赵文银:从云计算谈网络空间不安全的根源
发布人:半壁店第一社区居委会:乾坤化物;kingque 时间:2016-11-10 10:17:59

空间是一个没有能量的特殊事物,相当于一个容器,是事物存在的载体。空间创建了一个封闭的能量区域,当事物能产生变化时,变化产生的能量已经和阻碍的能量相互抵消,即遵循热力学第二定律规则。

而在数学上,空间是指一种具有特殊性质及一些额外结构的集合,但不存在单称为“空间”的数学对象。

这两者的描述本质上是一样的,没有事物存在的空间是没有意义的。空间以及空间里的事物是可以采用数学模型来描述的。

一、网络空间是从哪里来的

 物理空间和信息空间是客观存在的,人们长期以来争论的物质和意识就是这两个空间里的存在事物,尽管我们不知道这两个空间从哪里来的,但是我们知道网络空间的来源,它是人类自己创造出来的,目的就是建立物理空间和信息空间的连接通道,改变人类的生存和生活环境。

每台计算机创建一个信息逻辑世界,然后通过网络技术把它们连接起来,就形成了网络空间。

由此可见,网络空间是一个包含大量具有不同结构的信息逻辑世界的集合。那么计算机是如何创建逻辑世界的?

 1、CPU产生“宇宙大爆炸效应”

 尽管物理学家无法观察宇宙大爆炸瞬间的场景,但是计算机学家可以观察“逻辑宇宙大爆炸”瞬间的场景。

从物理设备到逻辑世界的转变是一个从无到有的空间属性的改变,类似“宇宙大爆炸效应”,在加电的瞬间,从第一个逻辑点开始(First Entry Point, FEP),“瞬间”创建了一个全新的世界。

比如天河二号超级计算机,以峰值计算速度每秒 5.49 亿亿次速度产生初始事物,那么对于观察者来说,逻辑宇宙的初始结构是“一瞬间”创建的。

 


 

 

 2、网络空间是什么

 网络空间是一个连接物理空间和信息空间的特殊空间,是由CPU物理装置创建的逻辑世界按照网络规则连接在一起的集合。CPU逻辑世界类似大脑细胞装置创建的精神世界。

当前的网络空间是一维空间,只有前后两个方向。当时间发生变化时,事物只能沿直线方向改变。目前的物联网本质上就是采用IP地址方式把物理设备映射到一维网络空间里进行管理。


 

一维空间里的视觉图

 

显然,一维空间很难完整地描述三维空间里的事物,而由于信息的缺失,逻辑过程也会变得不完整,从而出现大量的安全问题。通常人们会认为一维空间是一条直线,这是一种误解,任何空间都有大小(质量),维只是空间结构的表征形式,指定事物的存在位置。

高维空间里生物永运比低维空间里的生物的能力强大。因为高维空间包含了低维空间的所有属性,如同现代战争,太空部队一定比地面部队的作战能力强大很多。

网络空间也具有同样的空间特征,高维空间比低维空间具有更大的性能优势。所以创建多维网络空间是解决当前网络空间安全问题的发展方向。

二、网络空间不安全的根源在于CPU的二进制数字系统

 CPU采用01两个符号创建逻辑世界,类似物理学家认为宇宙最基本的粒子是开弦和闭弦,以及中国古人认为万物是由阴、阳两种最基本的物质创建的。

二进制是一种位置化数字系统,由18世纪德国数理哲学大师莱布尼兹发现。当前的计算机系统使用的基本上是二进制系统。

二进制的科学定义:使用2为底的2个字符表示一个数,字符集S = {0,1}。其计算方式为:

 

二进制描述的数字按照一维空间结构线性分布,位置和数字相同,z=f(x)


二进制系统存在几个基本缺陷:

(1)符号信息损失现象严重:00100010000011,这些符号所代表的数字一样,但是它们是不同的符号。

(2)数字分布在一维空间里,只有前后两个方向属性。

(3)当一个很大的数字出现时,前后的空间距离也会非常大,因此空间的边界也会很大。

 三、二进制CPU创建的是一维逻辑空间

 CPU的硬件本身是不能识别数字符号的,01两个符号只是两种状态。只有在加电的一瞬间所产生的逻辑世界里,01两个符号才具有数字含义。

CPU采用递归描述方式创建不同尺度的空间。第一层逻辑空间描述的是物理空间到信息空间的过程,类似中国古代哲学里的无极到太极的过程。

计算机只能对符号进行描述,并不具备人们定义的计算特征,所谓的计算效果只是按照某种算法获得的数字结果。

CPU创建逻辑空间的过程如下

(1)从无到有创建第一层逻辑空间,这是物理空间装置到信息空间数字的转换过程。

(2)从第一层逻辑空间创建应用层逻辑空间,这是从一维数字空间到多维数字空间转换的过程。

(3)......


