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小城的數學浪漫:探秘密碼學專業會議 TPMPC 2018

熟悉密碼學圈子的人應該都知道這個現象,就是密碼學家們不談區塊鏈。
— 張韡武


致謝
轉載自 | 
https://mp.weixin.qq.com/s/r3d2SsNYA-Q3izK0QfzmSg

 作者 | 張韡武

江湖上總流傳著蓋世神功武林秘籍的傳說,言之確鑿,然見者頗少,一見不得了,譬如《30 天入門九陽神功》,《21 天精通九陰白骨爪》,此等教程實屬罕物,睹之不易,遑論據而擁之,若僥幸習得一二,已屬佼佼,轉瞬躋身武林大佬。江湖更有甚者,機緣巧合得大師彌留之 paper,譬如《10 年淺談乾坤大挪移》,《深入理解少林易筋經體系結構》、《1 秒鐘入定,手把手教你辟邪劍譜》,《當我們在談論降龍十八掌時我們在談論什麼》,論文加持,頂級演算法開竅開天闢地,難題迎刃而解。

一直以來,江湖中血雨腥風的故事大多跟爭搶這些電子書有關,贏者仿似開掛,獲少林武學研究院等 paper 而制霸中原武林工程學術界,此非獨物,區塊鏈江湖裡也流傳著不少,其中最酷的一樣當屬密碼學無疑,密碼學領域不少 paper 似有相同功效。昔時華之山論劍武功絕,今日區塊鏈當問密碼學。

近日 AlphaWallet 就有一篇重磅 paper 誕生,雖不似前述諸絕之偉岸功效,但也可謂區塊鏈之震撼大作,誕生在如何的背景之下?在講些什麼?和密碼學的關係是什麼?解決了什麼問題?可以用來做什麼?今天 CTO 韡武先從他的視角帶你走馬觀花,看看今年的密碼學會議 TPMPC 2018。而在下一期,我們會正式為大家帶來這篇江湖秘籍,AlphaWallet 最新的 Paper 《Attestation on Ethereum》!

01

問劍密碼學的會議一般都很神祕,就是沒多少人知道,沒多少人去,去了沒多少人聽得懂,但是其密碼學成果卻是江湖裡流傳的演算法神功秘籍,可能有深遠影響。給外行有種像是共濟會討論改造世界。關於區塊鏈,熟悉密碼學圈子的人應該都知道這個現象,就是密碼學家們完全不談區塊鏈。區塊鏈是密碼學應用和分割槽計算領域的跨領域成果,現在分佈式計算專家很多都改稱區塊鏈專家了,密碼學還是很本色。TPMPC 就是這樣一個密碼學會議,今年的 2018 年會在丹麥小城 Århus 舉行,我試著帶大家一起來探秘這個密碼學專業會議了。

02

我住處在 Århus 大學對街。早上 9 點起來全無車聲、人聲,只有鳥叫。這是因為我在 Århus。Århus 去哥本哈根 3 小時路程,全城僅 27 萬居民。這也算城嗎?我自問。到這個小城,我用的是渡船。東道主丹麥密碼學專家 Tore 是我們的顧問,在港口接我。“你沒有坐水上飛機來呀?”他說。原來小國有小國的好處,這裡的 CTO 出行坐水上飛機,直接在哥本哈根的河道里起降,一下飛機就在 CBD,價格一兩百歐元,省下的時間卻不止這個價。“可是 Google Map 上沒提供這個信息呀”,我笑著說。

03

這座城沒有一個摩天大樓,只有一個博物館算是有意思的建築。清泉小樓,乏善可陳。然而此時正有 50 多位密碼學家共聚此地,因為這是一個一般麻瓜不知道的朝聖之地——全世界最高水平(按論文算)的 MPC——多方安全計算——研究就誕生在這裡。

04

多方安全計算是美籍華人姚期智在我所生的那一年 1982 年創建的領域。他提出了一個在不保密的環境下保持秘密的計算方法,靠它獲得了圖靈獎。姚期智雖然移居清華,他開創的多方安全計算這個領域卻定都在 Århus。完成這項使命轉化的是 Ivan Damgård 教授,一位白髮而精力充沛的教授,行業界的一個傳奇人物,生於斯長於斯的丹麥人,也是這場會議的主持人。姚期智在清華現在主要做複雜系統,研究“P 與 NP”這樣的問題,但是不忘他的密碼學遺產,仍然促成清華跟 Århus 合資建立了研究中心。

