數字安全：加密技術如何保護您的資產和網路資料

當你在加密貨幣中收到付款、出售NFT或登入你的銀行時，你可能不會去思考到底是什麼在守護你的資金。但在幕後運作著一門強大的科學——什麼是密碼學以及它如何保障數位世界的安全。從保護你在訊息應用中的隱私，到確保區塊鏈的完整性，密碼學已成為現代生活中不可或缺的元素。

基本原則：為何密碼學如此重要

密碼學不僅僅是訊息的編碼。它是一門完整的科學，解決四個主要任務：

保密性意味著只有你和收件人能讀取訊息。當你在封閉的聊天室中傳訊時，沒有第三方能存取內容。

資料完整性保證資訊在傳輸過程中未被更改。如果有人試圖攔截並修改你的轉帳——系統會偵測出來。

認證確認訊息確實來自聲稱的發送者。這在簽署智能合約時尤為重要。

不可否認性表示發送者日後無法否認已發送的操作。在區塊鏈中，這確保交易具有法律效力。

密碼學在我們世界中的位置幾乎無形，但卻無處不在：從瀏覽器中的HTTPS鎖到保護你的錢包的演算法。

你每天遇到的密碼學

HTTPS與安全網站——當你看到鎖的圖示時，代表你與伺服器之間的所有通訊都經由TLS/SSL協議加密。你的登入資訊、信用卡資料、搜尋內容——全部受到保護。

端對端加密的訊息應用——Signal、WhatsApp等確保即使是運營公司也無法讀取你的訊息。每則訊息在裝置端加密後才送出。

銀行卡與支付——卡片上的晶片包含密碼學金鑰，用於驗證交易。這能防止克隆與詐騙。

Wi-Fi與家庭網路——WPA2/WPA3標準利用密碼學加密，保護你的無線網路不被未授權存取。

電子簽章——當你線上簽署合約或向政府提交報告，都是用你的私鑰完成，證明你的身份。

加密資產與區塊鏈——錢包地址、私鑰、交易簽名，皆建立在密碼學之上。它讓你能在沒有中介的情況下掌控資產。

密碼學的發展史：從斯巴達到Enigma

密碼學的歷史講述著人類對秘密的追求。在古希臘斯巴達，曾用一種叫做skytale的裝置——一根圓棒，纏繞著羊皮紙。訊息沿著圓棒寫成，解讀時只需將羊皮紙纏繞回同樣直徑的棒上，即可讀出原文。

凱薩密碼，以羅馬將軍凱薩命名，操作較為簡單：每個字母向後移幾個位置。破解也很容易，只需嘗試所有可能的偏移量。

16世紀出現了Vigenère密碼，利用關鍵字控制每一步的偏移，被譽為“不可破解的密碼”。

第二次世界大戰成為轉折點。德國的Enigma機器，使用轉子系統產生複雜的多表代換密碼，每個字母都在變化。盟軍，尤其是英國的數學家Alan Turing，破解了Enigma，這被認為是戰爭中的重大突破。

電腦時代革新了密碼學。1976年，Diffie與Hellman提出了非對稱密碼學的概念——公開與私有金鑰。隨後，RSA演算法被開發出來，至今仍廣泛使用。

兩大密碼學類型：保護你的核心技術

對稱密碼學——就像普通鎖一樣。用一個秘密金鑰來加密與解密資料。優點：速度快，適合大量資料。缺點：如何安全傳送金鑰？

範例：AES (高級加密標準)——現代全球標準，DES與3DES——較舊標準，俄羅斯的GOST R 34.12-2015 (GOST-Kuznechik與Magma)。

非對稱密碼學——像郵箱一樣。公開金鑰可被所有人知道（就像郵箱地址），但只有擁有私鑰的人才能解密存放在裡面的訊息。優點：解決金鑰交換問題，支持數位簽章。缺點：比對稱密碼慢。

範例：RSA、ECC (橢圓曲線密碼學)——在區塊鏈中很受歡迎，因為用較短的金鑰就能達到相同的安全性。

實務上，它們常常結合使用：非對稱用於安全交換對稱金鑰，然後用該金鑰加密所有資料。這就是你的HTTPS連線的運作方式。

密碼學的哈希：你的資料“數位指紋”

哈希函數就像資料的指紋。它將任何檔案或文字轉換成固定長度的字串。特點：即使微小變動，也會產生完全不同的哈希值。

哈希的特性：

單向性——可以從資料產生哈希，但無法由哈希反推資料。

確定性——相同輸入一定產生相同的哈希。

雪崩效應——資料中一個字母的改變，會讓哈希值大幅改變。

**應用於加密貨幣：**錢包地址由公鑰經哈希產生，區塊鏈鏈接區塊用哈希值，密碼存儲為哈希而非明文。

常用算法：**SHA-256 (Bitcoin使用)、SHA-512、新標準SHA-3**、俄羅斯的GOST R 34.11-2012 (“Стрибог”)。

數位簽章：證明是你做的

電子簽章利用非對稱密碼學來證明身份。流程如下：

1. 對文件做哈希
2. 用你的私鑰加密該哈希（即簽章）
3. 傳送文件與簽章
4. 收件人用你的公鑰解密簽章，得到哈希
5. 比較解密後的哈希與自己計算的哈希，一致則簽章有效

