信息化社會與信息安全

　西安電子科技大學教授、博士生導師王育民發表演講 實習記者

　 在 7 月 16 日舉行的 2011 中國(西安)信息安全產業高峰論壇暨陜西國家信息安全產業園項目啟動儀式上，西安電子科技大學教授、博士生導師王育民發表了以《信息化社會與信息安全》為主題的精彩演講，以下是演講實錄：

　首先熱烈祝賀 2011 中國(西安)信息安全產業高峰論壇開幕暨陜西國家信息安全產業園項目啟動，很高興能有這樣的機會和大家一起交流。我今天講的大概有這么幾個內容，第一個就是信息論與數字化革命，第二個就是信息空間與信息化社會的形成，第三個就是信息化社會的特點，第四個是信息化社會的挑戰，第五個就是信息安全的理論與技術。

　 由于時間關系，有些我可能不會講得很詳細，首先我們看信息論與數字化革命，首先講信息與信息量的概念，我們生活在信息化社會，都知道信息二字，天天是不離口，信息這個概念是非常范的概念和詞語，可以在它前面貫上技術的定語，構成不同的信息，比如說科技信息、體育信息等等，信息可以被感知，但是不是所有的信息都可以定量計數，因此，我們要區分信息和信息量的不同之處，有人曾經做過總結，從數學上來說，已經有了關于信息量的定義，大概有 100 多種，這是 80 年代信息論開全國會議的時候，有一個研究員總結了，如果將信息提升到科學進行研究，第一步要對信息進行定量，給出信息的科學測度，但是這并不是一件很容易的事情。

　 信息是多樣的，客觀事物是多種多樣的、五花八門的，事物的狀態和變化是多姿多彩、變幻無窮的，屬性不同就出現了不同的信息，需要給出不同的信息定義，從而可創建不同的信息理論，比如說信息的不確定性，引出了概率信息，這是我們講的最多的。

　 第二個是信息的模糊性，引出了模糊信息和模糊信息論，這個在 70 年代末提出來的，比如信息的量子屬性，引出了量子信息和量子信息論，對量子信息論有不同的爭論。

　 信息的復雜性引出了信息的復雜度和復雜度的信息理論，信息的感知屬性引出了感知信息和感知信息理論，信息的美學屬性引出美學信息和美學信息理論等等，非常多。

　 現在有五花八門的信息理論，已經提出了各式各樣的信息理論，而且得到了眾多不同的結果，都宣稱取得了成功，動態信息論、定性信息論、經濟信息論、算法信息論、模糊信息論、量子信息論等等，還有信息生態學、信息代數、信息幾何等，信息物理學、信息生物學等。

　 我們首先看信息量度定義的困難性，在眾多信息中，只有少數的信息有了量，大多數的信息是可以感知的，但是無法度量，因為沒有找到合適的信息量的定義，就建不起來一套理論，比如說對情感信息中的喜怒哀樂，都可以感知，但是我們很難度量它們，我們只能用一些比較模糊的形容詞，描述不同程度的感情，我們不能給出這份愛有多少比特，那份愛比這份愛多了多少比特。

　 對美學信息有很強的主觀性，一張畫這個人覺得畫得非常好，另外一個人看不懂，這是抽象派的畫，覺得一錢不值，這里有很大的困難性，要給出一個客觀的量度來度量美學信息。

　 由于客觀信息的多樣性，要想給出一個能夠包羅萬象的統一定義，在此基礎上建立起一套信息理論幾乎是不大可能的。

　第二個介紹一下 SHANNON 信息論，文章指出了通信系統的模型，用概率和統計觀點描述信道的干擾等，給了不確定的信息量度，并明確指出了客觀有效、可靠的信息通信之路，就是要搞數字化和編碼，宣告了一門學科信息論的誕生，成為通信領域技術革命的思想或者理論基礎。

　 這個人活了 84 歲，在 2001 年去世的，1946 年計算機和 1947 年晶體管的誕生和相應技術的發展，是這一革命的物理和物質基礎，不確定信息是對信息亮度定義為商差，比如說一個人要住院生小孩，到底生男孩還是女孩，沒有生之前可能性大概都是二分之一，當然除了

