中国女教授破解国际通用密码算法 各国震惊 MD5、SHA-1等国际通用密码被破译,在国际密码学界引发强烈“地震”。

book3 2005-03-25 03:30:10







  腾讯新闻3月15日报道:中国专家破解美安全系统 可进入美情报机关网络

  随着电子商务的发展,网上银行、网上合同、电子签名等的应用越来越广泛,网络已经成为我们生活中不可或缺的一部分。电子商务在给我们的工作生活带来便捷的同时,也存在着安全隐患。一直在国际上广泛应用的两大密码算法MD5、SHA-1,近期宣布被一名中国密码专家破解。这一消息在国际社会尤其是国际密码学领域引起极大反响,同时也再次敲响了电子商务安全的警钟。


  从密码分析上找出这两大国际通用密码漏洞的是一位土生土长的中国专家——山东大学信息安全所所长王小云。


  新闻世界密码大厦轰然倒塌


  40岁的王小云,毕业于山东大学数学系,师从于著名数学家潘承洞、于秀源教授,是一位外表普通却充满自信的中国女性。


  在去年8月之前,国际密码学界对王小云这个名字并不熟悉。2004年8月,在美国加州圣芭芭拉召开的国际密码大会上,并没有被安排发言的王小云教授拿着自己的研究成果找到会议主席,要求进行大会发言。就这样,王小云在国际会议上首次宣布了她及她的研究小组近年来的研究成果——对MD5、HAVAL-128、MD4和RIPEMD等四个著名密码算法的破译结果。


  在公布到第三个成果的时候,会场上已经是掌声四起,报告不得不一度中断。报告结束后,所有与会专家对她们的突出工作报以长时间的掌声。


  王小云的研究成果作为密码学领域的重大发现宣告了固若金汤的世界通行密码标准MD5大厦轰然倒塌,引发了密码学界的轩然大波。这次会议的总结报告这样写道:“我们该怎么办?MD5被重创了,它即将从应用中淘汰。SHA-1仍然活着,但也见到了它的末日。现在就得开始更换SHA-1了。”


  事实上,在MD5被王小云为代表的中国专家破译之后,世界密码学界仍然认为SHA-1是安全的。今年2月7日,美国国家标准技术研究院发表申明,SHA-1没有被攻破,并且没有足够的理由怀疑它会很快被攻破,开发人员在2010年前应该转向更为安全的SHA-256和SHA-512算法。而仅仅在一周之后,王小云就宣布了破译SHA-1的消息。


  因为SHA-1在美国等国家有更加广泛的应用,密码被破的消息一出,在国际社会的反响可谓石破天惊。换句话说,王小云的研究成果表明了从理论上讲电子签名可以伪造,必须及时添加限制条件,或者重新选用更为安全的密码标准,以保证电子商务的安全。


  最近国际密码学家Lenstra利用王小云提供的MD5碰撞,伪造了符合X.509标准的数字证书,这就说明了MD5的破译已经不仅仅是理论破译结果,而是可以导致实际的攻击,MD5的撤出迫在眉睫。王小云说,目前SHA-1在理论上已经被破译,离实际应用也为期不远。



  评论这几位研究人员太疯狂了


  MD5、SHA-1等国际通用密码被破译,在国际密码学界引发强烈“地震”。


  国际顶级密码学家Shamir评论道:“这是近几年密码学领域最美妙的结果,我相信这将会引起轩然大波,设计新的Hash函数算法极其重要。”


  MD5的设计者Rivest评论道,“SHA-1的破译令人吃惊”,“数字签名的安全性在降低,这再一次提醒需要替换算法”。


  美国国家标准技术研究院和几大知名公司也做出积极反应。


  希捷科技(Seagate Technology)的一位安全问题研究总监Mark Willet表示,“现在美国国家标准技术研究院可能需要将更新密码的日程提前。”


  此外,微软、SUN和Atmel等几家知名公司的专家也发表了他们的应对之策。一位美国律师协会顾问说:“中国的这几位研究人员太疯狂了。”


  幕后不可思议的女子解码团队


  让世界震惊的是,绝大多数密码专家认为固若金汤的两大密码算法,最终被一位中国女子带领的女子团队无情地击倒,而且这个过程看起来似乎并不是太难,SHA-1的破解只用了两个多月的时间,很多密码学界的专家认为“这听起来简直有些不可思议”。


  王小云1990年在山东大学师从著名数学家潘承洞教授攻读数论与密码学专业博士,在潘承洞、于秀源、展涛等多位名师的指导下,她成功将数论知识应用到密码学中,并从上世纪90年代末开始进行Hash函数的研究。


  王小云在成功之前一直默默无闻,同行评价她,从不急功近利,没有新思想新进展的论文她是绝对不主张发表的,平时对一些耽误研究工作时间的荣誉或应酬也没有热情。她不赞同大批量的阅读文献,主张抓住几篇经典的论文仔细研究,吃透论文思想,然后自己独立思考,寻找突破性的方法,迅速将自己的方法进行实验。她褪钦庋周而复始地在数字王国里进行着钻研?/P>


