为什么计算机科学如密码学喜欢用 Alice 和 Bob 举栗子？

这确实是一个很有意思的问题，为什么在计算机科学，尤其是密码学领域，我们总是听到 Alice 和 Bob 的名字？这背后其实有很多原因，并非仅仅是随便找了两个名字这么简单。让我带你深入了解一下这个传统是如何形成的，以及它为何如此受欢迎。

历史的渊源：从无线电到密码学

要理解 Alice 和 Bob 的流行，我们得稍微回顾一下历史。这个传统最早可以追溯到无线电通信的时代。在早期的无线电通信中，为了方便区分说话的双方，经常会使用一些约定的代号。这些代号通常是常见的、易于发音且不容易混淆的英文名字。

而到了密码学领域，通信双方需要交换信息，而这些信息通常是需要保密的。在这种情况下，谁在发送，谁在接收，谁在破解，谁在干扰，就变得至关重要。因此，为这些角色设定名字成了一种约定俗成的做法。

Alice 和 Bob 的诞生：一种简单而有效的语言

密码学领域之所以广泛采用 Alice 和 Bob，有几个关键原因：

1. 易于理解和区分： Alice 和 Bob 是非常常见的英文名字，几乎所有接触过基础英文的人都能轻松辨认。这使得他们在解释复杂的密码学协议时，能够帮助读者快速抓住核心人物关系。想象一下，如果用 A 和 B 来代表，虽然简洁，但理解起来可能就没那么直观。用 Alice 和 Bob，读者能立刻联想到“一个人在说话”，“另一个人在听”。

2. 清晰的角色设定： Alice 和 Bob 的名字本身就带有一种“发送者”和“接收者”的朴素含义。虽然不是严格定义，但在很多例子中，Alice 通常被设为信息的发送方，而 Bob 则是接收方。这种默认的设置简化了沟通，让讨论更加聚焦。

3. 创造了一个“故事”的框架：密码学往往涉及多方互动和信息传递，用名字来扮演这些角色，就像在讲一个微型故事。Alice 想给 Bob 发送一个秘密消息，Eve 可能在旁边窃听，Mallory 可能试图篡改信息。这种故事化的叙述方式，让抽象的概念变得更加生动和具体。这对于理解复杂的安全模型和攻击向量非常有帮助。

4. 避免使用实际人名或代号：使用虚构且常见的名字，可以避免任何对现实世界中个人或组织的影射，从而保持中立性和客观性。这也避免了使用过于技术化的代号（比如 Protocol Participant 1, Protocol Participant 2）而带来的不便。

5. 社区的认可和传承：一旦某个约定俗成的做法被广泛接受，它就会形成一种文化，并被后来的学者和从业者所继承。Alice 和 Bob 的名字在密码学文献中出现得如此频繁，以至于它们已经成为了这个领域的“行话”，一种大家心照不宣的默契。

不止 Alice 和 Bob：一个生态系统的建立

有趣的是，随着密码学的发展，这个“命名体系”也逐渐扩展，出现了更多用来代表不同角色的名字：

Eve (Eavesdropper): 这个名字非常形象地代表了“窃听者”。在密码学中，Eve 通常是那个试图在 Alice 和 Bob 之间秘密获取信息的人。她的存在就是为了说明通信的“机密性”有多么重要。
Mallory (Malicious Adversary): Mallory 则代表了“恶意攻击者”。她不仅仅是窃听，还可能主动修改信息，或者冒充 Alice 向 Bob 发送消息（中间人攻击）。Mallory 的出现，让讨论可以深入到通信的“完整性”和“认证性”。
Trent (Trustworthy): Trent 通常代表一个“值得信赖的第三方”，比如一个证书颁发机构（CA）或者一个可信的时间戳服务器。他可能负责验证其他参与者的身份，或者提供一个可靠的基准。
Walter (Warden): Walter 有时会出现在一些需要监控或限制的场景中，比如一个需要监视通信的管理员。
Peggy (Prover) 和 Victor (Verifier): 这对组合常常出现在需要进行“零知识证明”等交互式证明的场景中。Peggy 需要向 Victor 证明她知道某个秘密，而不需要透露秘密本身。

为什么它如此有效？

你可以把 Alice 和 Bob 看作是密码学世界里的“乐高积木”。当你想构建一个关于安全通信的例子时，你就可以拿起“Alice”这块积木，代表发送方；拿起“Bob”这块积木，代表接收方；再拿起“Eve”这块积木，代表潜在的威胁。通过组合这些名字，你就能非常清晰地描述一个场景，而无需在每次介绍角色时都花费大量篇幅去解释他们的身份和目的。