　用現代的 B 超，不準透露信息，生了以后看到是一個男孩，就告訴她。

　 不確定信息的研究又是研究其他信息屬性的基礎，因為通信的基本目的，就是在此時彼地或彼時彼地獲得信源的輸出，由于有了存儲器以后，發展出來的一個新的內涵。過去通信都是實時的，現在可以非實時的通信，可以存儲通信。這個信息量有一定局限的值，描述了不確定信息，我們研究的通信質量來說，我們研究聽音樂，要把音樂傳到對方去的時候，如果你要求的高，你付出的代價就要大，量化的比特就要大，不能 8 比特量化，現在要 12 比特量化，甚至 24 比特量化，24 比特量化你付出的代價，存儲和傳輸付出的代價都大，比較大就使得保證了對于美學的需要。

　 比如說過去我們聽數字音樂的時候，大家不太想聽 CD，哪怕我聽膠片的，噪音很大，但是覺得這是原汁原味的，隨著量化比特的增加，現在用藍光存儲，存儲量很大了，可以更精細的進行音樂采量的量化，現在沒有人說藍光唱片還有數字味，過去數碼相機不能參加攝影比賽的，但是現在的話，數碼相機 1200 萬象素，甚至 5000、6000 萬象素，照出來跟膠片已經分辨不出來了，付出了代價以后，我們研究通用技術，用信息論定義的量，研究通信系統，仍然是可以照顧到這個的。

　 如果說照片美的程度好壞，可能有很多主觀因素，從美學的角度到底美到多少，沒有定量，但是從傳輸質量上，已經可以完全滿足要求的。

　 下面要稍微講幾個概念，不是搞通信的人含糊不清的，什么叫符號，什么叫消息，什么叫數據，什么叫信息，這些都是不同的概念，所以這個方面的話可能需要搞清楚一些，比如說現在很多人，什么叫知識，有的人說信息可能就是知識，什么叫智慧，這里是不一樣的，人們在社會實踐中獲得經驗的綜合這是知識，具有已經被證實為真，并被相信的特征，這是知識，被大家相信的東西。

　 智慧是辨別發明創造的能力，就是認識和改造世界的能力，我們從數據里面是可以提取到信息的，但是不能說信息就等于數據，信息是經過加工提煉可以成為知識的，但是知識的話呢，是不等于信息本身，而且知識的話，也不等于智慧。知識多的人不一定都很有智慧，書讀得少的人，未必智慧就少，這個大家都知道，當代人未必就比 2500 年前的孔夫子更有智慧性。我還要說一句，什么是信息科學和信息技術，這里簡單講一下，以信息的運動規律和應用方法為主要研究內容，以計算機等技術為研究工具，以擴展人類信息功能為目標的綜合學科就是信息科學，信息科學是由計算機科學、仿生學等學科滲透形成的，信息技術的話，就是實現信息獲取、存儲、處理以及標準化的有關技術，具體包括了通信、控制、計算機、軟硬件、電子器件、光和量子技術等等。

　 第二個話就是信息空間和信息化社會的形成，這里主要有兩個內容，一個是信息化社會，一個是信息空間的基本構成。首先我們來看看信息化社會，信息論問世到現在已經有 60 多年了，到了今天通信計算機、半導體技術的發展，已經將人類推進到信息時代，上個世紀70 到 80 年代完成了通信和計算機的結合，英特爾的出現，是上個世紀 80 年代出現，加上90 年代開始的通信計算機和消費電子結合，這三個字在英文里面都是 C 字打頭，所以叫 3C。

　 后來大概叫全球信息基礎設施，構成了人類生存的信息環境，有一個名詞叫信息空間，這個虛擬的空間的形成和發展，將人類社會推進到了一個新的發展階段，即信息化社會階段。

　信息空間的基本構成，我們畫了一個圖，這個圖的話就是說，英特網還有跟英特網相連接的叫內網，內網里面的話，不是所有的東西都面向英特開放的，有一部分只對內部開放的，但是要借助英特和其他內網相連通，所以這就是內網，內網本身它不是地理的一個劃分，是在一個虛擬空間里的劃分，比如說我們的外交部，可能在全世界的話，它自己有一個外交部的內網，但是他分布的范圍，可能是世界性的，凡是跟我們有外交關系的國家里面，我們這個網都涉及到。

　再有就是專用業務網，就是不跟英特網連接的，比如說很多軍事通訊的網是不跟英特網連接的，我們的政府有些機要的網也不跟英特網連接的，我們這里提的信息空間和信息空間中各種不同的子空間，這個是從數學上來講的一個數學概念，云計算的話，云的概念可能更物理一些，但是我覺得要從抽象的來看，這上面沒有太大的本質的區別。

