生活中的『密碼風(fēng)云』-視野
不知你是否看過一部名為《竊聽風(fēng)云》的電影？它似乎預(yù)言了個人通信安全危機(jī)的悄悄降臨。
2009年底，德國計算機(jī)專家諾爾博士正式宣布破解了GSM制式手機(jī)的通信密碼A5/1，并公開了破解方式。如今，你甚至不需要任何一件電影中那般專業(yè)的器材，而只需要下載一個軟件，再購買一臺濾波器，就可以輕易竊聽到身邊GSM制式手機(jī)的通話。
這樣“聳人聽聞”的開場白一定讓你感到不安，不過可能更讓你感到無奈的是：GSM在通信中使用的密鑰其實早已經(jīng)被解開了，對于業(yè)界來說，這早已不是一個新聞?？赡苣愕耐ㄔ捲谀悴唤?jīng)意之間早就被人竊聽。而且，受到波及的不只是手機(jī)通話，不久前爆出的MSN聊天監(jiān)聽門就曾使全世界的網(wǎng)絡(luò)用戶人心惶惶：只要安裝一個軟件，就可以監(jiān)聽到整個網(wǎng)段所有用MSN聯(lián)系的內(nèi)容；你平時瀏覽的網(wǎng)站、寫的電郵、甚至網(wǎng)上購買的商品的信息，都會以明文的方式在他人眼皮底下流過。在不安全的信息傳輸過程中，你的個人信息會被人窺視得一清二楚。
對稱密鑰與不對稱密鑰
說到密碼破解技術(shù)，我們首先要明白密碼的含義。在當(dāng)代社會，數(shù)字通信技術(shù)被廣泛應(yīng)用，而有數(shù)字通信的地方，就有密碼技術(shù)。個人隱私、商業(yè)機(jī)密和國家安全都建立在高度發(fā)達(dá)的密碼技術(shù)之上。簡單地說，密碼技術(shù)是將可理解的信息變換為一般人不可識別的信息，同時又可復(fù)原原信息的技術(shù)。
一個沒有學(xué)過莫爾斯電碼的人聽到“滴答”聲只會覺得是噪音，而懂得電碼的人則能從滴答聲中獲得信息量巨大的情報。電影《風(fēng)聲》中所描述的，就是利用莫爾斯電碼來傳遞暗殺命令的場景。而孩童時期的我們?yōu)榱嗣曰蟾改负屠蠋煟⒊鋈ヌ咔蛘f成“去補(bǔ)課”的行為，也同樣可以被認(rèn)為是一種密碼設(shè)定，事實上，這就是最簡單的加密。
明文信息變換為加密信息的過程稱為“編碼”或“加密”，復(fù)原密文的過程稱為“譯碼”或“解密”。而編碼和譯碼的關(guān)鍵就在于加密的方式，如同開鎖的鑰匙，稱為“密鑰”。
密碼的初衷是為了保護(hù)我們的隱私，但隨著破解手段的成熟，它倒可能反過來成為出賣你的罪魁禍?zhǔn)住６?zhàn)時，美軍正是因為破譯了日軍的電碼密鑰，才能在太平洋戰(zhàn)場上屢屢占得先機(jī)。雖然其最主要的原因是美軍打撈到了日軍的密碼本，進(jìn)而通過密碼本破解了電碼；但更深層的原因是加密與解密使用的是同樣的密鑰—這種收發(fā)密文雙方使用同樣密鑰的模式，稱為“對稱密鑰”。其缺點很明顯：一旦任何一方泄露了密鑰，加密信息就形同虛設(shè)。
“對稱密鑰”還有一點不安全，在于通信雙方無法鑒別對方身份。比如美軍在破解日軍密碼后，便可以偽裝成日軍部隊與本部及其他部隊通信而無法被發(fā)現(xiàn)。為了克服這一缺陷，專家們提出了“不對稱密鑰”。與對稱加密技術(shù)不同，不對稱加密技術(shù)在加密解密中使用兩種密鑰，一個稱為“公鑰”，另一個稱為“私鑰”。兩把密鑰互為補(bǔ)充，一個負(fù)責(zé)加密，另一個就負(fù)責(zé)解密。用公鑰加密的信息，只有用私鑰才能解密，反之亦然。而由于“私鑰”與“公鑰”具有方向性，所以可以很容易就確認(rèn)通信雙方的身份。
數(shù)字簽名
由于技術(shù)限制，在GSM制式最初的研發(fā)中并沒有采用不對稱密鑰，而是使用了對稱密鑰進(jìn)行鑒權(quán)（確認(rèn)身份）與通信。鑒權(quán)的加密方式由于SIM卡克隆技術(shù)與“黑手機(jī)”技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)形同虛設(shè)，其本身并不需要破解密鑰，只需要復(fù)制信息即可；只不過，盜用身份的技術(shù)其實并不用于竊聽，而主要用于盜竊話費。另外，技術(shù)專家也有相應(yīng)的防范措施。
而對通信的加密建立在兩個前提之上：首先，通信的加密方式是建立在鑒權(quán)基礎(chǔ)之上的；其次，通信與鑒權(quán)的加密方式是不同的。每次發(fā)起通話時，GSM網(wǎng)絡(luò)都會根據(jù)手機(jī)密鑰生成一個臨時的通信密鑰，而諾爾博士破解了這個生成臨時通信密鑰的變換程序，換句話說，從此，任何人都可以手拿“萬能鑰匙”打開GSM通信的大門。