这种命名方式的优雅之处在于它的简洁性和普适性。它能够帮助我们：

简化复杂的协议：在描述诸如 DiffieHellman 密钥交换、RSA 加密、SSL/TLS 握手等复杂过程时，用 Alice 和 Bob 来指代参与者，能够极大地降低理解门槛。
聚焦核心问题：当我们讨论某个协议的安全性时，可以专注于 Alice 和 Bob 之间的互动，以及 Eve 或 Mallory 可能带来的攻击，而不用分散精力去纠结于谁是谁。
促进交流和教育：对于初学者来说，Alice 和 Bob 的名字就像是进入密码学世界的“入门券”，它们让这个原本可能枯燥的技术领域变得更加易于接近和理解。

总而言之，Alice 和 Bob 的流行并非偶然，而是密码学社区在长期实践中形成的一种高效、清晰且富有表现力的沟通工具。它们不仅仅是名字，更是代表了在安全通信场景中不可或缺的发送者、接收者以及潜在的威胁和辅助者。这种约定俗成的文化，在帮助我们理解和发展复杂的安全技术方面，起到了至关重要的作用。

网友意见

这周四接到了知乎的一个邀请，自己突然反应过来有一段时间没在知乎答题了，正好浏览知乎看到了这样一个有趣的问题，于是抛砖引玉来答一答。

Alice和Bob的诞生（1978年2月）

如果知友们了解一些密码学的知识，就一定会知道一个著名的密码学体制：RSA密码体制。RSA密码体制是密码学家提出的第一个公钥密码体制。简单来说，公钥密码体制允许相隔万里的两个人在互相不见面的条件下，远程实现安全通信。夸张点的说，没有RSA密码体制，我们就没法通过互联网安全聊天、实现电子交易，整个互联网会变得非常不安全。

RSA这个名字是发明此密码体制的三位密码学家Rivest、Shamir、Adleman的首字母缩写。这三位密码学家在1977年4月撰写了一篇论文《数字签名与公钥密码学》（On Digital Signatures and Public-Key Cryptosystems），并投稿至了一个期刊上，不过很遗憾这篇论文被拒稿了。不过，是金子总会发光的，这三位密码学家在1977年12月撰写了RSA密码体制的相关专利（此专利最终于1983年9月20日授权），并将论文进行了修改，把题目改为《一种实现数字签名和公钥密码系统的方法》（A Method of Obtaining Digital Signatures and Public-Key Cryptosystems），投稿至顶级期刊《ACM通信》（Communications of the ACM），最终于1978年2月成功发表。Rivest、Shamir、Adleman也因为提出了RSA密码体制，最终于2002年获得了计算机领域的最高奖项：ACM图灵奖（ACM Turing Award）。

不过我们今天要聊的并不是RSA密码体制，而是Alice和Bob。由于论文《一种实现数字签名和公钥密码系统的方法》于1978年2月发表，1978年2月也就成为了这篇答案的主人公Alice和Bob的生日。为什么这样说呢？因为这篇论文中首次使用了Alice和Bob来描述方案。在论文第2页，第2章的最后一个自然段，有这样一段描述：

For our scenarios we suppose that A and B (also known as Alice and Bob) are two users of a public-key cryptosystem.
在我们的场景中，假定A和B（也称为Alice和Bob）是公钥密码系统中的两个用户。

在这篇论文发表之前，通信领域论文中一般用A表示数据发送方，一般用B表示数据接收方。例如，1976年，密码学家Diffie和Hellman发表了标志着公钥密码学思想诞生的论文《密码学的新方向》（New Directions in Cryptography）。在此论文中，Diffie和Hellman就使用A和B分别表示数据发送方和数据接收方。在论文第7页，可以看到这样一句话：

If user A wishes to send a message M to user B, ...
如果用户A想将消息M发送给用户B，...