　 第三個就是信息化社會的特點。

　 這里主要是這么幾點，一個是信息的普遍性和重要性，第二個信息化社會中的數據爆炸，第三個就是信息大戰，第四個信息空間中的生存和競爭，第五個是數字化和虛擬化的問題。

　 現在我們知道，我們所設計的都是數據，而且數據量越來越大，我們的存儲器的單位，過去我們用兆，70、80 年代，一個軟盤 64 兆、32 兆，發展以后覺得兆不夠了，用 G 比特，現在 G 也不夠了，要用 T 來描述，再進一步的發展，就到了 P，如果人們描述現在的英特網存在的數據有多少的話，P 都不夠，就得用什么呢?E，就是十的 18 次方字節。

　 第一個就是信息的普遍性和重要性，在信息化社會中信息已經是無處不在、處處在，信息的作用越來越大，信息對社會的需求越來越大，社會對信息的需求越來越大，通訊、廣播、出版等從模擬到數字，從單一媒體到多媒體，從人工、機械化到智能化，大大加速了人類社會的進程，有人預計到 2025 年，所有的傳輸都將數字化，靈巧的個人終端將為人們提供各種各樣的服務，個人終端通過幾十米、幾公里的無線信道連接世界。

　 信息化社會中，一個國家、一個地區、一個單位、一個人，沒有好的信息基礎設施，它在現代信息社會的激烈競爭中，就會落后和失敗，信息和信息技術是維系、管理社會和經濟運行的重要手段。信息業的產值占的比例也越來越大，今天上午已經有人報告了這個方面的一些數據。

　 第二個方面就是在信息化社會中的數據爆炸，如果將互聯網的內容抄錄到 A4 紙上，如果把它堆壘起來的高度，將是從地球到冥王星距離的 10 倍，現在的話，認為冥王星并不是一個行星，這是新的天文學的論述，全球最大的美國國會圖書館，查閱的書籍達到 1.4 億冊，這個量只是互聯網上信息量的千萬分之一，人類社會每年新增數據量約為 1 到 2EB，其中包括了所有信息存儲的書記、雜志、文件等，總計的數據量不到英特網數據量的百分之一。

　 如果我們在網上搜索信息這個詞，用 GOOGLE 搜索，0.33 秒就給出 3710000000 條，數據爆炸是現實的，信息爆炸尚可言，這不是知識爆炸的時代，知識我們只能是一點點的積累，知識的積累它是一點一滴的，不要以為英特網上存的數據都是知識，那是大量的知識的重復。

　 比如說量子力學，提出到現在將近百年，積累的書不知道有多少，幾千種以上，但是實際上這幾千種都在寫這么長時間里，人類對量子的認識，就是可以寫成一本書就行了。所以的話，我們遠遠不是知識爆炸，知識爆炸就不得了了，所以，在信息化社會中，信息、信息與科學技術已經滲透到人類生活的各方面。

　 第三個特點就是信息大戰，我們知道信息化社會導致第三次軍事革命，聯合作戰和信息作戰成為主要的作戰形式，數字化部隊和數字化戰場的誕生，信息和技術在戰爭中起的作用越來越大，最近軍隊已經把總參通訊部，已經改名為總參信息化部，如果大家注意的話呢，拉登這個問題，網上有一張照片，美國總統和希拉里在一個房子里面，在實時的獲取網絡上的信息，在那研究對策然后做出決定，未來的指揮戰爭，就可以從這里看出來信息的作用和重要性。

　第四個就是信息空間中的生存和競爭，信息化社會中人們的一切活動都將在信息空間中進行競爭和接受考驗，而且的話呢，現在的話，大家都感到有一個很現實的感覺，就是我們做研究工作的人，我們的博士生，就是到圖書館的次數越來越少，和我們那時候做學生的時候，已經完全不一樣，我們那時候做學生，完全是靠在圖書館翻書看書，比如說要看一本原版的

　雜志，從美國運到咱們國家，送到圖書館大概要 3、4 個月，比如說現在我們要看美國出版的，我們需要的雜志，需要它一出版立刻在網上就可以看到，就可以查到，而且我們現在的學生所依靠的，并不是這些雜志上發表的文章了，而是在網絡上公布的一些最新的結果，所以，學生一定要讓他們上網，讓他們了解到世界上哪些人在搞這方面的題目，跟他們來討論，才能做出新的東西，因為知識的創新，科學上的創新，只有第一沒有第二，跟運動還不一樣，運動第二還有獎，科學上你是第二的話，你就落后了，這個上面的競爭是非常激烈的。

