漫画 | 三千年的密码战争,人类天才的巅峰对决
在遥远的古代,两军对垒,负责送信的信使可不是一个好差事。
后来,人们想出了一个好办法:把信息藏在头皮上
等到信使的头发长出来,他就可以伪装成普通人,大摇大摆地送信了。
到了目的地, 士兵再把信使的头发剃光
这种叫做信息隐藏的办法,传递一些不那么及时的情报还行。
如果是紧急情报,那肯定等不及头发长出来了。
很快,人们就发明了信息加密的方法:可以把字母改写成另外的字母。
现在我把JYVTR发给你,如果你不知道明文和密文直接的对应关系,那是不容易猜出来的。
但是要记住这么长的对应关系,是有点麻烦的,还有个简单的办法:选择一个词作为钥匙,比如LINUX。
总之,算法是公开的,但是密钥是保密的。
不仅是字母, 数字、稀奇古怪的字符、图形都可以作为加密的手段。
牢固和简易的特点,让替代式加密方法在通讯届风光了近千年。
很多人相信,由于可用密钥的数目过于庞大,替代式密码是无法破解的。
有了坚固的盾,必然会出现更锋利的矛。
公元9世纪,阿拉伯的伟大科学家肯迪出手了。
肯迪写了一部伟大的作品《解译加密信息手稿》 ,提出了频率分析法。
频率分析法是怎么工作的?
一个例子就能轻松理解。
首先,我们需要知道字母出现的频率
然后分析一下密文中字符出现的频率,和上图中字母的频率进行对比,一步步分析。
人类语言中总是有冗余,所以不论你用什么密码替代方法, 频率分析法总能找到空子钻进去。
替代法建立起的加密大厦轰然倒塌。
压力再次回到编码者这一边, 怎么才能把这该死的字符出现频率给去除呢?
15世纪,佛罗伦萨人阿尔伯蒂提出了一个新的替代加密方法。
如果用这种办法来加密 hello 这个词的话,是这个样子的:
hello 这个词中的两个l 被加密成了不同的字符!
1562年,法国人维吉尼亚提出了一个更“狠”的终极方案:维吉尼亚方格
维吉尼亚密码法不仅可抵挡频率分析法的攻击,而且密码钥匙的数量也很惊人。
因为发信人和收信人可以协商采用字典上的任何一个单词、任何单词组合,乃至杜撰的单词。译码人根本没法通过尝试的方式来破解。
这一追就是几百年 !
终于,另外一个伟大的译码者出现了。
1854年,计算机先驱巴贝奇敏锐地发现了维吉尼亚密码法的缺点。
维吉尼亚密码法的弱点在于它的循环本质。假使钥匙单词是4个字母长,则每逢4个字母就会用到同一套密码字母集。
译码者一旦辨识出钥匙单词的长度,就能把密码文视为4个单套字母密码法的系列组合,再以频率分析法逐一破解。
风光了几百年的维吉尼亚密码危在旦夕。
这种办法就叫单次钥匙本密码法, 可以保证通信的绝对安全, 但是它也有两个巨大的缺陷
所以手工肯定完成不了这个任务的,必须要依赖专门的机器。
1918年德国发明家亚瑟·谢尔比乌斯发明了Enigma, 这是有史以来最可怕的加密机器
使用者每天只需要提供初始密钥就可以了,难度大大降低
在接下里的20多年中,德国军方购买了三万多台Enigma密码机。
二战爆发时,纳粹德国的通信加密水平无懈可击,傲视群雄, 让盟国头条不已。
破解Enigma成了盟国情报机构的头等大事。
英国专门成立了一个密码破译机构:布莱切利庄园, 巅峰时期,这里有7000人破译密码!
他们在波兰人工作的基础上,夜以继日地破解,有了不少成果,但是德国人也在不断地升级Enigma, 让破解越来越难。
乱世出英雄,布莱切利庄园的英雄是:阿兰·图灵。
图灵也是计算机行业的祖师爷,他最为知名作品就是他的论文和图灵机,他对于用机器来解决数学问题有着特殊的素养。
经过一份辛苦的研究, 图灵提出了一个惊人的密码分析方法 :制造一台叫“炸弹”的机器,来破解Enigma。
“炸弹”的造价在当时高达10万英镑, 相当于现在的一千万, 英国制造了49台“炸弹”。
为了将“炸弹”的效果发挥到极致,图灵需要更多的人手, 但是上司不同意加人。
于是图灵和同事越级向英国首相丘吉尔求助。
丘吉尔毫不迟疑地响应他们的请求。他马上写了一张备忘录给他的参谋首长。
图灵和他的团队破译了大量德军的机密,显著地缩短了第二次大战的进程。
二战结束后,布莱切利园的秘密被封存, 直到1974年才解密, 但是图灵等不到了。
图灵是同性恋,这在当时的英国不能被世俗所允许。
1954年,他把苹果浸入氰化物溶剂,然后咬了几口, 年仅42岁的天才自杀了
译码者又一次占据了上风, 有个很大的原因是:对于通信双方来说,必须要发送包含密钥的密码本,这就存在了泄密的可能。
要是通过网络、无线电来发送密钥,那肯定得加密,加密又需要密钥,这就陷入了鸡生蛋、蛋生鸡的无限循环。
密钥的发送是个千年的难题!
到底该怎么办呢?
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