中國密碼學家王小云

●文/宋漢曉

本文主人公

2004年8月17日，在美國加州圣芭芭拉國際密碼學會議上，一位看上去柔弱普通的東方女子，面帶微笑，自信地走上講壇，向世界公布了她石破天驚的研究成果。熱烈的掌聲，無數次打斷她的報告。

她就是來自中國的王小云——全球最頂尖的密碼學家,破解了曾被國際密碼學界認為是絕對安全的MD5和SHA-1算法。

也許很多人會以為，一個整天與數字、公式、密碼打交道的女人，生活難免枯燥。事實上，王小云是個極富生活情趣的人。不僅是密碼奇才，也是一位好老師、好母親、好妻子……

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戴著金邊眼鏡，蓬松的短發,王小云穿著整潔合身的女式西服套裝,脖子上戴著翠綠的玉墜。盛名之下的她，目前仍然安安靜靜地做著她的研究，神態平和而樸實，目光睿智而自信。她說：“做研究是一件快樂的事,養花讓我工作時也心情愉悅。”

1966年8月，王小云出生在山東諸城的農村，故鄉天藍水清，她在大自然的滋養中快樂成長。天資聰穎的王小云，自幼熱愛勞動，喜歡思考數學問題，她和兩個姐姐、兩個弟弟的學習成績在家鄉小有名氣。

“父親看到我對物理充滿了興趣，就鼓勵我考上大學從事物理專業的學習，并建議我從事核物理的研究，到中國的大西北投身祖國的國防建設事業。但高考的時候因為物理意外失誤，反而數學考得很好，無奈之下我改了志愿。”

王小云說：“數學好，也并非偶然。父親是諸城師范畢業的，他學的是數學與化學專業。因此，他在我們小學階段就很注重培養我們對數學與化學的興趣。恢復高考后，父親對我們充滿了期望，家里的經濟非常艱難，父親經常跟母親說，不管多難一定要讓我們完成學業。”

王小云成長道路上對她影響最深的人是她的母親。“父親常年在外教學，經常兩周才能回來一次。為了讓我們能安心學習，母親承擔起了全部的農活和家務活，即便再苦再累母親也總能處理得井井有條。”“由于我們姐弟五人都先后考上了鎮重點初中，每次離家返校，母親都要幾次起床看星星來判斷時間給我們準備1周的食物。后來家里買了鐘表，母親再也不用出外看星星了，可以安穩地多睡一會兒。父親當時感慨地說我們家里最重要的東西就是那個鐘表了。”

1980年，王小云考上諸城一中。“其實，我比較癡迷物理。”高中3年，王小云的物理成績始終是班里第一名，每一節物理課她都上得非常投入，物理老師的每一個眼神、每一個提問她都心領神會，但在高考中，她的物理成績卻遠不如數學，因此在高考志愿上，她將山東大學數學系作為了首選。

入讀山東大學后，王小云對物理的眷戀一直揮之不去，以至進入數學系一段時間后，她還一直尋找并等待轉入物理系學習的機會。

但隨著學習的深入，數學本身嚴謹的邏輯思維，以一種巨大的力量緊緊抓住了王小云的心，她的實力逐漸顯現出來，成績名列前茅，她也逐漸愛上了這個當時退而求其次的專業。因此，在后來報考研究生志愿時，王小云毅然選擇了著名數學家潘承洞院士所從事的解析數論方向。

1987年，王小云順利考上了山東大學數學系的研究生，學習了1年之后，在兩位導師潘承洞院士、于秀源教授的建議下，她將研究方向由“解析數論”改為新興的“密碼學”。

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數論是公鑰密碼學最核心的數學基礎。正是由于它的重要性，在80年代中期，山東大學數學系的潘承洞、于秀源、展濤3位老師便成立了密碼研究小組，并親自選拔了兩位優秀的數論研究生王小云和李兆宗從事密碼學的學習和研究。于秀源和展濤兩位老師更親自為他們講授了包括“初等數論”“解析數論”“密碼學入門”和“素性與密碼學”等相關專業課程，這也為他們日后開展密碼學的深入研究打下了堅實的基礎。

“剛開始，感覺學習密碼很簡單，后來隨著理論越來越深，感覺還是挺難的，但也覺得越來越有意思。”王小云對看似枯燥的密碼學研究越來越感興趣，她興奮地說：“密碼學上有些思想是別的學科沒有的，比如說可證明安全性的一些思想，利用零知識、知識證明等思想證明某些算法為什么是安全的，是密碼學獨特的理論體系，是非常有意思的。”

1996年，王小云博士畢業留校工作3年后，在同校老師李大興的建議下，她從喜歡的公鑰密碼轉為當時國內無人從事的冷門方向HASH函數研究。從零起點開始一個新方向的研究，其數學基礎跟數論截然不同。由于材料短缺，王小云便從定義開始熟悉HASH函數的內涵，在沒有研讀過HASH函數分析論文的前提下，她開始了HASH函數的安全性分析，經過8年的潛心鉆研，先后取得了多個突破性成果。

2002年，36歲的王小云在山東大學晉升為教授。

王小云說：“現在看來，當初選擇這個研究方向是冒著很大風險的，事實上這個方向里的科學家，99%的人可能永遠也不會取得成功，但我對這個問題很感興趣。”實際上，開始HASH函數研究不到半年時間，破解HASH函數理論分析方法的一些主要思想就醞釀在她的腦海中了，1997年春季她便已經成功給出了第一個算法SHA-0的碰撞攻擊路線。