　 第五個就是數字化和虛擬化，信息化社會的很多有形東西向無形的數字方向轉變，人類的生存越來越依賴虛擬世界了。要考察每個上網的人，他都有他的特點，你要把他的特點提出來，就像把一個人的遺傳密碼提出來一樣，就是 EDNA，要在虛擬空間中取證和追蹤一些問題，這個很厲害。

　 下來就是信息化社會的挑戰。數據過量，難以消化。美國紐約時報從 60 年代的 10 到20 版擴展到現在的 100 版到 200 版，我現在基本上不看報，就是網絡上看消息，來搜索所需要的東西，現在的特點是什么呢?數據生產傳輸能力，遠遠大于人們的數據分析能力，人們被數據淹沒，人們找不到所需要的知識，要在信息大海里撈針，不是一件容易的事。

　 第二個特點就是信息真假難以辨別，有真實的信息，也有欺詐的信息，有錯誤的信息，還有虛假的信息，還有偽信息等等，都要進行分析和識別，提取出真正有價值的信息，對網上的信息要進行分析，這是相當困難的事情，美國這方面是非常先進的，如果看上某一個人，比如說這個人從西海岸登陸，可以一直追蹤，中間在哪住，在哪租的汽車，在哪個銀行取過錢都可以知道，這是對你看準的一個人，但是進出美國的人，都是數以千萬計，要對每個人進行這樣的跟蹤是不可能的，所以美國雖然有全球的監測，但是對拉登的監測，拉登已經存活了這么多年，從一個山洞跑到另一個山洞，我認為他后來被逮住，是因為他定居在巴基斯坦，他沒有動態的變化，最后給他定位了。

　 第三點，信息的表示不一致，難以統一處理，多媒體編碼的問題，數據挖掘、檢索、提取的問題，都需要進行很好的研究，這方面需要多方面的科學家，比如說需要數學家、計算機科學家、圖書館學家統一做這件事情，能夠最簡單的把信息表示出來，你要找到這種辦法才行，現在最難的是對圖象的查找和處理能力。比如說信息的表示，我們中國的算術水平應該是很高的，搞數學的智慧還是比較高的，但是我們在數的表示上，我們沒有發明阿拉伯數字，我們做算術、算式運算的時候，就是非常的煩瑣，發明了阿拉伯數字表示以后，算術表示就非常得簡單，信息的表示是非常重要的。

　 再舉一個例子，比如說音樂里面，我們是把外國的音樂，發明了一種大眾容易接受的簡譜，但是你要真是學音樂的人，學西洋音樂的人，如果不懂得五線譜，你彈鋼琴、拉小提琴是非常難的，信息的表示是非常重要的一件事情。

　 第四個話就是信息空間的安全、可信難以保證，這個大家講的很多了。

　 第五個就是信息社會中的消沉和淪落，人們在網上瀏覽新聞、查閱資料等，每天余下來的時間讀點文獻、做研究的時間越來越少，很容易變得越來越浮躁，這對于做研究是很有害的，常常會使我們疏遠了物理世界，忘記了自己的使命和當前要解決的問題，研究工作要靜下心來，閱讀、試驗等等，特別是一些數學研究，有時候需要數月、數年如一日的研究，才可以突破。

　 更有甚者，不少人可能經不起網上不良信息的誘惑，走上邪路，有的沉迷于網絡游戲，毀了美好前程。我們要學會在信息大海中弄潮，充分利用網絡查閱自己所需要的信息，在研究工作中，任何時間保持清醒的頭腦，不追星、不跟風，任何時候都能堅持獨立的人格和自由的思想，這樣才可以真正的追求真理、探索真理，才有希望做出好的結果。

　 我覺得對于青少年的教育更是如此，我們要把青少年對于計算機的熱愛，對于網絡的熱

　愛，走到正路上來。我看到一些美國的材料，我覺得他們的教育還是比我們好得多，比如他們有一些中學生，對網絡游戲是非常迷的，也是成夜的搞，搞一搞最后覺得光搞人家的沒意思，該開始自己設計游戲，興趣進去了以后就更提出了要求，他要打敗比爾蓋茨，要創造適合現代網絡發展的更新的軟件和操作系統，就有這樣的志向，我們整個的教育，應該創造一些條件，今天網絡攻擊還是起了一點作用，希望這樣的活動能多開展。