然而，大约2年后，Rivest、Shamir、Adleman就在论文中用Alice和Bob替代了A和B。根据Rivest的回忆，当时之所以使用Alice和Bob，一方面是避免使用枯燥无味的A和B，而这两个名字的英文首字母仍然维持A和B不变；另一方面是因为Alice和Bob分别为女性名字和男性名字，这样在论文后面的部分中就可以使用英语的她（she）和他（he）分别指代Alice和Bob，不至于让读者混淆。

至于究竟为什么要用Alice和Bob，而不用其它名字，有2种说法。一种说法是Rivest可能比较喜欢《爱丽丝梦游仙境》（Alice's Adventures in Wonderland）这部文学作品。

另一种说法是Rivest、Shamir、Adleman对1969年的一部电影《鲍勃&卡罗尔&特德&爱丽丝》（Bob & Carol & Ted & Alice）比较熟悉。

至于具体是什么原因，就不得而知了。不过，由于Alice和Bob是英语中分别以A和B开头的最常用的名字，可能当时这三位密码学家选取名字的时候只是选了一个满足条件的、最常用的名字而已。

Alice和Bob在密码学中被广泛使用（1980年以后）

1978年后，Alice和Bob这两个名字逐渐成为了密码学领域中的“著名人物”。慢慢地，大量的密码学家开始使用这两个名字代替枯燥无味的A和B。

1981年5月20日，密码学家Rabin在给哈佛大学艾肯计算实验室（Aiken Computation Lab）中撰写的技术报告《如何利用不经意传输实现秘密交换》（How to Exchange Secrets with Oblivious Transfer）中就使用了Alice和Bob：

Bob and Alice each have a secret, SB and SA, respectively, which they wish to exchange.
Bob和Alice分别有一个秘密SB和SA，他们希望交换他们的秘密。

1981年11月10日，密码学家Blum发表了一篇题为《通过电话抛硬币：一个用于解决不可能问题的协议》（Coin Flipping by Telephone: A Protocol for Solving Impossible Problems）。报告第1句话就写到：

Alice and Bob want to flip a coin by telephone.
Alice和Bob想通过电话来抛一枚硬币。

在之前的论文或报告中，一般只使用Alice和Bob代替A和B而已，Alice和Bob更像是代号。但在这篇报告中，Blum真正把Alice和Bob带到了背景故事里面，成为了故事中的两个人物。Blum写到：

They have just divorced, lived in different cities, want to decide who gets the car.
他们（Alice和Bob）刚刚离婚，居住在不同的城市，希望确定谁能分得汽车。

不过，也并不是所有的密码学家喜欢用Alice和Bob。密码学家ElGamal在论文《基于离散对数问题的公钥密码系统和签名方案》（A Public Key Cryptosystem and a Signature Scheme Based on Discrete Logarithms）中就没有使用Alice和Bob。1988年，密码学家Micali、Rackoff、Sloan在Alice和Bob的使用上也显得有些模棱两可，他们在论文《概率密码系统中的安全概念》（The Notion of Security fo Probabilistic Cryptosystems）中这样写到：

As with all cryptography, the goal is that A(lice), by using an encryption algorithm E, becomes able to securely send a message m to B(ob).
与其它密码体制相同，他们的目标是让A（lice）通过使用一个加密算法E，可以向B(ob)秘密发送一个消息m。

导致Alice和Bob最终成为密码学中主人公的事件，是1984年4月密码学家Gordon在瑞士苏黎世发表的一个晚餐演讲。这个演讲具体是什么已经无从考证了。Gordon在这次演讲中把Alice和Bob在密码学论文中出现的各种角色总结了一遍：

Bob是一位股票经纪人，而Alice是一位股票投资人（Bob was a stockbroker while Alice was a stock speculator）
Alice和Bob想要一起欺骗保险公司（Alice and Bob tried to defraud insurance companies）
Alice和Bob想要通过电话玩扑克（Alice and Bob played poker over the phone）
Alice试图想向丈夫隐瞒她与Bob的金融交易信息（Alice tried to hide her financial dealings with Bob from her husband）
Alice和Bob同时被税务机关和秘密警察订上了（Alice and Bob are wanted by both the Tax Authority and the Secret Police）
由于不相信Bob的过去经历，Alice不相信Bob（Alice doesn’t trust Bob because of some unknown past experience）

（感谢评论区 @黄家强，科学松鼠会曾经给出了Gordon这次演讲的翻译稿，参见链接：科学松鼠会 " 关于爱丽丝和鲍勃的宴后演讲）

Gordon的这次演讲最终影响了整个密码学界，使Alice和Bob成为了密码学界中的虚拟主人公。Gordon在2005年回忆道：

Today, nobody remembers I invented Strong Primes, but everyone knows me as the guy who wrote the story of Alice and Bob.
现在，没人记得我发明了强质数，但每个人都知道我写的有关Alice和bob的故事。

