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2018-06-01網路安全技術 與比特幣
582 期
Author 作者
賴昭正／前清大化學系教授、系主任、所長；合創 《科學月刊》。
去（2017）年的世界一大新聞是： 比特幣（bitcoin）從年初的不到美 金 1000 元，在 12 月初暴跳到幾乎 美金20000 元，最後以16500 元左 右收盤！這一沒有任何政府做後盾的貨幣，如雲霄飛車的升降，實在很難令人相信人類的經濟活動是理性的 （《科學月刊》2014 年 5 月號）。 雖曾看過些比特幣文章，但除了一些名詞外，可以說什麼都沒學到；難道真有什麼特別的技術讓它值這麼多錢嗎？此一新聞突然讓筆者再次對比特幣感到興趣。作為一位喜好科普的科學家，當然心裡癢癢的，也想寫一篇比較深入點的技術性比特幣文章。底 下便是筆者猛K相關文獻後的心得報導，希望在這裡與讀者分享。
密碼學
資訊在網路上的傳送，最重要的當然是需要能保密。所以我們在這裡先談一談網路上的保密是如何達成的。保密當然並不是網路出現後才有的—— 早在公元前2000年就有保 密的記載；二次世界大戰之聯軍所以能夠打敗德國，事實上可能還得歸功於解碼的成功：使得聯軍對德軍的一切行動瞭若指掌。
保密是透過一定的規則將原來的資料改成無法理解的文字組合，在密碼學裡我們稱此一過程為「加密（碼） （encryption）」。例如：
I Love Science
透過「加密函數」變成
J3Mpwd5Tdjdodf
要想得回原來的信息，我們當然需要知道加碼規則才能「解（密）碼 （decryption）」。全世界有上億人口使用網路，因此每個團體都使用自己的密碼規則是不實際的。通用的「密碼函數」只有數種，因此除了加密外，還需加鎖。雖然你知道我所使用的加密規則，但沒有我特別製造的鑰匙，你還是無法打開我加密後的資料。
如果用來開鎖的鑰匙與加鎖的鑰匙相同， 我們稱之為「 對稱加密 （symmetric encryption）」， 其鑰匙稱為「（對稱）鑰匙」； 如果不一樣， 則稱之為「不對稱加密（asymmetric encryption）」：自己保有的鑰匙稱為「私鑰（private key）」，發給大家的鑰匙則稱為「公鑰（public key）」。「私鑰」與「公鑰」是成對的：用「私鑰」鎖住的東西只能用其相對之「公鑰」來開。反之亦然：用「公鑰」鎖住的東西只能用其相對之「私鑰」來開。
從上面的闡釋看來，加密及加鎖好像是先後使用的兩碼事；但事實上它們大部分都是同時使用上的：
（資料 + 鑰匙）→
加密軟體→diwlae;ajp2$
（diwlae;ajp2$ +鑰匙）→
解密碼軟體→資料
網路保密傳送
我們現在就用一個實際的例子來說明它們的使用方法：你在臺灣銀行有戶頭，想到臺灣銀行網頁轉一些錢到另外一個銀行的戶頭。當你上臺灣銀行網頁時，第一個注意到的應是網頁前 的「https:」：與一般網頁前之「http:」 比，多的 s是告訴你這是安全網站，一切資訊來往均需加密碼及加鎖保護。
在經過一番「握手」談如何交換資訊後，臺灣銀行網頁就將它的「公鑰」寄給你，要你用同意後之加碼規則及它的公鑰、將你的電腦軟體製造之「對稱鑰匙」及其它資料加密及加鎖寄給它：此後你們的資訊來往就全使用這把「對稱鑰匙」來加密及加鎖（圖一）。
讀者可以自己分析一下：在上述的資訊交換中，萬一有人偷偷攔劫了，他會因為缺少正確的鑰匙，沒法得到任何保密過的資訊！……【更多內容請閱讀科學月刊第582期】