為了防止這種手拿“萬能鑰匙”到處闖空門的做法，密碼專家在不對稱密鑰的基礎(chǔ)上提出了“數(shù)字簽名”，加入了數(shù)據(jù)驗證環(huán)節(jié)。數(shù)字簽名技術(shù)除了使得保密性更高、身份驗證更完備以外，用戶數(shù)據(jù)的完整性也得到了保障。這就杜絕了黑客在數(shù)據(jù)傳輸過程中雖無法破解加密，但能夠惡意篡改密文而導(dǎo)致譯碼失敗的情況。因此，數(shù)字簽名獲得了在法律上與簽字畫押同樣的效應(yīng)。而你在生活中可能早就接觸過這個名詞：在網(wǎng)上購物，或是在手機(jī)上安裝軟件時，都會跳出“數(shù)字簽名”的窗口要求你確認(rèn)。
偽造身份
但數(shù)字簽名也不完全是安全的。數(shù)字簽名檢驗信息完整性最常用的算法是MD5函數(shù)，這是20世紀(jì)90年代麻省理工學(xué)院開發(fā)出的一套校驗算法。無論數(shù)據(jù)的大小如何，MD5函數(shù)都能將其變換為一個唯一的固定長度的數(shù)值，如同一個人的指紋，具有獨特性。經(jīng)常下載軟件的人大概都知道，為了鑒別軟件是否曾被第三方更改，發(fā)布方都會提供一個MD5的校驗碼，哪怕對軟件進(jìn)行一個字節(jié)的改動，都會導(dǎo)致MD5校驗碼改變。
但在2005年的國際密碼年會上，來自中國山東大學(xué)的王小云教授提出了MD5算法的漏洞，并對其進(jìn)行了破譯。這一漏洞最直接的后果就是，兩份不同的文件可以得出同一個MD5校驗碼，而這時，數(shù)字簽名就失去了作用。在信息已經(jīng)被修改的情況下，身份是否能被確認(rèn)已經(jīng)不重要了—即便進(jìn)入了房間也毫無意義，因為你連房間都進(jìn)錯了。
更糟糕的是，由于MD5算法的廣泛使用，結(jié)合普通密鑰，它可以直接被用來作為“鑒權(quán)”的方式，而不必再用復(fù)雜的“數(shù)字簽名”中的特殊算法。當(dāng)你登錄郵箱輸入密碼時，系統(tǒng)后臺會使用MD5算法來校驗?zāi)爿斎氲拿艽a信息，但這并不是明文表示的；而當(dāng)你忘記密碼時，管理員會發(fā)給你一個隨機(jī)密碼，不過管理員自己卻看不到這個密碼，因為他只能看到MD5計算后的校驗值。GSM制式被破解的部分是密鑰，而王小云教授的算法不能看到信息的明文，但卻能偽造身份。設(shè)想一下，當(dāng)你認(rèn)為你在與最好的朋友聊天的時候，對方實際上卻是你不認(rèn)識的人，這有多可怕。
“絕對安全”并不存在
但并非所有黑客都能像王教授這樣，在算法的基礎(chǔ)層面上將整個密碼系統(tǒng)徹底動搖。更多的時候，他們的做法并不觸及密鑰，而是采用更經(jīng)濟(jì)、技術(shù)手段更低的方式來危害用戶安全,這才是絕大多數(shù)信息犯罪慣用的方式。這些黑客大多利用系統(tǒng)漏洞,采用字典破解法與窮舉破解法來獲得用戶的密碼,進(jìn)而獲得操作權(quán)限與有價值的信息來進(jìn)行犯罪。要預(yù)防這樣的手段,除了使用正版系統(tǒng)并第一時間升級外,還要注意自身的密碼保護(hù)。
歸根結(jié)底,由人所設(shè)計的密碼必然會被人所破解。在密碼學(xué)中,完全的安全稱為“無條件安全”,是指密文透露的明文信息不夠多,而導(dǎo)致無法從密文確定到唯一的明文。這就像是破譯古代文字,若是沒有一定的確定解讀方式,那么便可以有無數(shù)種解讀方法,只不過,這些解讀結(jié)果幾乎沒有意義。而密碼學(xué)家比較關(guān)心的是第二種安全—“計算安全”,這是指在一定的計算條件下,密碼在一定長的時間內(nèi)不能被破解。但隨著電腦技術(shù)的發(fā)展,計算速度已經(jīng)完全超出了人類的想象,A5/1密碼在問世之初,曾被證明使用一臺電腦得花上10萬年才能計算出密鑰,然而諾爾博士只用了80臺電腦在3個月內(nèi)就將其破譯了。
或許你會對諾爾博士或王小云教授這樣的密碼專家提出異議：為什么要去破解密鑰或算法？實際上,以GSM制式通信加密技術(shù)被破解為例,早在20世紀(jì)就有人破解了當(dāng)時GSM通信中較弱的A5/2算法,從而迫使各移動通信運營商使用了更強(qiáng)的A5/1算法；在這之后又有組織提出了未公開的破解方式,不過,這種新式的不公開破解方式讓GSMA（制定GSM標(biāo)準(zhǔn)的國際組織）及運營商無從下手,而正是諾爾博士的公開破解讓我們有了補(bǔ)救機(jī)會。王小云教授等專家提醒了我們：密碼使用中總有被忽視的環(huán)節(jié),正如同沒有絕對的盾一般,絕對的安全也是不存在的。
