最大素數有用嗎?安全上網就靠它

2020-12-12 新華網客戶端

最大素數有用嗎?安全上網就靠它

2018-01-10 09:28  來源: 科技日報

目前最大的素數找到啦:277232917-1。它也是人類發現的第50個梅森素數。這是1月初網際網路梅森素數大搜索(GIMPS)項目宣布的。

 

 

網購刷卡,先準備兩個大素數

 

「大素數的應用,主要是網絡密碼。」中科院數學與系統科學院研究員賈朝華說,上網都要用大素數為基礎的RSA等密碼算法。

RSA利用素數,創建「內外有別的密碼本」。好比你發電報,用電報局的公開密碼本A,翻譯內容並發送,接受者則用私有的B密碼本解密。B與A對應,但知道A卻推不出B。

賈朝華說,密碼本「不對稱性」的根源是:乘法簡單,因式分解費勁,因式分解一個大數,尤其難。上千個二進位位數的RSA密碼,沒法用計算蠻力破解。「找到大素數,就可用於RSA密碼。」賈朝華說。

下次網購支付時,記得感謝藏在密碼裡拆解不開的素數。

另外,大素數還被用來考驗計算機。intel檢驗晶片就使用GIMPS的程序;SKYLAKE晶片曾由此發現BUG。

 

難解的數字之謎

 

梅森素數得名於一位十七世紀的法國數學家,即可寫作2n-1的素數。比如7=8-1,31=32-1。大數學家歐拉雙目失明,還心算出231-1是一個素數。

梅森曾猜測n是素數的話,2n-1也是素數,他猜錯了。我們仍不知梅森素數的分布規律,數量有限還是無限。

找最大素數,等於找最大的梅森素數。相對普通數字,驗證2n-1是不是素數,有簡化的辦法。圖靈就設想用計算機找素數。1952年,美國人第一次用計算機找梅森素數,幾小時就找到5個。

1990年代出現分布式計算的GIMPS項目,鼓勵網絡用戶貢獻計算力。1952年至今,計算機共找到38個梅森素數,16個歸功於GIMPS。

第50個梅森素數,由美國51歲的電氣工程師帕克首次驗證。他業餘替社區維護電腦,並用社區電腦計算素數。帕克成功的前提,是GIMPS上全世界愛好者的試錯。

 

漫天遍野是素數

 

賈朝華說,素數概念人人理解,所以公眾關注,從陳景潤到張益唐,大家也更熟悉數論學者。數學史上,數論一直是核心領域。如今有代數數論、解析數論、計算數論……隔行如隔山,即使是數論大同行,往往也看不懂彼此的進展。

素數抽象也具體。打開汽車變速箱,就能看到素數。互相咬合的大小齒輪,齒數被設計成互質的,多樣化咬合齒的搭配,避免磨損。生物的生命周期也往往是素數,這樣與天敵重合的概率最小。

素數,正因難以捉摸,豐富了整個世界。

 

作者: 高 博   [責任編輯: 呂芮光]

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