應用範圍：

• 政府與法院的授權文件
• 與合作夥伴的電子文件流通
• 電子招標系統登記
• 區塊鏈交易

俄羅斯系統與標準中的密碼學

俄羅斯擁有強大的密碼學傳統。GOST (國家標準)是必備的安全措施，常用於國家資訊保護。

主要俄羅斯標準：

GOST R 34.12-2015——對稱分組加密，使用“Кузнечик” (128位)與“Magma” (64位)。

GOST R 34.10-2012——橢圓曲線數位簽章。

GOST R 34.11-2012——哈希算法“Стрибог”，長度256或512位。

規範：
俄羅斯聯邦安全局（FSB）授權開發密碼工具，批准標準。FSTEC管理技術資訊的安全。公司如CryptoPro開發符合標準的密碼解決方案。

密碼學的未來：量子電腦與威脅

強大的量子電腦對現有密碼學構成嚴重威脅。Shor演算法能在量子電腦上快速破解RSA與ECC。

科學的應對：
後量子密碼學 (PQC)——研發抗量子攻擊的新演算法。NIST正推動標準化競賽，基於格子、碼、哈希等更複雜的數學問題。

量子密碼學——利用量子力學原理來保護金鑰。量子密鑰分發 (QKD)，讓雙方建立共用密鑰，任何攔截都會被發現。QKD已在試點項目中實現。

密碼學與企業資訊安全

企業從新創到巨頭，都依賴密碼保護。

資料保護——加密資料庫、檔案、敏感文件。符合GDPR與國家資訊法規。

安全通訊——VPN遠端存取、加密企業郵件與即時通訊。

電子文件流通 (EDO)——數位簽章使文件具有法律效力。

存取管理——Token、智慧卡與密碼金鑰控制存取權。

支付系統與加密貨幣——支付安全與交易依賴密碼協議。選擇平台時，務必確認其採用先進的密碼標準。

密碼學職涯與資訊安全

需求持續成長。熱門職位包括：

密碼學研究員——開發新演算法與協議，進行密碼分析。需深厚數學背景 (數論、代數、概率)。

密碼分析師——找出密碼漏洞，保護系統或在情報機構工作。

資訊安全工程師——實作密碼方案：設定VPN、PKI、加密系統、金鑰管理。

安全軟體工程師——懂密碼學，能正確運用密碼函式庫。

滲透測試工程師——找出系統漏洞，包括密碼使用不當。

**核心技能：**數學、演算法與協議理解、程式設計 (Python、C++、Java)、網路技術、作業系統、分析思維、持續學習。

**學習途徑：**MIT、斯坦福、ETH Zürich等頂尖大學提供相關課程。線上平台有從入門到高階的課程。CryptoHack、CTF比賽提供實戰練習。推薦書籍：Singham與Schneier的作品。

前景： 密碼專家薪資具競爭力，可在頂尖企業、政府或研究中心工作。這是一個智力挑戰豐富、發展潛力巨大的領域。

常見問題：重點提醒

遇到密碼學錯誤該怎麼辦？
若在電子簽章或密碼設備出現問題：重啟程式、檢查證書有效期限、更新密碼軟體與作業系統、依照指引調整設定、換用其他瀏覽器、查閱文件或聯絡技術支援。

密碼模組是什麼？
硬體或軟體元件，用於執行密碼操作：加密、解密、產生金鑰、計算哈希、簽章與驗證。

如何開始學習密碼學？
從歷史上的凱薩、Vigenère密碼入手。解題網站練習。閱讀入門書籍。學習數學——是基礎。自己實作簡單的加密方法。參加免費線上課程。

總結

密碼學不僅是公式與演算法，更是讓我們在數位世界中彼此信任的技術。它守護你的私訊、金融交易、數位資產與國家系統。從古老的密碼到區塊鏈，它的演進反映出人類對安全與隱私的追求。

理解密碼學的基礎，已成為不僅是安全專家，甚至每個網路用戶的必備技能。隨著網路威脅與量子科技的發展，密碼學將持續演進，帶來新的解決方案來保障我們的安全。

請重視你的數位安全：使用強密碼、啟用雙重驗證、只信任可信平台、並隨時檢查網站的SSL證書。密碼學是你在數位世界中守護安全的盟友。