  参与破译密码SHA-1的研究小组是以王小云为首的一支3人女子团队,其中包括王小云的一名博士生于红波,另一位合作者是来自清华大学的一位女研究人员。“我的8名博士生里面有6个是女性,她们在密码学领域表现出不凡的才能。很多人觉得密码学是很玄妙的学问,而我们觉得它非常有趣。因为我们习惯于用数学方式思维,而一旦养成了这种思维方式,数字在我们眼中就变成了美妙的音符,我们的研究就象音乐创作一样有趣。”王小云说。(据新华社专稿)


  ■相关链接


  国际两大密码城堡


  MD5、SHA-1是当前国际通行的两大密码标准。据了解,MD5由国际著名密码学家图灵奖获得者兼公钥加密算法RSA的创始人Rivest设计,SHA-1是由美国专门制定密码算法的标准机构——美国国家标准技术研究院(NIST)与美国国家安全局(NSA)设计。


  两大算法是目前国际电子签名及许多其它密码应用领域的关键技术,广泛应用于金融、证券等电子商务领域。其中,SHA-1早在1994年便为美国政府采纳,目前是美国政府广泛应用的计算机密码系统。


  王小云介绍说,世界上由于没有两个完全相同的指纹,因此手印成为人们身份惟一和安全的标志。在网络安全协议中,使用Hash函数来处理电子签名,以便产生理论上独一无二的“指纹”,形成“数字手印”。按照理想安全要求,经过Hash函数产生的指纹,原始信息即使只改变一位,其产生的“指纹”也会截然不同。如果能找到Hash函数的碰撞,就意味着两个不同的文件可以产生相同的“指纹”,这样就可以伪造签名。


  王小云剪影


  综合新华社消息,整日埋头密码研究的王小云并不是记者想象中的“陈景润”式的学者,她穿戴得体,看起来稳重而又时尚,镜片后面的眼睛透露出坚定而又自信的目光。


  公布破解MD5报告前,王小云曾跟丈夫开玩笑说,“我作完这次报告后,你猜我的名字会不会出现在Google(著名搜索引擎)里?”果然,在她公布了破解MD5的报告后,国外的很多网站上有了关于王小云破解MD5的消息,Google里关于王小云的检索条也多达数千条。


