密码学进阶可视化实验室

通过可交互的 SVG 动画,直观理解现代密码学的八大核心领域:从零知识证明到后量子密码,探索证明、加密、签名与协议背后的数学之美。所有可视化纯前端实现,零依赖,离线可用。

8 模块 SVG 可视化 0 依赖 交互式 动画 主题 rose · violet
Module 01

零知识证明 · Sigma 协议

Sigma (Σ) 协议是三步交互式零知识证明:Prover 发送承诺 (commitment) → Verifier 发送随机挑战 (challenge) → Prover 回应 (response)。验证者确信证明者知道秘密,却学不到任何额外信息。

点击「下一步」开始 Sigma 协议的三步交互。Prover 将证明她知道离散对数 w,而 Verifier 无法获知 w 的值。
交互轮数
0 / 3
可靠性
—
零知识性
—
当前阶段
待开始
Module 02

同态加密 · Homomorphic Encryption

同态加密允许在密文上直接计算,解密结果等价于对明文执行相同运算。Paillier 支持加法同态,全同态加密 (FHE) 同时支持加法与乘法,是隐私计算的核心基石。

选择明文与运算类型,点击「加密计算」观察密文域上的同态运算。服务器全程只见密文,无法获知明文。
方案
Paillier
支持运算
—
密文膨胀比
—
正确性
—
Module 03

安全多方计算 · MPC

多方在不泄露各自输入的前提下共同计算一个函数。基于 Shamir 秘密共享 (门限 t-of-n)、乱码电路 (Garbled Circuit) 与 GMW/BGW 协议实现。本模块可视化秘密的分发与门限重构。

5
3
设置参与方数量 n 与门限 t。Shamir 方案中,秘密被编码为 t-1 次多项式的常数项,任意 t 个份额即可重构秘密,少于 t 个则无任何信息泄露。
参与方 n
5
门限 t
3
重构所需
3 份
信息泄露
无
Module 04

椭圆曲线密码 · ECC

基于椭圆曲线离散对数问题 (ECDLP) 的难解性。点加法 P+Q 与标量乘法 kG 是核心运算,ECDH 密钥交换利用其单向性安全地协商共享密钥。本模块可视化曲线上的几何运算。

3
选择运算模式观察椭圆曲线上的几何操作。点加法:过 P、Q 作直线交曲线于第三点,关于 x 轴对称即得 P+Q。标量乘法 kG 是重复点加法。
曲线
y²=x³-3x+1
基点阶 n
—
当前运算
—
共享密钥
—
Module 05

数字签名进阶 · Schnorr / ECDSA / BLS

Schnorr 签名简洁且支持线性聚合;ECDSA 是区块链主流方案;BLS 基于配对实现短签名与聚合;门限签名将签名能力分散到多方。本模块对比四种方案的签名与验证流程。

选择签名方案并输入消息。签名阶段用私钥生成签名 (σ),验证阶段用公钥校验。门限签名需 t 方协同,任一方无法单独签名。
方案
Schnorr
签名大小
—
可聚合
—
验证状态
—
Module 06

承诺方案 · Pedersen Commitment

承诺方案允许一方先「承诺」一个值而不公开,之后「打开」时验证一致性。Pedersen 承诺 C=g^m·h^r 同时满足绑定性 (binding,无法篡改) 与隐藏性 (hiding,无法窥探),是隐私协议的基础组件。

输入消息 m 与随机数 r。承诺阶段计算 C = g^m · h^r 并公开 C(隐藏 m);打开阶段揭示 (m, r) 供验证绑定性。
承诺值 C
—
绑定性
—
隐藏性
—
状态
待承诺
Module 07

密钥交换协议 · DH 与 Signal

Diffie-Hellman 让双方在公开信道协商共享密钥;前向安全通过临时密钥保证过去通信不被未来泄露波及;Signal 协议结合 Double Ratchet 实现持续的前向安全与后向安全。

6
9
选择模式并设置双方私钥。DH 中 Alice 发送 g^a、Bob 发送 g^b,各自计算 g^(ab) 得到共享密钥。前向安全模式下每轮更换临时密钥。
公开参数 g
5
Alice 公钥
—
Bob 公钥
—
共享密钥
—
Module 08

后量子密码 · Post-Quantum Cryptography

抵御量子计算机攻击的新一代密码体制:格密码 (LWE/Module-LWE) 基于「带误差学习」难题;多变量密码基于多变量二次方程组;哈希签名基于 Merkle 树。NIST 已标准化 Kyber、Dilithium 等。

3
选择后量子方案。LWE 展示带误差的格点分布;多变量展示方程组求解的难度;哈希签名展示一次性签名经 Merkle 树聚合为多次签名。
方案
LWE
安全等级
—
抗量子
是
公钥大小
—