對密碼科普講解工作的思考

張 薇，張敏情

0 引言

科學傳播與科技創新是科技發展的兩個重要方面，科學普及則是科學傳播的重要途徑。由專業人士從事科普工作，對密碼學與信息安全進行科普講解，不僅可以提高公民科學素養，更可以培植創新的土壤，夯實有利于創新驅動發展的社會基礎[1]。

1 密碼科普講解的意義與現狀

1.1 什么是科普講解

科普，全稱是科學技術普及，是指利用各種傳媒以淺顯的，讓公眾易于理解、接受和參與的方式，介紹自然科學和社會科學知識，推廣科學技術的應用，倡導科學方法，傳播科學思想，弘揚科學精神的活動。科普工作的傳統方式包括書籍、展覽、講解等，如今隨著網絡技術的發展還出現了網絡微課、論壇、科學公眾號等依托于信息技術的新手段。

科普講解是指使用易于觀眾理解、接受和參與的方式，圍繞單一或多個科技主題，加工處理科技知識、科學方法、科學思想與科學精神的相關信息，從而提供具有闡釋性與啟發性的，以觀眾為中心并與其個體體驗產生關聯的基礎性非正規教育活動。

科普講解是對科學知識的再創造，它必須建立在對講解內容有足夠深入理解，可以將其內化并對知識和技術進行加工處理的基礎上。一次生動、科學、充滿互動的講解不但可以使聽眾獲得大量的知識，還能增加其對科學知識的興趣，開闊視野，感受到科學技術的內涵與魅力。自2014年起，由全國科技活動周組委會主辦的全國科普講解大賽逐漸走進公眾視線，它吸引了一大批愛好科普的年輕人投身其中，在全國范圍內發揮著日益重要的影響力，使人們認識到“講解”是普及科學知識的重要途徑。

1.2 密碼科普講解的意義

20世紀60年代以來，信息技術的發展日新月異，尤其在無線通信、電子商務、量子通信、人工智能等方面，研究進展一日千里，并迅速得到普及應用，從根本上改變著人們的生活與工作方式。云計算、大數據、物聯網、區塊鏈等新概念的興起和應用，使信息安全成為一項普及性的領域。它不但應用于軍事、國防和外交中，也逐漸走入千家萬戶，成為人人需要了解的技術。

信息安全又是一門十分“接地氣”的學科，互聯網和云計算等技術已然改變了人們的生產生活方式，特別是支付手段進步而促成的“無現金社會”深入人心。然而許多普通用戶在享受現代科技提供便利的同時，也面臨著前所未有的恐慌，這種恐慌既來自于對新技術的無知，也來自于日常生活中與個人切身利益相關的各種問題。這是由于科技進步既帶給人們便利，也為犯罪分子提供了新的作案手段。在一個人人離不開網絡的社會中，各種網絡詐騙、網絡釣魚、密碼破譯、身份盜用的案件也層出不窮。對普通人而言，“如何防范帳戶口令被破解”“如何應對網站釣魚”“如何防止信用卡盜號”“能不能安全放心地使用網絡支付和手機銀行”“網上支付的時候，資金是否安全”……諸如此類的問題帶給人們極大的困擾。

面對這樣一個發展迅速且應用廣泛的學科，人們急需獲得專業化、通俗化的指導幫助。這就需要大量的專業人員投身其中，用專業精神來做好科普工作。從某種意義上，可以說科普工作與科研創新同等重要。

2 密碼科普講解工作現狀分析

自古以來密碼就是一個神秘莫測的領域，人們對密碼感到好奇，但由于其應用背景，大部分人并不十分了解密碼。在很長一段時間里，人們只能通過一些科普書籍獲得關于密碼的知識。戴維·卡恩的《破譯者》、西蒙·辛格的《密碼故事》等書籍的問世，使這個神秘學科浮現于世人面前。然而對普通人而言，密碼學仍令人“望而生畏”。一提到密碼學，普通人感覺到的是冷冰冰的專業術語、詭異的符號語言與軍方應用背景。與天文、生物、人工智能等學科相比，密碼學的科普工作做起來尤為困難。

今天的密碼學建立于近世代數、數論、概率論等數學基礎之上，其中涉及的種種具體技術與計算機科學有著千絲萬縷的聯系，還離不開現代通信技術的支撐。作為一門典型的交叉學科，密碼學具有“難”“新”和“抽象”的特點。

