40年前為公鑰加密法打下基礎 密碼學家獲圖靈獎百萬美元獎金

40年前為公鑰加密法打下基礎 密碼學家獲圖靈獎百萬美元獎金
圖靈當年為破解納粹德軍密碼而建造的機器(重建版本)。Photo Credit: Alessia Pierdomenico / REUTERS / 達志影像

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兩位密碼學家於40年前提出的通訊機制,為日後互聯網常用的加密通訊打下基礎。近日他們獲得被視為「諾貝爾電腦獎」的圖靈獎,以表揚其貢獻,然而尚有第三位發明人未有獲獎。

被視為電腦科學界諾貝爾獎、紀念現代電腦科學奠基者圖靈(Alan M. Turing)而設的圖靈獎,今年由兩名密碼學家迪菲(Bailey W. Diffie)及赫爾曼(Martin E. Hellman)獲得,兩人同時得到自2014年起由Google贊助的100萬美元獎金。迪菲曾任昇陽電腦(Sun Microsystems)安全主管,赫爾曼則是史丹福大學榮休教授。

網絡通訊的基礎

圖靈獎由計算機協會(Association for Computing Machinery)舉辦,協會主席胡夫(Alexander L. Wolf)讚揚兩人的洞見︰「現在媒體都在報導加密的議題,這被視為跟國家安全有關,影響政府及私人企業之間的關係,以及帶來數以十億美元計的研究、開發經費。1976年迪菲及赫爾曼想像,未來人們會透過電子網絡通訊,並且容易被竊聽、篡改通話內容。40年後的今天,我們可以看到他們的預測非常有先見之明。」

Google的科學家博達(Andrei Broder)表示︰「公鑰加密法是我們這個行業的基礎。要保護私密數據,我們必須依靠通訊協議來確認對方身份,以及通訊的可靠與保安。這些現時廣泛使用的通訊協議,均來自迪菲和赫爾曼首創的意念及方法。」

密碼學的新方向

迪菲及赫爾曼對密碼學最重要的貢獻,來自兩人1976年的論文〈密碼學的新方向〉(New Directions in Cryptography),文中描述了後來稱為「迪菲—赫爾曼密鑰交換」的機制,為加密通訊以至互聯網打下重要基礎,亦如論文標題所言為現代密碼學提供新方向。

在公鑰加密法出現前,所有加密法都是「對稱」的,即知道如何加密就能知道如何解密,所以傳信及收信雙方共用一套加密方法。問題在於實際應用上,雙方必須確保最初的通訊渠道安全、無人竊聽才能交換加密方法,否則無法讓訊息內容完全保密。

當時密碼學的一個難題是︰能不能在公開的通訊中安全地傳送加密訊息?

不用數學,一張圖了解公鑰加密法原理

公鑰加密法的重點,在於引入「公鑰」及「私鑰」的概念︰公鑰可以公開給外界,用作加密訊息,而私鑰則自己保管,用來解密訊息。這樣把加密及解密的過程分開,就不用再擔心通訊渠道不安全的問題。

如何安全地交換密鑰?

而「迪菲—赫爾曼密鑰交換」嚴格來說並非加密法,而是讓人能夠在不安全的通訊渠道中,安全交換共用密鑰的機制。正如公鑰加密法一樣,密鑰交換的技術細節需要用到一些數學,但基本原理不難明白。下圖以顏色作為比喻,解釋其運作原則。

Original Image Credit: A.J. Han Vinck, Public Domain

Original Image Credit: A.J. Han Vinck, Public Domain

讓我們請來密碼學中經常出現的Alice及Bob,他們希望得出一個兩人共享的秘密,用作加密通訊的密鑰,但他們只能夠公開交換訊息——因此其他人可能看到。那麼如何做到呢?

首先,他們指定一種共用顏色——上圖的黃色——給別人知道也沒有問題。然後兩人各自選定一種只有自己知道的秘密顏色,再各自跟共用的黃色混合。由於兩人選的顏色不同,混合後得出不同顏色,然後再公開交換。

在此,我們需要假設別人就算看到兩人交換的顏色,也難以找到其秘密顏色是甚麼——這是以顏色作比喻較不準確之處,實際上,迪菲和赫爾曼使用巧妙的數學去解決這問題。

交換顏色後,兩人可以把得到的顏色再混入自己的秘密顏色,得出的顏色就由共用顏色、Alice的秘密顏色以及Bob的秘密顏色混合而成,可作為他們的共享秘密。由於兩人的秘密顏色均沒有公開,因此外人在上述假設下無法得悉混合出來的最終顏色。

第三位發明人

〈密碼學的新方向〉中提到,赫爾曼的學生梅克爾(Ralph Merkle)早兩年的論文〈在不安全渠道中的安全通訊〉(Secure Communications over Insecure Channels)首先提出公鑰加密法的概念,赫爾曼亦認為其密鑰交換機制應稱為「梅克爾—迪菲—赫爾曼密鑰交換」,以反映梅克爾的貢獻。在1977年申請的密鑰交換機制專利書上,也列明梅克爾、迪菲及赫爾曼均是發明人。