Aarhus University © Zairon, Wikimedia Commons, License CC-BY-SA-3.0

05

我住在一個胚胎人工培養專家家裡。他給我解釋了他的工作,我沒聽懂。我於是給他解釋我此行的目的,到西方取經,這“經”是多方安全計算的一些成果,在很多在區塊鏈場景中,尤其是錢包中,很重要。我先試著給他講了區塊鏈是如何解決“可信”的問題,而“保密”的問題卻懸而末決,需要結合 MPC 才能解決很多應用場景。他聽完後表示懂得跟我懂的人胚胎知識差不多。

於是我換了個講法:“比如說蘋果在做 ApplePay,如果美國政府想要用戶的支付資料,蘋果公司對用戶和政府兩面都不敢得罪怎麼辦?如果使用 MPC,蘋果就可以說:我們其實自己也不知道。”胚胎專家表示說他懂了。

唉,為了能講懂,只好講的不准確。其實我剛纔的例子不合適,因為蘋果服務器要處理支付的結算環節,不知道是不可能的,用了 MPC 也沒用。但是像我們做區塊鏈錢包的,結算由區塊鏈做,我們 AlphaWallet 卻是可以用 MPC 保護用戶的。現在所有的手機以太坊錢包廠商都知道其用戶的以太幣地址(可以賣給空投商用,相當於韭菜肥料),而我們出於保護用戶,不知道我們用戶的以太幣地址。這種前提下還要往上做功能,需要的正是 MPC 這種特別魔法。

Aarhus University © Villy Fink Isaksen, Wikimedia Commons, License cc-by-sa-3.0

06

熟悉密碼學圈子的人應該都知道這個現象,就是密碼學家們不談區塊鏈。區塊鏈是密碼學應用和分割槽計算領域(加游戲理論)的跨領域成果,現在分布式計算專家很多都改稱區塊鏈專家了,密碼學還是很本色,跟區塊鏈劃清界線。一個月前密碼學家 Helger Lipmaa 被指是中本聰,他不客氣的說他不可能是中本聰,“因為中本聰不是密碼學家嘛”——這個掌故可以反映密碼學圈的態度。

潔零知識證明,尤其是非交互的簡潔零知識證明,既是區塊鏈未來的核心技術,又是目前密碼學的重頭。這個領域里這些年研究成果倍出,但是領域里的學者都不太喜歡基於零知識證明設計的 ZCash。我遇到一位零知識理論研究專家,一個堅持要求我用法語叫他名字的十分聰明的青年。他對 ZCash 受媒體暴光很不滿意:“先知被當成了神”,他說,“ZKSnark 又不是他們 ZCash 發明的。”

07

在工程圈也有不少人參與會議。各大公司的基礎技術研發中心都有代表,包括阿裡巴巴。一位家喻戶曉的國際品牌荷蘭研發中心的代表說,韡武,原來你是搞區塊鏈的,我們一天倒晚反對區塊鏈,都快累死了。我說:你的領域如果跟區塊鏈沒關係,為什麼需要特別地“反對”它呢?我就不反對胚胎人工培養,跟我沒關係嘛。他說,現在各公司的管理層風氣是這樣的,基礎技術研究部門不研究區塊鏈會被問責的,這樣重要的技術趨勢你們都不研究,公司如何在前沿?所以我們必須額外花力氣來反對它。我們光是不做區塊鏈是不夠的,得出材料論證我們為什麼不做區塊鏈,我聽了哭笑不得。

08

我在席間問了幾個密碼學家,說為什麼密碼學家不喜歡區塊鏈。總的來說,密碼學家覺得區塊鏈是密碼學的“不好的”應用,炒幣很荒唐,公鏈搞無政府主義很無聊。傳統上密碼學的發展跟政府需求是密切相關的,Diffie-Hellman 密鑰交換協議不知道免去了多少間諜送命,歡迎比特幣的無政府主義思想在密碼學界並不吃香。有些密碼學技術,比如 IBE(Identity Based Encryption)是基於一個極強中心(知道所有人密鑰)假設下發展的(今天講到一個沒有這種假設的 IBE,有意思)。那好的應用是什麼呢?有位丹麥密碼學博士出來說其實你說區塊鏈不好,但是國家做的也不好,現在丹麥政府給公民發的密匙自己都有一份備份,就沒有不可抵賴性了。禮失求諸野,政府不好好用密碼學,民間先做區塊鏈有什麼錯呢?

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