12月7日~8日，由中國科學院學部主辦、中國信息通信研究院等單位聯合支持的“區塊鏈技術與應用”科學與技術前沿論壇在深圳舉辦。中國科學院信息技術科學部鄭志明院士、數學物理學部王小云院士等四位院士發表主題演講，同時還有300餘名來自政府和企業界的代表出席會議，圍繞區塊鏈與數字身份、監管科技、金融應用等話題展開討論。
中國科學院院士、國際密碼協會會士王小云在題爲“Hash函數與區塊鏈技術”的開幕報告中爲大家介紹了區塊鏈的起源——密碼學，內容涵蓋了密碼學的重要性、密碼學中的哈希函數、以及區塊鏈技術運用到的密碼學原理和區塊鏈的應用領域。 王院士對我國的密碼學充滿信心，“在密碼協議方面，我們國家和其他國家都是處在同一個起跑線上”，同時她也指出了我國密碼學未來的發展方向，“哪個國家先制定標準，就掌握了先機。我國亟需搶先制定物聯網、車聯網、區塊鏈、國產操作系統等密碼協議標準與技術規範。”
以下爲演講全文（InfoQ在不改變原意的基礎上略有刪減，經主辦方審覈）：
我今天的報告是從密碼技術的角度來介紹一下區塊鏈技術，從底層技術層面介紹一下區塊鏈的密碼含義在哪裏。
密碼學的重要性
首先介紹一下密碼學的重要性，對區塊鏈技術發表一點個人感想，區塊鏈技術出來以後，從我們個人的觀望到投資者的熱情，到今天我們考慮它的技術創新，推動我們產業發展，這個過程有幾年的時間。大家都知道，最近密碼法已經出臺了，密碼是保障網絡與信息安全的核心技術和基礎支撐，所有的關鍵問題都是數學問題，這是毫無疑問的。密碼領域比較特別，我對密碼領域的理解就是基礎數學、應用數學和技術應用是三個合爲一體的、無法分開的。
我們每一個技術的突破都用了大量的基礎數據的研究方法和工具，突破以後，基本上行業遍地都用。大家看一下我們的計算機通信系統，我們互聯網系統的主體系統的安全性都是用密碼系統保證的，所以密碼技術是通信系統和基礎設施融合在一起的，二者是分不開的。
在80年代初期，美國微軟和IBM的密碼團隊是非常傑出的融合發展模式，我非常高興，今天我們也到了融合發展的階段。
今天我們所有的網絡，包含計算機、手機、衛星、物聯網，特別是物聯網，應該是一個國家能夠發展好新一代信息技術非常重要的環節，也是讓密碼技術提到更高水平的環節。另外還有大數據、雲計算等，現在我們的數據都上雲了，但安全是怎樣的，我想大家都比較清楚。
密碼技術爲什麼這麼重要？因爲整個互聯網和各種網絡，信息從產生到處理到傳輸，需要四個安全屬性：機密性，就是加密算；可認證性和不可抵賴性，這是數字簽名算法；完整性，就是防數據篡改的Hash函數。Hash函數是區塊鏈的起源性技術，也是密碼學的基本工具。爲什麼說是一個基本工具，我舉個例子，我們的電子簽名對一個數據庫進行簽名，花100個小時簽名才結束，首先是慢，而且不安全。那大家就會問：數字簽名有什麼用呢？這麼慢、又不安全，怎麼辦？解決辦法就是Hash函數，Hash函數對一個文件提煉出指紋就行了，它就可以把100個小時縮短成1個小時。提速100倍，並且還是安全的，這就是區塊鏈技術，所以大家不要把區塊鏈技術想象得非常神祕。
Hash函數的電子簽名技術就是標準的區塊鏈技術，它是高效而安全的，它的一個基本工具，今天的交易信息也可以達到這個效果，它是高效處理的，我們一秒鐘可以10G左右的處理速度；同時又是安全的，可以防數據篡改；當然我們同步的還有好多分佈式系統，還有好多其它跟計算機系統融合在一起的發展模式。
密碼學的發展
密碼學的發展有兩大方向：第一個方向是ENIGMA，1932年是數學方法，1939年是破譯機，導致西歐戰場提前兩到三年結束，1949年Shannon提出數碼學的圖像。對於ENIGMA密碼，如果算法公開了，就意味着這個算法破解了，最早的密碼破解就是情報人員拿到了圖紙。所以在算法公開的情況下不能破解密鑰，這是數學難題的概念，雖然沒有提出來，但數學難題的概念已經隱含了。
到了1973年~1976年，美國國家安全局形成了較爲系統的對稱密碼理論體系，他們宣佈即使算法公開，密碼也很難破解。
到1997年AES、DES是56次計算，大家我們我們的太空是57次計算，可以知道它的破解是高效的。而到了比特幣，我們挖12.5個比特幣需要270次計算，遠比單次破解的難度難，但是大家知道，10分鐘我們就能得到12.5個比特幣，這是計算能力的提高對密碼學的影響。AES 128個比特幣，就意味着如果我們不用上全球的計算資源，不花費上千萬億年，就做不了，這是新一代密碼破解的安全難度。