今次獲獎以前,迪菲及赫爾曼亦曾聯同梅克爾,因為他們對公鑰加密法的貢獻而獲獎。包括1996年計算機協會的Paris Kanellakis理論與實踐獎,以及2010年電機電子工程師學會(IEEE)的Richard W. Hamming獎。

2010年三人獲獎時,赫爾曼曾表示「梅克爾值得跟我們獲得同等榮譽,對於他獲獎我非常高興」。然而今次梅克爾未能同時獲得圖靈獎,甚為可惜。


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BMW i智慧電能生活圈, 給你最便利與智慧的未來生活

BMW i智慧電能生活圈, 給你最便利與智慧的未來生活
Photo Credit: TNL Brand Studio

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「電動車」毫無疑問的成為當前汽車市場最夯的話題與名詞,無論豪華抑或平價汽車品牌皆推出代表各自電動世代的最新電動車款。身為全球豪華汽車品牌領導者BMW,如何再次於此嶄新的電動世代再次領先?【BMW i 智慧電能生活圈】,是BMW端出的秘密武器。

接軌嶄新的電動世代,BMW直接為用車者描繪最便利的生活願景,名為「BMW i智慧電能生活圈」,從用車者的使用情境思考,無論是家中、工作場域、外出旅途與目的地等,都是「BMW i智慧電能生活圈」中相當重要的電量補充站點,規劃的多種電量補充方式包含【BMW家用充電】、【BMW目的地充電】、【BMW i高速充電站】等,讓車主可以輕鬆擁抱BMW電動車所帶來的嶄新電動生活。

【BMW家用充電】

就像許多人使用手機的習慣,回到家開始充電,每次出門前都是滿滿的電力。將BMW Wallbox壁掛式交流充電座安裝於家中車庫或車位註一,車輛停妥後插上充電槍,人回到家中休息充電時車輛同時也在充電,還可利用智慧型手機應用程式(My BMW App)進行充電相關設定。隔日出門前車輛已經備滿電力,以iX xDrive50為例,代表每天出門都有最高630km續航里程註二供使用,可滿足絕大多數的用車里程需求。

【BMW目的地充電】

若前一天晚上忘了充電,或是有著不同於平常通勤的路程安排,也無需擔心,此時可充分利用目的地充電裝置來補充續航里程。早從2014年開始,BMW總代理汎德便在台灣建置超過百座的公用交流充電座,像是公用停車場、飯店、經銷商展示中心都有;不僅如此,2022年開始總代理汎德更啟動經銷商與外部場域合作建置目的地交流充電站,再加上現有的公用交流充電座,迄今全台已有超過兩千座BMW電動車可使用的交流電充電座,只要透過「My BMW App」或「BMW充電App」就可以查詢充電站點資訊,大幅增加外出時的用車便利與行程規劃彈性。

【BMW i高速充電站】

若有著長里程的旅程規劃,或是行程間需要快速的補充電力,此時就可以充分利用BMW i高速充電站來進行電力補充。2022年底前BMW規劃將在全台經銷商建置14座BMW i高速充電站,最大充電功率高達350kW。以iX xDrive50為例,最快6分鐘就可以補充100公里的續航里程,一點也不用擔心旅程因此中斷、壞了出遊興致。

要如何知道BMW i高速充電站的位置?只要透過車主專屬的「BMW充電App」就可以查詢完整的充電站資訊、掃描QR Code便可以快速啟動充電,並綁定信用卡付款。便利的數位化充電服務,清楚展現BMW積極開拓BMW i智慧電能生活圈的企圖心。

*BMW i 高速充電網官方資訊

超高速充電效能

除了三種不同的電能補充方式,車輛本身更需要擁有高速的充電能力。以當前BMW旗下最熱銷的iX豪華純電旗艦休旅車款而言,導入了第五代eDrive電能科技,以能量密度更高的新世代鋰電池模組,加上最高可達200kW的充電功率註三,最快10分鐘就可以補充150km續航里程註二,大幅縮減充電所需時間,便利性不言而喻。

BMW i智慧電能生活圈從實用性思考 有效破除里程焦慮

在電動車百家爭鳴之際,有別於其他品牌僅強調電動車本身技術,BMW不僅以先進科技作為基礎,更從用車者的角度與生活習慣思考,以三種電量補充方式再加上超高速的車輛充電效能,不論是在家中安裝交流充電座每天為車輛充電, 外出時的目的地充電, 以及長途旅行時藉由BMW i高速充電站在最短的時間內補充最多的電量,相信對於車主而言,大幅降低里程焦慮,取而代之的是更便利、更經濟的用車成本,當然,BMW招牌的駕馭樂趣,仍然在旗下電動車款上完美體現。

註一:需專人到府評估安裝可行性
註二:WLTP測試規範下所測得之數據
註三:BMW iX xDrive50車款。
註四: 詳細銷售辦法請洽BMW i指定授權經銷商


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