首先，相比于傳統的單一性學科，交叉學科的學習總是需要付出更多的努力，不但要了解來自各個領域的背景知識，還要將其融會貫通并熟練應用，而專業之間壁壘的打破，并非一朝一夕就能做到，需要學習者具備一定的專業背景與接受新事物的能力；其次，網絡與信息安全是一門嶄新的學科，而在過去短短四五十年中卻發展極為迅猛，這個領域內新技術、新名詞層出不窮，公鑰密碼、數字簽名、PKI（公鑰基礎設施）、散列函數、區塊鏈等專業名詞顯得那樣高深晦澀、難以理解；最后，信息科學中的許多技術是抽象的，看不見摸不著，普通大眾可以興致勃勃地觀察機器人，體驗VR（虛擬現實）技術，然而說到信息加密，可能只有天書密碼、漏格板這樣的技術才具有足夠的吸引力并讓人迅速理解。

“難”使人回避，“新”使人應接不暇，“抽象”使人興致索然。

難能可貴的是近年來國內出版了一些生動活潑、引人入勝的密碼科普書籍，如北京郵電大學楊義先教授的《安全簡史》，語言風趣，內容豐富，體現了作者嚴謹求實的態度、淵博的學識和妙筆生花的文采。貴州大學彭長根教授的《現代密碼學趣味之旅》用淺顯的語言介紹密碼學各個分支的重要內容，既能作為本科生的教學參考書，又能讓外行了解必要的知識。趙燕楓的《密碼傳奇》則用小說語言深入細致地描述了Enigma密碼的細節及其興衰史。這些作品是當前我國密碼和信息安全領域科普著作的典型代表。

然而密碼領域的科普講解似乎落后于科普著作，一些網站上的教學視頻可以幫助信息安全專業的本科生掌握課程內容，但面向非專業人士的授課視頻少之又少。與密碼相關的一些新技術如區塊鏈、物聯網領域，近年來涌現了一些制作精美的科普小視頻，但談應用比較多，涉及本質的講解則不多見。總體而言，國內的密碼科普講解工作尚處于起步階段，需要克服的困難還很多。

對密碼學進行科普講解，容易出現的問題包括以下幾點。

（1）難度過高：科普的意義在于讓普通大眾了解科學，如果將受眾默認為理工科的本科生，以大學教師的授課模式作科普講解，則會令普通聽眾知難而退。過高的難度和不加解釋的大量背景知識不應成為科普講解的門檻。

（2）難度過低：為了讓聽眾理解，一些講解者將話題局限于古典密碼，用大量通俗易懂的例子闡述天書、密語、口令、藏頭詩等，這樣做固然可以引人入勝，但是對密碼學這樣發展迅速的新技術而言，如果在講解中不涉及新技術、新理論，就會流于片面，甚至令受眾對密碼學產生偏見，認為密碼不過如此，沒有什么現代科技含量。一般意義上，科普講解的受眾具有初中以上文化程度，過低的難度同樣會讓人失去興趣。

（3）缺乏趣味性：一些科普作品雖冠以科普之名，實際上卻只是教科書的簡化版，形式和內容都與教科書無明顯區別，對普通大眾而言有點枯燥，并不具備“科普”生動有趣的特點。

3 如何做好密碼科普講解

從本質上說，科學普及是一種社會教育，它既不同于學校教育，又不同于職業教育，是一種以傳授基本科學知識為手段，以素質教育為依托，體驗科學思維方法和科學探究方法，培養科學精神與科學態度，建立完整的科學知識觀與價值觀，進行科研基礎能力訓練和科學技術應用的教育。

武警工程大學密碼工程學院近年來積極參與密碼學科普工作，該學院的密碼學教學團隊將專業知識與授課經驗相結合，潛心鉆研科普講解，在歷年武警部隊比賽以及全國科普講解大賽中，均取得了優異成績。自2011年以來，學生多次參賽，多次獲獎。從公鑰密碼到序列密碼，從Kerchoffs準則到置換群，從電磁泄露到區塊鏈，歷年來參賽選手的選題涵蓋了密碼學與信息安全的多個方面。特別是在2017、2018年全國科普講解大賽中，學院派出的4名參賽選手獲得了一個全國總冠軍和3個三等獎的優異成績。這些成績的取得，除了選手個人努力之外，實際上是長期教學科研工作積淀的結果。參加者和指導者都是多年從事教學科研工作的教師，積累了豐富的知識和教學經驗，做起科普工作可以說是得心應手，游刃有余。