　 第六個挑戰就是信息化社會是很不穩定的，比如說我們在核武器時代，原子武器時代，要掌握原子武器，要用這個來破壞社會，這個可能性是很小的，因為發射井的控制不是一個人，兩個以上的人要對鑰匙的，總統有密碼箱，要授權，密碼箱到哪，都得有人提著，但是在信息化社會，一個很聰明的、智商很高的小孩，他有一臺計算機，可以聯網，就可以在信息空間中大腦填空，美國防衛最嚴的國防網絡都可以攻進去，前幾年發生過很多網絡攻擊事件，造成的影響是很大的，為什么呢?信息化社會的話，大家在網絡空間里面大鬧一下，這個門檻太低，這個社會要保持信息安全，要保持社會穩定，要比其他任何以前的社會要來得困難。

　最后一個問題，我們講講信息安全的理論和技術，這里主要講講信息數據和信息系統，第二個是信息論、密碼學和信息安全，第三個信息安全的內涵，第四個就是講密碼學、密碼技術、信息安全技術和信息系統安全技術。

　 1、信息數據和信息系統，要明確我們研究的信息安全問題，我們要先明確信息數據和信息系統的基本含義，雖然當今信息化社會中，信息在這個技術過程中起著重要的作用，人們每天信息二字不離口，到今天還沒有一個大家工人的信息的定義，我們仍然不知道信息是什么，盡管在數學上已經給出了不下百種的定義。

　 威尼爾曾經說過一句話，什么叫信息呢?在控制論里這樣說，信息既不是物質，也不是能量，信息就是信息，雖然沒有給出信息本身的定義，但是是第一次將信息的重要性提到了空前未有的高度，成為構成系統的三大要素之一，信息可以感知，但是難以定義概念，信息是抽象的、無形的，物質和能量是系統的軀體，信息是系統的靈魂，信息要借助物質和能量，才能傳輸感知，物質和能量要借助信息才能表述和控制。

　 數據，對可以存儲、處理的實體事物的描述，可以是語言、文學、圖形、表格、視頻、多媒體等形式，是消息和信息的載體。

　 信息系統，用于采集、傳輸、存儲、計算或管理數據的系統，如通信系統、計算機系統、感知系統、網絡系統等。

　 我們稱數據系統更切合實際，我們所謂的信息安全，實際上指信息系統中數據的安全，但考慮到人們已經習慣的稱呼，我們也將其稱作是信息系統和信息安全，實際上我認為我們應該叫它數據系統和數據安全。

　 最早的一本信息安全的數，就叫《密碼學和數據安全》。

　 第二個信息論、密碼學與信息安全，信息論的話呢，信息論研究噪聲干擾下的通信科學，由于噪聲的存在，為了抗擊噪聲，實現有效的通信，才誕生了信息論，系統中沒有噪聲，要實現通信就輕而易舉。信息論的核心是借助編碼，這是一種廣義的編碼，包括信道編碼、調制解調等，實現有效通信，信息論追求的主要是通信的可靠性和有效性。

　 密碼學的話呢，對于密碼學給出一個相仿的定義，什么是密碼學呢?就是研究有敵手參與的通信，這個定義大致上不錯，但是應該稍加修改。密碼學是研究有對手參與下的安全通信的科學與技術，這樣正明確更完善，對手有可能是敵人或者競爭者，通信理論與技術主要涉及的是通信的有效性和可靠性、可用性、組織管理，密碼學主要涉及的是數據的安全性。

　 攻擊者、敵手干的是什么事呢?就是破譯，把你數據里面存的信息取出來。什么叫信息安全呢?來學嘉教授給信息安全一個定義，就是信息安全研究有敵手存在的信息系統，我建

　議對此定義也做一個修正，信息安全研究有對手存在下信息系統中的數據安全的科學與技術，如果對手不存在，它們就失去了存在的價值。

　 信息安全的內涵，前面郭院士講了這個內涵，基本上是一致的，一個是隱秘性，就是密碼學里面還研究將密碼隱藏起來，不被對手發現，跟保密有區別，保密是把信息存在保險柜里，沒鑰匙就看不到，隱藏的話呢，就是把信息存在一個復雜的信息空間中，你找不到，你不知道它在不在，有沒有這樣的信息，這是隱藏，也就是捉迷藏的問題。

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