生物科技与信息保密

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1、生物科技与信息保密生命科学学院097140003林未摘要：21世纪是一个高新技术瞬息万变的时代，生物工程技术的飞速发展给生命科学的各个领域带来了巨大的冲击。生物技术在信息科学领域中的应用,有可能引发一场新的信息革命，这给信息安全保密工作带来了新的挑战与机遇。本文探讨了生物技术对现有信息安全保密体制的可能攻击以及生物密码技术在未来信息安全保密领域中的重要作用。关键词：信息保密安全基因生物密码当今社会是一个信息社会，这对于信息安全保密工作提出了前所未有的要求。现代生物技术正在为解决人类社会所面临的食品

2、短缺、环境污染等重人问题上发挥越來越大的作用，并逐渐发展形成了强大的现代生物技术产业。然而，随着基因技术及克隆技术等的快速发展，人们逐渐认识到现代生物技术有可能对生态环境和人类健康产生的巨大风险或危险，引起了国际社会的广泛关注。目前，我国的信息安全保密形势并不乐观，尤其是软硬件核心技术的缺乏，使得我国的信息安全保密工作面临巨大的压力。历史证明，曾经坚固的保密体系在高新技术面前往往是不堪一击的，而信息科学高新技术的发展，往往又会带来新型的安全保密技术，构筑起更安全可靠的、面向未来的国家之盾。如果说人

3、民军队是国家的钢铁长城，那么，在信息社会中，信息安全保密可以说是国家之盾的重要组成部分，是国家的政治和经济安全的决定性因素之一。【1】1、生物信息科学技术研究把牛物技术应用于信息科学领域，只是最近十多年的事情。目前，该领域的研究集中在分子生物计算技术和分子生物密码技术两个方面。由于现阶段分子生物计算和分子生物密码主要利用DNA作为实现载体，因而，也常被称为DNA计算和DNA密码。电子计算技术的出现，是人类社会发展的一次巨大革命，人类的经济、军事和生活都越来越依赖于电子计算机。然而，半导体集成电路的

4、微型化并不是无限度的，发展到今天已经越来越接近物理极限。因此，迫切需要寻找新型技术來继续推动微型化的发展。目前看来，能够继续实现微型化进程，给人类带来更强大计算能力的新技术当属量子计算技术和分子生物计算技术。很早以前就有人提岀现代计算机的基本部件应逐步过渡到分子水平，这样一来，新型的计算机将会比利用当前技术造出来的任何计算机都要小。DNA计算机就是这种思想的一种表现。由于进行计算的元件是体积微小的DNA分子，所以DNA计算机可以前所未有的高并行性进行并行计算。1994年，Adlenmn等科学家进行

5、了世界上首次DNA计算，解决了一个7节点有向汉密尔顿回路问题，标志着信息时代的一个新阶段开始了。随后，有关DNA计算的研究不断深入，所获得的计算能力也不断增强。【2】到了2002年,Adieman用DNA计算机解决了一个有20个变量、24个子句、100万种可能的3-SAT问题。这是一个NP-C问题。研究DNA计算的科学家发现，DNA具有超大规模并行性、超高容量的存储密度以及超低的能量消耗，非常适合用于信息领域。利用DNA,人们有可能生产出新型的超级计算机，它们具有前所未有的超大规模并行计算能力，其

6、并行性远超过现有的电子计算机。这将会给人们带来惊人的计算能力，引发一场新的信息革命。DNA计算的先驱Adlcman这样评价DNA计算，“几千年以来，人类社会一直使用各种人造的设备提高自己的计算能力。但是只有在60年前电子计算机出现以后，人类社会的计算能力才有了质的飞跃。现在，分子设备的使用使得人类的计算能力能够获得第二次飞跃”【3】。DNA计算虽然是一种全新的计算模式，但是在相应的理论计算模型上还是离不开图灵机的影响。在现有的DNA计算模型下。虽然DNA计算的时间复杂度并不随着计算量的增加而显著增

7、加，但是空间复杂度随着计算量的增加而显著增加。计算量越多，需要的DNA分子就越多。DNA分子虽然体积微小，但是可用的分子毕竟有限。譬如，如果用核昔酸编码表示所有的380位二进制数，所需核昔酸的质量就超过了太阳的质量。可用來进行计算的DNA分子数量不能无限增长，也是DanBoneh等人的方法只能攻破64位以下对称密码系统的原因。有些数学的密码系统，可以很容易的增加密钥长度，从而阻止利用DNA计算机对密码系统进行强力攻击。所以，按照现有的DNA计算模式，DNA计算机虽然极大的提高了人们破译密码的能力，

8、但是并不能对密码系统的安全性构成真正的威胁【4】。2、生物密码技术首先需要说明的是，这里所指的牛物密码技术，不是一般人所说的遗传密码。生物密码也可以称为DNA密码技术，是近年来伴随着生物计算的研究而出现的密码学新领域，其特点是以DNA为信息载体，以现代生物技术为实现工具，挖掘DNAI古

9、有的高存储密度、高并行性等优点，实现加密、认证、签名等密码学功能[51由于不完全依赖于传统的计算复杂问题，DNA密码很可能对未来的量子计算机之类的超级计算机的攻击免疫。在DNA加密方面，Reif等纠