谁有数据？谁能读取哪些数据？互联网上最棘手的问题的核心是将一切融入一套加密算法。这些例程在数学上非常复杂，甚至专家也很难理解，但在防止欺诈、保护隐私和确保准确性的背后，每个人都能正确使用不同的加密算法。
加密算法在控制网络空间中的巨大作用吸引了大量的研究人员。他们不仅试图改进算法，还试图破译算法来发现弱点和漏洞。更复杂的协议和更强大的算法为提高安全性带来了新的解决方案和新的机会。新工具具有更好的隐私和更敏捷的应用程序。这些应用程序可以更好地抵抗攻击，包括量子计算机攻击。
加密货币的蓬勃发展不仅为确保资交易安全带来了新的机遇，而且贯穿了数字工作流的所有阶段。区块链的探索和创新是当今计算机科学中最具创造力和最密集的投资领域。
对于这些令人兴奋的创新，其核心仍然是稳定、强大和安全，前提是仔细部署。一些标准已经使用了几十年，企业仍然可以相信它们不需要经常重新编码或重新设计协议。
国家标准与技术研究所在美国(NIST)安全哈希算法(SHA)先进的加密标准(AES)标准算法表明，它可以抵抗无休止的公开攻击。虽然由于技术的不断发展，其中一些功能不再先进，但在安全方面没有灾难性问题。
能抵抗量子攻击的加密算法
为了防止协议和算法被打破，人们开始不断加强算法，因为他们担心犯罪分子会用量子计算机攻击。NIST建立新的做法是建立新的“抗量子”或“后量子”算法集合。目前这种加密竞赛已经拉开了序幕。
NIST自2016年底以来，第三轮比赛的初步结果于去年夏天公布。到目前为止，已经开发了69种不同的算法，包括26种优秀算法和15种优秀算法。当然，在这15种算法中，有7种算法最终突破，另外8种算法将继续开发和研究特殊应用程序或需要改进。
筛选过程非常困难，因为研究人员只能想象来自机器的一些不存在的攻击。RSA数字签名算法可能功分解，数字签名算法可能会被破解。2012年，研究人员表示，他们成功地使用量子计算机将21分解为7和3的乘积，这两个数字并不是特别大。许多人认为，准确地分解更大的数字需要很长时间RSA许多其他标准很容易受到云计算而不是量子设备的威胁。
Shor算法是量子计算机攻击RSA因此，目前竞争的焦点主要集中在可抵抗性上Shor算法算法。令人尴尬的是，公共量子设备采用了许多不同的形式，没有人知道其他算法或设计是否可能出现在未来。
尽管所有情况都存在不确定性，但研究人员发现，即使没有量子攻击，一些抗量子设计仍然可以展示他们的技能。密码学家Paul Kocher在处理器能力不足的特殊硬件和软件环境中，可以轻松部署基于哈希函数的数字签名。“它们非常适合硬件部署，因为验证只需要一个小的状态机和哈希函数。”他补充说，这种抵抗量子计算机的能力来自哈希函数，而不是其他量子安全算法。”
NIST表示，受新冠肺炎疫情影响，上一轮比赛可能需要更长的时间，但他们希望在2022年公布新的加密和数字签名标准算法。
同态加密
研究人员的另一个努力是直接使用加密数据，而无需访问密钥。云设备中存储的信息越来越多，这些设备可能不像本地设备那样值得信赖。如果数据在算法运行过程中从未解密，则没有泄漏，以便将工作分发给不可信的计算机。
在一段时间内，加密信息的操作次数可能有限。这些系统可以设置为只支持加法而不是乘法。
由于算法的广泛应用，人们对算法的兴趣也在增加。第一轮被称为“函数加密”或“完全同态加密”算法的计算量很大，不能用于日常工作。基本计算可能需要几天、几周甚至几个月。
努力正在得到回报。IBM针对今年夏天发布MacOS、iOS、Android和Linux完全同态加密工具包。该代码包括用于保护银行交易记录以防止欺诈的例子。微软还发布了自己的解决方案，即使用不同方法的库，适用于混合加法和乘法操作，而不是搜索。它们可以用于簿记应用程序，而不适用于需要在数据中搜索匹配项的应用程序。
差分隐私
差分隐私通常与加密结合使用，因为它们的共同目标是保护个人信息。该工具会通过向数据添加足够的噪声以使数据元素难以与其所有者联系起来，从而为隐私提供统计学保证。数据并没有被锁定在保险箱中，而是混在了大量的噪声当中。用户之所以放心，是因为破解会受到统计数据的限制，他们的信息会很安全。
微软和谷歌最近发布了一些对这些算法感兴趣的人尝试的开源工具包。微软的核心工具提供了基于SQL的数据源生成隐私保护报告的最佳方法。为了将这些功能添加到Azure在数据存储和分析中，他们还添加了一些工具。谷歌库可以通过计算元素和计算平均值和标准差来提供数据源的基本统计结果。功能最丰富的版本是使用C 实现了，但谷歌正在移植各种功能Java和Go中。
美国人口普查局的差异化隐私应用程序是一个备受关注的应用程序。他们计划在所有计数完成后发布美国的统计摘要。美国人口普查局是第一个建立这类生产应用程序的单位，旨在将算法应用于2020年人口普查的结果，但必须平衡保护公民隐私和组织使用的数据。人口普查局首席科学家John M.Abowd说：“2008我们是世界上第一个将差异隐私概念从理论上应用于实践的组织。”
区块链
加密研究中最受欢迎的领域是各种虚拟货币，如比特币、以太坊和区块链。这些都严重依赖于加密算法，许多开发货币或治理机制的企业正在寻找促进算法发展的新方法。每个人都想找到最好的方法来充分利用算法，从而创建一个每个人都可以信任的交易系统。
最活跃的焦点之一是将零知识证明与区块链混合，以增加隐私。最早的协议使用基本的数字签名来验证交易，该功能将所有使用相同密钥签名的交易联系在一起。更有效的零知识证明版本，如ZK-Snark交易可以在不披露任何身份信息的情况下确认。Zokrates这种工具只是开发人员如何将额外的隐私和身份验证集成到区块链中的一个例子。
开发人员希望设计新一代产品。最早的区块链只是简单地跟踪所有权。最新的软件增加了软件层，以建立详细的合同，允许复杂的工作流跟踪现代供应链。一些加密货币或代币已经能够支付利息并跟踪现实世界的资产。作为匿名数字现金的早期开发者，David Chaum我认为我们刚刚进入了理解我们可以用数学做什么的阶段。为了提高信任和安全水平，这些算法正在应用于生活的更多方面。