 

大多数的不安全来自数字层逻辑空间。它是网络空间的“地基”,同时也是上层逻辑空间的万物之源。

CPU包含三个部分:运算器、控制器、存储器。

对于CPU来说,无论硬件存储设备如何摆放,都会映射到一个一维逻辑空间里,按照从小到大的顺序进行排列。在计算机接通电源的时候,首先创建的是这个逻辑空间,存放的是运算器直接处理的数据。

 四、大量多余的0空间导致了逻辑世界的不安全

俗话说,苍蝇不叮无缝的蛋,网络空间不安全,是因为空间里存在大量的“缝”。当前的解决方法是不断地修补这些“缝”,比如杀毒软件、打补丁等。

二进制本身的缺陷是导致信息世界不安全的根源。在说明这个观点之前,先了解逻辑世界的运行规则。

在一个可信的逻辑世界里,所有的事物必须具有唯一的身份标识,以便创建一个可信的信息传递通道(拜占庭将军问题)。

但是二进制本身的残缺,使得科学家所创建的信息通道是不可信的。0是产生这些“缝”的根源。

win操作系统里的PE文件格式为例,在两个数据块之间存在大量的空余数据块,黑客可以通过这些空余的数据块植入非法程序,通过修改入口(Entry Point)的方式达到非法的目的。


 对于正常的程序来说,这些0区块只是一个摆设,本身是没有意义的,所以黑客可以利用这些摆设,植入自己的程序代码,而且并不会影响原程序的正常运行,只是修改程序入口,让程序执行非法的程序,然后再执行原来的程序。


 

 五、用二的幂进制弥补二进制的缺陷

二的幂进制是一个二维位置化数字系统,由赵文银、郭淳学发现,其数学规律来自中国古代的先天八卦。采用二元函数表示,z=f(x,y),其中x为数位置,y为层位置,z为对应的数字。xy属于一维数字分布方式,可以采用二进制数字系统表示。

二的幂进制的定义:使用2为底的2个字符表示一个数,字符集S = {1,2}。和二进制的区别在于符号02的不同。


 

幂是指覆盖的含义,表示数的排列不是一维的线性顺序,而是二维的分层覆盖的排列顺序。

这是一个新发明的数字系统,0是特殊的符号,表示没有,不仅包含了现代数学赋予的位置化含义,同时也包含了古代哲学赋予的含义。0的运算规则和二进制一样

所以在二的幂进制里存在三个数,012

二的幂进制描述的数字按照二维空间结构非线性分布,位置和数字不相同。二进制数属于该空间结构里无穷大的层上的一组位置数字。


 

二的幂进制系统的基本特征

(1)不存在符号信息损失的现象:所有数字都是由12构成的,0属于特殊符号。

(2)数字分布在二维空间里,具有上下、前后两组四个方向属性。

(3)和二进制相比较,当一个很大的数字出现时,空间的边界尺度减少一半。比如2万亿的数字,二进制的空间尺度为2万亿,而二的幂进制的空间尺度为1万亿。

(4)数字逐层递增分布在平面上。

(5)同一层数字按照对折递归、右螺旋对称规则排列,类似DNA的螺旋结构。

 

二的幂进制数字分为奇数轴和偶数轴两部分,在空间的分布结构类似DNA双螺旋结构,因此在设计二的幂进制CPU的时候可以充分利用这个规律。

采用二的幂进制规则设计的CPU,创建的数字层逻辑空间是一个二维空间。包含了3个最基本的数字符号0120是一个特殊的符号,所有的有效数字是由12构成的。0的运算规则同二进制CPU的运算规则一样。


 

 

尽管二的幂进制CPU目前处在理论模型的研究阶段,但是由于二的幂进制和二进制同源,都是对两个符号的描述,唯一的不同是数字的存在空间形式,所以二的幂进制CPU和二进制CPU在本质上是没有区别的,改变的是由空间带来的存在事物的结构形式。

二进制数字属于一维空间里的事物,z=f(x),二的幂进制数字属于二维空间里的事物,z=f(x,y),按照高维空间包含低维空间属性的规律,理论上是可以设计生产出二的幂进制CPU的。

 六、逻辑世界的哲学模型、数学模型和科学模型在源头上是统一的

对于任何一个逻辑世界来说,哲学、数学和科学如果追溯到最基本的源头模型,它们是统一的。

中国的古代哲学模型:道生一,一生二,二生三,三生万物。基本元素为62个。

二的幂进制CPU数学模型:硬件电路产生高电平、低电平,然后产生012三个数字,然后由这三个数字创建逻辑世界里的万物。

物理学模型:物理世界由开弦和闭弦构成的,总共有62个基本粒子。


 

二的幂进制模型展示了哲学、数学、物理的基本模型

 

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