Alice和Bob在其它领域被广泛使用（1980年以后）

1980年以后，Alice和Bob也逐渐出现在其它计算机科学领域的论文中。1987年，Halpern和Rabin首次在模态逻辑领域使用Alice和Bob。他们在论文《有关似然性的逻辑解释》（A Logic to Reason about Likelihood）中写到：

The situation is the following. Suppose Alice and Bob have one-bit secrets which they would like to exchange (the multibit case proceeds along similar lines).
具体场景如下。假设Alice和Bob想交换1比特秘密信息（多比特情况的处理方式类似）。

量子计算领域也逐渐开始使用Alice和Bob。例如，Bennett、Bessette、Brassard、Salvail、Smolin于1990年发表的论文《实验量子密码学》（Experimental Quantum Cryptography）中的第2章，为通过公钥密码体制引入量子密码学，论文写到：

The purpose of public key distribution is for two users "Alice" and "Bob", who share
no secret information initially, to agree on a random key, which remains secret from
an adversary “Eve”, who eavesdrops on their communications.
公共密钥分发的目的是让两个用户Alice和Bob在初始没有秘密信息的条件下协商得到一个随机密钥。这个随机密钥应该对攻击者Eve保密，Eve可以窃听Alice和Bob的通信内容。

随着时间的推移，Alice和Bob不仅在在计算机理论、逻辑学、量子计算等与密码学相关的领域中得到应用，他们的名字也逐渐出现在经济学、物理学、以及其它工程领域的论文中。

新人物Eve的诞生（1985年-1988年）

1985年，密码学家Bennett、Brassard、Robert在论文《如何减少敌人的信息》（How to Reduce Your Enemy's Information）中也使用了Alice和Bob作为主人公。不过，他们在论文中又给出了一个新的人物：Eve。

如果仔细观察的话，上面提到的论文《实验量子密码学》中已经出现了Eve的身影。Eve的首字母E实际上表示的是英文Eavesdropper，意为“窃听者”。顾名思义，Eve是一个攻击者，他的能力是窃听Alice和Bob之间的通信内容。1985年的论文《如何减少敌人的信息》中第一次出现了Eve的身影：

The private channel is imperfect in various ways: transmission errors can occur, and partial information can leak to Eve, the
eavesdropper, who also can modify the transmissions arbitrarily.
保密信道从几个方面看都是不完美的：通信过程会出现数据传输错误，部分信息也会泄露给窃听者Eve，Eve也可以任意修改通信信息。

Eve的出现使得密码学家们终于找到了一个可以代替攻击者（Adversary）一词的人物了。要知道，攻击者Adversary一词的英文首字母也是A，如果直接用A的话就会和Alice混淆。Eve出现在密码学论文中后，密码学家就可以用字母E来表示攻击者，从而避免上述混淆。不过，论文《如何减少敌人的信息》中提到，Eve可以任意修改通信信息。不过，现在密码学论文中一般把Eve称为被动攻击者：Eve只能实施窃听，不能对通信内容进行任何篡改。密码学家专门引入了另一个可以对通信内容进行篡改的人物：Mallory，这个名字的英文首字母M表示英文单词Malicious Adversary，意为“恶意攻击者”。

其它人物的诞生（1994年）

1994年，著名密码学家Schneier出版了一本密码学著作《应用密码学：协议、算法、C语言源码》（Applied Cryptography: Protocols, Algorithms, and Source Code in C）。在这本著作中，Schneier不仅广泛使用Alice、Bob、Eve和Mallory，还发明了很多其它的人物，这些人物未来都成为了密码学协议中的人物，列举如下：

Carol（或者Cathy）：通信中的第三位参与人，对应的是英文的第三个字母C；
Dave（或者David）：通信中的第四位参与人，对应的是英文的第四个字母D；
Isaac：互联网服务提供方，对应的英文是Internet Service Provider；
Justin：司法机关，对应的英文是Justice；
Oscar：攻击者，对应的英文是Opposite；
Pat/Victor：证明方/验证方，对应的英文是Prover/Vierfier；
Trent：可信第三方仲裁，对应的英文是Trusted Arbitrator；
Walter：看守人，在协议中保护Alice和Bob，对应的英文是Warden。

以上。

参考资料

DuPont和Cattapan于2017年撰写了一篇文章《Alice and Bob: A History Of The World's Most Famous Couple》，详细论述了Alice和Bob的由来。本文多数材料均从此篇文章中找到。本文可以在The World’s Most Famous Cryptographic Couple处访问并下载。

维基百科《Alice and Bob - Wikipedia》中详细列举了除Alice和Bob外的其它人物，可以具体查看。

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