對數學發展的研究最終發展到了密碼分析的自動化，再進一步就是人工智能的介入，所以這個領域，所有的密碼分析都可以轉化爲商用密碼的特徵。密碼學出來以後，一定要發展特別的體系，你的算法是否安全、系統是否安全，系統是否有漏洞，我們只能用自動化學習的方法來進行商用密碼的特徵，這個領域我相信我們國家未來三到五年可以發展起來。
還有一個領域是公鑰密碼學的發展。計算機網絡是一到多的，互聯網時代可能一天會有一萬個人進行安全通信，一萬個人的密鑰要生成，現在密碼學一秒鐘可以同時跟很多人建立安全頻道，跟每個人都可以修出一個安全的密鑰通道，攻擊者可以加入安全通信，但它拿不到我們的密鑰，我可以給對方生成共同的加密密鑰，這就是一到多的安全通信。這個領域是對數問題、計算速率、算法速率的問題、代數幾何的問題，所以它涉及到很多領域的數學難題，而且全是最難的數學問題。我們在分析算法安全性的時候，需要跟其它的數學領域結合，所以密碼學是一個多學科交叉的領域。密碼應用推動了多個基礎數學問題研究取得突破，極大地推動密碼產業的高速發展，在基礎數學的領域，好多數學難題一千多年發展不起來，但是密碼應用使這些數學問題得到了很好的研究，並且作出了一些成果。
密碼通信協議
密碼算法設計出來以後，可以做到每個算法是安全的，但無法用單一的算法保證一個系統，所以所有的計算機網絡通信系統需要涵蓋多算法，大多數都有四個安全屬性，也就是需要三種密碼算法。我們要建立一個傳輸層的安全通信協議，就是SSL、TLS協議，TLS是SSL的升級版。
算法安全、協議安全、實現安全才能保證整個系統是安全的，實現不安全會導致非常可怕的攻擊。整個密碼領域，從算法的研究到協議的設計，到協議的運營都需要培養高水平的科技人才。
手機通信行業標準推出以後，不管是算法還是協議其實都有很多漏洞，各種攻擊方法都出現了，用了相當於沒用，其實都不安全。到了3GPP（3rd,Generation Partnership Project），就是支持3G、4G、5G安全通信。不管是3G、4G、5G，只有公開拿出來讓大家研究的纔是安全的；藏着的，到目前爲止，事實證明沒有一個是安全的。所以大家一定要注意，如果你認爲你的協議是安全的，你不妨拿出來讓大家公開分析，有漏洞不要緊，因爲現在密碼設計的能力非常強，很短時間就可以把漏洞補上，逐漸變得安全。怕的就是大家說安全，又不公開，那問題比較嚴重，如果內部的人知道，內部的人可以做一定的攻擊。
目前我們國家急需搶先制訂物聯網、車聯網、區塊鏈、國產操作系統等密碼協議標準與技術規範。實事求是地講，中國在這些領域跟任何一個國家都站在同一個起跑線上，我不認爲其它國家比我們國家更先進。但是如果誰搶先在這些領域制定出密碼算法的標準與協議，就是協議的標準，肯定相對來講還是比較領先的。
區塊鏈技術起源
接下來我想講講密碼Hash函數，就是區塊鏈的起源性技術。爲什麼要有Hash函數的概念？1953年，IBM在一次歷史性討論中提出，我們對數據庫的文件進行檢索的時候，如果每個文件帶一個電子指紋，相當於人的指紋一樣，搜索的時候搜索指紋就可以搜索到文件了。1981年，爲避免電子簽名標準RSA等存在僞造攻擊，由Davis和Price提出了密碼Hash函數的概念，就是爲了防止數據篡改。如果數據被篡改了，電子指紋一定會發生變化，就可以發現數據篡改問題，保證電子簽名是安全的。我們對一份文件進行簽名，只要對它的指紋進行簽名就可以。我們的指紋有多長呢，128、160、192、256、384或512比特。我們剛纔說的，對一個數據庫簽名需要100個小時，現在一個小時就簽完了，還安全，何樂而不爲。這是值得推廣的技術，比如可以放在交易後臺的管理上，高效且安全。
區塊鏈主要是實現防數據篡改的功能。我們所有的密碼系統都是區塊鏈技術，我們現在的Blockchain，最早是Hash函數迭代過程中的一個專業術語，它是從Hash函數提出來就有的概念，這其實是一個老概念了。
當前新一代的Hash函數ISO、IEC標準，包括美國設計的的SHA-2，SHA-3，我們國家的SM3。目前我們國家的區塊鏈技術就是SM3，國產化的區塊鏈已經使用了SHA-3，因爲這是唯一的標準，目前還沒有其它的標準產生。
從1979年密碼學家Ralph Merkle提出Merkle-Damgard結構，到2009年中本聰提出比特幣，區塊鏈已經經過了30年的發展，從最早的密碼學結構逐漸成熟，應用從金融領域逐漸擴展到供應鏈金融、供應鏈溯源等多個領域，解決了多個行業痛點，爲我國加速普惠金融、加強供應鏈防僞溯源提供了新動力。