2004年之前，國際密碼學界對王小云這個名字并不熟悉。2004年8月15日，在美國加州圣巴巴拉即將召開的美密會開幕式的前夜，大會主席在聽了王小云的陳述后顯得非常興奮和激動。會議期間，當王小云教授宣布了她及她的研究小組近年來的研究成果——對MD5、HAVAL-128、MD4和RIPEMD等著名密碼HASH函數算法的破解結果，與會專家對她們的突出工作報以長時間熱烈的掌聲。

王小云的研究成果宣告了固若金湯的世界通行密碼標準MD5堡壘的轟然倒塌，引發了密碼學界的軒然大波。

國際著名PGP公司負責人在會議現場當眾對王小云說：“我們很快出臺應對MD5的措施……就憑這一成果，你可以在美國任何一所大學獲得職位。”

還有一位密碼專家則對王小云表示：“我們政府打來電話，問我到底發生了什么！”

王小云的研究成果公布之后，許多朋友都跟她開玩笑：“隨便破譯個密碼，銀行的錢不就嘩嘩地流進腰包？”誠實淳樸的她信以為真，忙不迭地為自己辯解。

其實，王小云教授的研究成果對SHA-1的研究仍是理論上的破解，并未像MD5那樣已經有實際應用的例子。使用這個理論方法，要找到SHA-1的一個碰撞，需要的計算能力大約相當于用5萬臺超級計算機工作100年，這已經超出了現有計算資源的能力范圍。所以現在還沒有必要過多地憂慮銀行存款之類的安全問題。但王小云的擔心是：“沒有立即的威脅出現并不表示會一直太平無事，現在就應該考慮提前將SHA-1換成更安全的算法了。”

不過，作為一名學者，王小云更注重的是學術的探索與交流，她最樂意做的就是和同行們探討密碼的“破”與“立”，有時竟為對某個問題的不同意見爭得面紅耳赤。

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也許很多人會以為，一個整天與數字、公式、密碼打交道的女人，生活上難免枯燥乏味。事實上，王小云是個極富生活情趣的人。她不僅是一位優秀的女科學家，生活中也是一個好妻子、好母親。

王小云和從事醫學研究的劉瑞田于1991年結婚，女兒在4年后出生。1996年起，王小云開始著迷于HASH函數的安全性分析，由于分析過程中需要借助計算機編程，并且需要不停打印她自己獨創的“比特分析法”的分析表格。但是每次打印，都需要專程到數學系機房里的激光打印機上進行，有時甚至要排隊等上很久。

為了節省往返于學校和家之間的時間，也為了方便照看孩子，王小云和丈夫商量后，花掉了當時家里的所有存款買了計算機、打印機和掃描儀，在自家的辦公桌上搭建了“工作平臺”，這是90年代中期，每個大學老師夢寐以求，卻沒有幾個人敢于真正付出的舉動。自此之后，每天忙完家務，哄睡女兒，王小云就會坐在家里的電腦前，開始演算HASH函數的破解方法……

王小云通過精心推導，找到問題所在，為了推出一條能夠找到碰撞的真正路線，她先后找到30多條可能的破解路線。每天哄女兒睡著后，繼續編程工作到深夜1點鐘左右，攻關時間長達3個月，而那個階段恰好是愛人在美國做博士后期間。

“那段時間，我抱著孩子、做著家務的間隙，各種密碼可能的破解路徑就在我腦中盤旋，一有想法我就會立即記到電腦里。到現在我還很懷念那10年的生活。那時候，我會在一段時間里拼命工作，感覺累了，就會讓自己休息一下。在破解了SHA-1的那天，我跟朋友去外面吃了一頓飯，心里有些興奮，因為自己是第一個知道這個世界級秘密的人。”

在破解一系列國際密碼算法的10年中，王小云生了一個女兒，還養了一陽臺的花。她說：“我的科研就是抱孩子抱出來的，做家務做出來的，養花養出來的。”

當談起女兒時，王小云表現出了母親特有的關愛和對女兒的絲絲歉意。“女兒從小就對文學藝術有濃厚的興趣，喜歡寫詩，畫畫。小時候我也曾給她報過畫畫班，后來由于工作太忙，就停止了這方面的培養。但后來她這種藝術特長還是逐漸顯露出來，現在從事珠寶設計專業，也十分符合她自己的興趣愛好。”

2005年受聘于清華大學之后，王小云舉家搬到北京，開始了全家的“新生活”。鑒于王小云對MD5和SHA-1等算法的破解成果，很多朋友都在問她，拿了那么多獎，獎金都怎么花的，她微微一笑說道：“我愛人初來清華時沒有充足的科研經費，他從事的生物醫學又恰恰需要大量的專業設備做實驗。10年前，他義無反顧地支持我花掉了家里所有積蓄買電腦和打印機，為我今天的成功給予了最務實的支持。所以我從那些獎金里拿出了近50萬元，為支持他籌建自己的實驗室出一份微薄之力。”

大舍大得。正是擁有這樣豁達的胸懷，使得王小云獲得了雙贏。

盛名之下的王小云一方面繼續現有的研究，另一方面，則致力于培養出更多的“可以和世界頂尖密碼學家對話的學生”。

近年來，王小云將她多年積累的密碼分析理論應用到密碼系統的設計中，為保護國家重要領域和重大信息系統安全發揮了極大作用。

“習近平總書記指出，沒有網絡安全就沒有國家安全。隨著量子技術的發展，一些經典的密碼算法會因未來量子計算機的出現而受到攻擊。中國應在筑牢密碼理論應用技術方面有自己獨到的技術與應對策略。”王小云說。

2017年11月28日，王小云當選為中國科學院院士。如今，王小云仍然工作在第一線，每天到辦公室跟學生討論問題已成為她的一個習慣。對她而言，密碼研究是興趣與社會責任的完美結合，亦是她生活的重要組成部分。