結合過去二十余年的密碼學教學與密碼科普工作，我們認為，要做好密碼科普講解，需要從以下4個方面著手。

3.1 抓住本質，化難為易

密碼學與信息安全的常規教學對象是理工類本科生和研究生，而科普講解的難度定位是讓初中以上文化程度的人理解，為此需要將科學知識化難為易，這就需要講解者具備極強的組織概括能力和語言水平以及既專且博的知識結構。另外還要注意抓住實質，而非流于表面；注重講解的邏輯性，而非只講一些嘩眾取寵的花絮。

案例1：2011年武警部隊比賽中，選手李德龍講述的《公鑰密碼原理》，用來自生活中淺顯易懂的例子（如跳水和郵筒等解釋單向函數和陷門單向函數），用歷史故事“棋盤上的麥子”解釋指數增長，最后用動畫演示背包密碼，這就清晰地闡述了公鑰密碼的原理和計算復雜性的本質，取得了良好的效果。

3.2 聯系實際，應用驅動

科普講解要想吸引人，就要與眾所周知的、人們都關心的話題相結合，讓人們了解密碼學和信息安全的原理和現實用途，從而對其產生興趣。

案例2：2013年武警部隊比賽中，選手張薇講述的《序列密碼》，從密碼在戰爭中應用的案例入手，逐漸引出序列密碼的加密方式、理論保密性以及隨機密鑰的產生。在闡明序列密碼原理的同時，還結合4G移動通信中使用的ZUC密碼標準來分析序列密碼安全高效的特點。整個講解思路清晰，邏輯嚴密，且與應用相結合，緊緊抓住了聽眾的注意力。

3.3 旁征博引，妙趣橫生

科普工作的意義在于激起人們的興趣，讓人們發自內心地喜愛上科學知識，只有富于趣味和幽默的講解才能激發聽眾興趣。為了提高講解的趣味性，除了使用形象生動的語言之外，還需要講解者具有淵博的知識。為避免枯燥無味，講解內容一定是建立在廣泛閱讀基礎上對知識的深度加工整合，許多例子看似信手拈來，其實是精妙設計的結果。

案例3：2015年武警部隊比賽中，選手肖海燕選擇了《零知識證明》這一現代密碼技術，先從阿里巴巴與四十大盜的故事引入問題，又用可樂辨味的例子進一步闡述，最后用陷門單向函數設計一個真正的零知識證明協議，整個講解生動活潑，引人入勝。

3.4 瞄準前沿，著眼長遠

科普講解在激起公眾興趣的同時，應最大限度地普及現代科技知識，特別是近年來的新理論、新技術。體現到密碼學與信息安全中，更應與實際應用相結合，選擇那些有實際意義的新成果來講解。在連續兩年的全國科普講解大賽中，武警工程大學的選手均選擇了學科前沿性知識，如二維碼、大數據安全、電磁泄漏和區塊鏈，這些主題與當前的熱點問題或重要研究領域緊密結合，體現了前瞻性與較強的專業素養。

案例4：目前最火的互聯網技術莫過于區塊鏈，但大部分人只知道這個名詞而已，由于底層理論知識的欠缺，要理解該技術的細節可以說困難重重。2018年全國科普講解大賽中，選手孫京鍵從網絡購物引出交易的可靠性問題，又從借錢這樣一件生活中的小事入手闡述區塊鏈分布式存儲的本質，并借助于動畫表現區塊鏈的概念，即便是外行也一聽就懂。

4 結語

科學普及是提高公民科學素養的主要渠道，而科學素養是實施國家創新驅動發展的戰略基礎。今天，互聯網與新媒體技術的結合正改變著傳統的學習方式，網絡平臺的普及應用更使大學的優勢資源得到整合，促進科學教育的社會化。在這樣的時代背景下，科普講解的發展也走上了快車道。作為從事密碼學教學科研的基層科技工作者，我們應擔負起社會責任，積極投身于密碼學與信息安全的科普工作中，充分利用豐富的知識和在講臺上錘煉出的講課功底，用生動有趣的方式闡述密碼學，讓普通大眾了解密碼，掌握密碼并熟練使用密碼，最終讓科學知識造福人類。