王小云:密码学家的人生密码

干掉“坏比特”让王小云一鸣惊人的是她独创的“比特进位”破解思想。
比特是二进制中最小的信息单位。在破解MD5和SHA-1的过程中,任何一步出现错误的比特,都会引起“雪崩”,导致前功尽弃。王小云把引起雪崩难以控制的比特称为“坏比特”。她的“比特进位”思想就是,在每次出错时,产生一个“杀手比特”将“坏比特”消灭掉,从而使系统认为输入的是正确信息。这样,不同数据最终仍能产生相同的Hash,进而达到伪造“电子签名”的目的,其运算效率大大超过了此前专家们的设想。
1997年春季的一天,王小云兴奋得彻夜未眠地连续演算了两天两夜。她用 “比特进位”方法,终于成功破解SHA-0(SHA-1的基础)。

演算完,她美美地睡了一觉。她知道,破解其他一些如RIPEMD等重要算法只是时间问题了。对于MD5, SHA-1的安全性评估也极为重要。
2004年8月17日,在美国加州圣芭芭拉召开的国际密码学会议上,通常大会发言人的发言时间限定在两三分钟,大会主席、国际顶级密码学家休斯却破例给了王小云15分钟。王小云宣读了她主持的山东大学研究团队的成果,囊括了对MD5、HAVAL-128、MD4和RIPEMD四个著名Hash算法的破解结果。使用她的方法,普通计算机仅运算一个多小时,就破解了MD5。当她讲到第三个破解结果时,报告还未结束,会场上已是掌声雷动,部分学者激动得站起来鼓掌致敬。王小云说:“我当时的感觉,真像是获得了奥运金牌的冠军,由衷感到作为一名中国人的自豪。

”国际著名新禧安全公司PGD的负责人齐默曼笑着对她说:“就凭这一成果,你可以在美国任何一所大学获得职位。”
2005年2月,王小云又成功破译SHA-1。美国《新科学家》杂志打出了耸人听闻的标题《崩溃!密码学的危机》。《华盛顿时报》则报道称,王小云小组开发的新解码技术,将可能有效地“攻陷”SHA-1所构筑成的保安系统,进入美国政府重要的部门,例如五角大楼及情报机关。
但王小云并不是黑客。她说:“密码分析科学家和黑客不同。黑客是盗取密码保护的信息以获取利益,而密码分析家从事的是基础理论研究,是为了评估密码算法的安全性,找到其漏洞,以设计出更安全的密码算法。

”她表示,目前,SHA-1还处于理论破译阶段,实际运用中Hash函数算法通常与其他密码技术混合使用,伪造有意义的电子签名需要更尖端的技术,一般“黑客”还达不到掌握这种技术的水平。
不过,两种核心算法的攻破,确实引起了国际密码学界的“地震”,推动了新一轮“革命”。2008年,美国标准技术局宣布,MD5算法已不安全,将全面停止使用;计划在2010年改用较先进的SHA-224等密码系统,并于2016年前设计出更新、更安全的密码算法,以全面取代基于SHA-1的密码系统。微软、SUN和Atmel等知名公司,也在积极商讨应对之策。
行不通时换条路
王小云一举成名了。

全世界密码学家都乐于和她交流,推崇她,尊敬她;一些国家政府和知名公司不时向她咨询某些密码算法的安全性;在国内外的一些重要学术会议和科学家颁奖仪式上,她总是其中为数不多的女性。2005年6月,在图灵奖获得者、国际计算机理论大师姚期智先生的邀请下,王小云受聘为清华大学高等研究中心“杨振宁讲座教授”。
环境不同了,学术地位不同了,但对于王小云来说,在今天北京的办公室中和十多年前济南那张小书桌前,工作并没有太大区别。做自己喜欢的事,享受过程,是她破解人生难题的“密码”。当她专注于某个问题时她仍然会“完全地陷在其中,好久都不出来”,有时就连丈夫跟她说话也听不见。
有人曾评价王小云:“她有一种直觉,能从成千上万的可能性中挑出最好的路径。

”王小云觉得,这种直觉也许源于长期的理论学习和训练,更源于对研究发自内心的喜欢。因为喜欢,才会全身心投入;因为喜欢,所以不必过分为结果忧心,而享受过程。她说在破解Hash函数的过程中,从未感到辛苦。“虽然也经常发现走错了路,但是不必气馁。行不通时,就换个思路,换条路走。如果暂时找不到方向,就暂且把它放下,做点别的事。”她最常用的休息方式是做家务或看看窗外的风景。“往往在做别的事时,新的方向就突然出现在眼前了。”
近两年,王小云一方面继续研究SHA-1,另一方面,致力于培养出更多的 “可以和世界上最顶尖的密码学家对话的学生”。

她说:“一个人的研究时间太有限,也就几十年。培养出更多优秀的学生,才可以不断地延续下去,使中国密码学始终走在世界前列。”
2005年,王小云的爱人刘瑞田在美国加州大学做完访问学者后,也受聘来到清华大学,在医学院任教。他们在北京安了家。现在,他们的女儿在清华附中念书,成绩在班级名列前茅。王小云和丈夫会尽量推掉不重要的会议或活动,每天午饭和晚饭都回家吃,谁先到家谁做饭。
2009年中国科学院院士增选,王小云以明显优势的综合评分进入候选名单。这是她第二次有机会成为院士候选人,这次却在第一轮即被淘汰出局,让不少人感到意外。
“无所谓了,评不评上都是一样地做工作。”王小云淡淡地说。
“你不觉得烦恼吗?”
王小云爽朗地笑了:“烦恼都是自己想出来的。”