用协商出的密钥保护。关键不是在通信开始时单独认证一次,而是让身份认证与这一次密钥建立相联系。论文通过改变协议步骤后出现的攻击,说明这种绑定为什么不可省略。

参考:[3]

密码技术与公众使用权

迪菲的工作也涉及安全政策。20世纪90年代,他在公共讨论中支持个人和企业使用加密技术,并与苏珊·兰道合著《Privacy on the Line》,讨论通信隐私与相关政策。这里的贡献不同于设计一个数学算法:关注点转向谁能够使用加密,以及制度安排如何影响通信保护。

从公开密钥思想到认证协议,再到加密政策,迪菲持续面对的是开放通信环境中的信任问题。数学运算解决秘密建立的一部分困难,身份核验和使用条件则决定这些能力能否真正服务通信者。

参考:[1] [3]