  默默无闻的王小云一鸣惊人,山东大学信息安全实验室一夜之间成为让世界注目的科研机构。

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sing_along_river 2005-03-28
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我知道啊
我还准备考山东大学的研究生
结果看了看
实在有困难
就转了
MD5的全称是Message-digest Algorithm 5(信息-摘要算法),用于确保信息传输完整一致。在90年代初由MIT Laboratory for Computer Science和RSA Data Security Inc,的Ronald L. Rivest开发出来,经MD2、MD3和MD4发展而来。它的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密钥前被"压缩"成一种保密的格式(就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的大整数)。不管是MD2、MD4还是MD5,它们都需要获得一个随机长度的信息并产生一个128位的信息摘要。虽然这些算法的结构或多或少有些相似,但MD2的设计与MD4和MD5完全不同,那是因为MD2是为8位机器做过设计优化的,而MD4和MD5却是面向32位的电脑。这三个算法的描述和c语言源代码在Internet RFC 1321中有详细的描述(http://www.ietf.org/rfc/rfc1321.txt),这是一份最权威的文档,由Ronald L. Rivest在1992年8月向IETF提交。   MD5最广泛被用于各种软件的密码认证和钥匙识别上。通俗的讲就是人们讲的序列号,   Rivest在1989年开发出MD2算法。在这个算法中,首先对信息进行数据补位,使信息的字节长度是16的倍数。然后,以一个16位的检验和追加到信息末尾。并且根据这个新产生的信息计算出散列值。后来,Rogier和Chauvaud发现如果忽略了检验和将产生MD2冲突。MD2算法的加密后结果是唯一的--即没有重复。   为了加强算法的安全性,Rivest在1990年又开发出MD4算法。MD4算法同样需要填补信息以确保信息的字节长度加上448后能被512整除(信息字节长度mod 512 = 448)。然后,一个以64位二进制表示的信息的最初长度被添加进来。信息被处理成512位damg?rd/merkle迭代结构的区块,而且每个区块要通过三个不同步骤的处理。Den boer和Bosselaers以及其他人很快的发现了攻击MD4版本中第一步和第三步的漏洞。Dobbertin向大家演示了如何利用一部普通的个人电脑在几分钟内找到MD4完整版本中的冲突(这个冲突实际上是一种漏洞,它将导致对不同的内容进行加密却可能得到相同的加密后结果)。毫无疑问,MD4就此被淘汰掉了。   尽管MD4算法在安全上有个这么大的漏洞,但它对在其后才被开发出来的好几种信息安全加密算法的出现却有着不可忽视的引导作用。除了MD5以外,其中比较有名的还有sha-1、RIPEMD以及Haval等。   一年以后,即1991年,Rivest开发出技术上更为趋近成熟的md5算法。它在MD4的基础上增加了"安全-带子"(safety-belts)的概念。虽然MD5比MD4稍微慢一些,但却更为安全。这个算法很明显的由四个和MD4设计有少许不同的步骤组成。在MD5算法中,信息-摘要的大小和填充的必要条件与MD5完全相同。Den boer和Bosselaers曾发现MD5算法中的假冲突(pseudo-collisions),但除此之外就没有其他被发现的加密后结果了。   Van oorschot和Wiener曾经考虑过一个在散列中暴力搜寻冲突的函数(brute-force hash function),而且他们猜测一个被设计专门用来搜索MD5冲突的机器(这台机器在1994年的制造成本大约是一百万美元)可以平均每24天就找到一个冲突。但单从1991年到2001年这10年间,竟没有出现替代MD5算法的MD6或被叫做其他什么名字的新算法这一点,我们就可以看出这个瑕疵并没有太多的影响MD5的安全性。上面所有这些都不足以成为MD5的在实际应用中的问题。并且,由于MD5算法的使用不需要支付任何版权费用的,所以在一般的情况下(非绝密应用领域。但即便是应用在绝密领域内,MD5也不失为一种非常优秀的中间技术),MD5怎么都应该算得上是非常安全的了。   2004年8月17日的美国加州圣巴巴拉的国际密码会议(Crypto’2004)上,来自中国山东大学的王小云教授做了破译MD5、HAVAL-128、 MD4和RIPEMD算法的报告,公布了MD系列算法破解结果。宣告了固若金汤的世通行密码标准MD5的堡垒轰然倒塌,引发密码的轩然大波。   令世顶尖密码家想象不到的是,破解MD5之后,2005年2月,王小云教授破解了另一国际密码SHA-1。因为SHA-1在美国等国际社会有更加广泛的应用,密码被破的消息一出,在国际社会的反响可谓石破天惊。换句话说,王小云的研究成果表明了从理论上讲电子签名可以伪造,必须及时添加限制条件,或者重新选用更为安全的密码标准,以保证电子商务的安全。
面对Hash函数领域取得的重大研究进展,Crypto 2004 会议总主席StorageTek高级研究员Jim Hughes 17 日早晨表示,此消息太重要了,因此他已筹办该会成立24年来的首次网络广播(Webcast )。Hughes在会议上宣布:“会中将提出三份探讨杂凑碰撞(hash collisions )重要的研究报告。”其中一份是王小云等几位中国研究人员的研究发现。17日晚,王小云教授在会上把他们的研究成果做了宣读。这篇由王小云、冯登国、来学嘉、于红波四人共同完成的文章,囊括了对MD5、HAVAL-128、 MD4和RIPEMD四个著名HASH算法破译结果。在王小云教授仅公布到他们的第三个惊人成果的时候,会场上已经是掌声四起,报告不得不一度中断。报告结束后,所有与会专家对他们的突出工作报以长时的热烈掌声,有些学者甚至起立鼓掌以示他们的祝贺和敬佩。当人们掌声渐息,来学嘉教授又对文章进行了一点颇有趣味的补充说明。由于版本问题,作者在提交会议论文时使用的一组常数和先行标准不同;在会议发现这一问题之后,王小云教授立即改变了那个常数,在很短的时间内就完成了新的数据分析,这段有惊无险的小插曲倒更加证明了他们论文的信服力,攻击方法的有效性,反而凸显了研究工作的成功。   会议结束时,很多专家围拢到王小云教授身边,既有简短的探讨,又有由衷的祝贺,褒誉之词不绝。包含公钥密码的主要创始人R. L. Rivest和A. Shamir在内的世顶级的密码专家也上前表示他们的欣喜和祝贺。   国际密码专家对王小云教授等人的论文给予高度评价。   MD5的设计者,同时也是国际著名的公钥加密算法标准RSA的第一设计者R.Rivest在邮件中写道:“这些结果无疑给人非常深刻的印象,她应当得到我最热烈的祝贺,当然,我并不希望看到MD5就这样倒下,但人必须尊崇真理。”   Francois Grieu这样说:“王小云、冯登国、来学嘉和于红波的最新成果表明他们已经成功破译了MD4、MD5、HAVAL-128、RIPEMD-128。并且有望以更低的复杂度完成对SHA-0的攻击。一些初步的问题已经解决。他们赢得了非常热烈的掌声。”   另一位专家Greg Rose如此评价:“我刚刚听了Joux和王小云的报告,王所使用的技术能在任何初始值下用2^40次hash运算找出SHA-0的碰撞。她在报告中对四种HASH函数都给出了碰撞,她赢得了长时间的起立喝彩,(这在我印象中还是第一次)。…… 她是当今密码的巾帼英雄。……(王小云教授的工作)技术虽然没有公开,但结果是无庸质疑的,这种技术确实存在。…… 我坐在Ron Rivest前面,我听到他评论道:‘我们不得不做很多的重新思考了。’”

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