主题:【原创】被征服的谜――ENIGMA的故事(篇外之三):老密码,老故事 -- 1001n

2005-05-20 06:40:111001n
【原创】被征服的谜――ENIGMA的故事(篇外之三):老密码,老故事

【原创】被征服的谜――ENIGMA的故事(篇外之三):老密码,老故事

首先感谢大家的支持,对我所写的密码基础也认真地看着并讨论着:)值得再一次指出的是,我们在这里只探讨古典密码,至于计算机编译的现代密码我们就不玩儿了吧,呵呵。但是从论坛兄弟们的提问和关心不难看出,密码实在是对每个人都很重要。的确是这样,密码在现在关系着我们每个人的日常生活。大而化之,从古到今,密码的得失都关系着民族、国家的兴衰成败。下面,我们就简单回顾一下密码的发展史。

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前文简单提了一下密码学的最基本的几个要素。就象讲新闻一样,首先要讲五个W。但是,W们都到位了,我们还是没看见哪怕任何一条具体的新闻。这也告诉我们,理论总是要跟实践结合才会产生有意义的结果的;借用中央电视台《新闻会客厅》里的一句宣传语言来说,就是“新闻,因人而生动”――现在,就让我们把具体的人物和事件交织在密码学的原理之中,看看人类文明发展的历史上,密码学是怎么一步步走到今天的这个样子的吧。。。

非要刨根问底的话,密码的原点可以一直追溯到大概40个世纪以前。

四十个世纪!一看这年头,大伙心里就有数了,这原点非得钉在四个文明古国中的某一个不可。遗憾的是,这次拔得头筹的,不是我们中国,而是那个亚非大陆之间,金字塔密布的古国埃及。

在四千多年以前,大概是阿梅连希第二法老王朝时代,有个贵族,名叫克努姆霍特普二世。这个人活的时候具体情况如何,我们第一是不很清楚,第二是也不怎么关心,呵呵。但是在在尼罗河畔的一个叫梅尼特?库孚的小镇上,我们能看到他的一部分英雄事迹――在那里,有他的墓;而这墓上,自然有墓碑。在这块为他歌功颂德的墓碑上,刻着一些莫名其妙的象形符号,记录着他生前所建立的功勋。我们这里略去这位远古贵族的具体功绩不表,而去注意一下这些由象形符号构成的铭文――关键是,它们并不是当时所使用的象形文字――而密码,就在这里发端了。

事实上,这些文字并不是为了保密,而似乎是有点儿“更庄重地说”的意思,类似于今天我们看法律条文的感觉:偷了东西这么简单点儿事,在法律条文上就得被庄严地翻译成“盗窃他人财物”;没打算杀人,可失手一刀捅死了人,就成了“故意伤害致死”――当然,法律条文那么陈述,主要是为了严谨,这扯的实在太远,就不提了。。。而那位贵族的墓碑上,为了“更庄重地说”,就用更加难懂的象形符号替代了今天本身就已经很难解读的象形文字。他是不是更庄严了更权威了我不清楚,但是,这样的举动却完全符合了密码学的某方面意义,那就是:不仅是文字的记录,而且还是有意歪曲的记录。

这几个文明古国中的印度,在大约17个世纪后,也就是离今天大概二千三百年前,一本叫《经济论》的著作就已经提到,印度的密探已经遍布全国了,而密探受领任务,交换信息,总还是跟密码沾点边儿吧。说到这里,又要打个擦边球了:印度名声赫赫的《爱经》想必各位都有所耳闻吧?嘿嘿。。。面色一正:那位同学,你想哪里去了……?我们要说的是正事――书里头提到了64种瑜珈是女人应该修炼的,其中就有密写术。雅朔特拉先生在为《爱经》注解的时候,提到了Kautiliyam和Muladeviya两种字母和字母组合的替代方式。比如,a被替代成k,kh被替代成g,等等。如此一来,加密过的明文肯定是无法正常阅读了。

顺便说一句,女人为什么要学密写?莫非是为了悄悄地给老公以外的心上人写点啥用的?――如果真是这样,各位兄弟回家一定要禁了《爱经》,至少要屏蔽相关内容,千万不能让嫂子弟妹们学了去,呵呵……

在地球的那一边,美索不达米亚的高人们为了炫耀自己的学问,也采用了和埃及类似的方法,使本来就令人头大的楔形文字,变成了令头大上加上的各种符号。如果持之以恒,说不定变成了新的语言文字也说不定。可惜,小聪明就是小聪明,随着历史的发展,这些所谓的“智慧”也湮灭在图书馆里了。。。

中国的情况相对不让人乐观,比起埃及的先驱,我们在这方面至少落后了将近两千年。在有据可查而又提到密码学相关内容的文本中,最早的似乎应该是成书于战国时代的《六韬》。在其中“阴符”一篇里,以假托的“太公”姜子牙的口气,向周文王讲到了阴符的使用。这个阴,今天应该做“隐”讲,符,一般解释为兵符,合起来就是隐蔽的兵符。太公说,咱们用的阴符分成八个级别,依次是:

大胜克敌之符,长一尺;

破军杀将之符,长九寸;

降城得邑之符,长八寸;

却敌报远之符,长七寸;

誓众坚守之符,长六寸;

请粮益兵之符,长五寸;

败军亡将之符,长四寸;

失利亡士之符,长三寸。

个人看法是,不管阴符具体是什么,一定要结实。否则,发出一个九寸长的破军杀将的大喜报,颠簸千里之后只剩下三寸,这得胜将军小命也是难保。。。而在密码学上,这阴符实际上属于隐语的范畴。

往事越千年,两千多年后的1941年12月,渊田美津雄率领日本海军第一攻击波355架战机,在对珍珠港一击得手之后,向总部报告“Tora!Tora!Tora!”,正是隐语的应用。

再拉回来,时间一晃就到了宋朝。公元1044年,也就是北宋庆历年间,曾公亮、丁度二位撰写的兵书《武经总要》里,又提到了一个加密军事通信的办法,称为“字验”。具体的方法是,先估计前线可能和总部首长交流什么情况,一共概括成四十项,每项用某诗的一个字代替。用的时候,写好一个字,比如说,“月”字,之后在这字上盖个印,发给首长。首长一看,“月”,一查对照表――哦,没粮食了。那就往前线发粮食,于是在这个“月”字上再盖一个印,表示批了。这第二个印不盖,就表示不批。

说起来,这种通信方式唯一的好处就是不怕路上传令兵给敌人截了去。但是,这个办法确实是太粗糙了。比如,要一万斤粮食是“月”,要一百万斤粮食还是“月”;如果我缺一百万斤,首长却只给我一万斤,又当如何?――兵书里可没说这种情况该怎么办。个人估计,如果不是连写一百个“月”字来个痛快,就是左一“月”右一“月”地催呗,反正粮食多了大概不会有什么苦恼。。。这还算好的,如果我要五千斤而不是一万斤呢?莫非要写个“十五天”,让首长慢慢猜出是个“半月”的意思?如此给首长找麻烦,还隐约有了点儿考考首长智力的意思,――这可是无论古今都没有好下场的啊。。。

时间继续飞驰而去。到了明末清初,更象是位天文学家的揭暄同志,写了本兵书。顺便说一句,明清两代,写兵书注兵书似乎都是一种时髦,不仅赳赳武夫写,文弱书生也在写,粗粗拉个书单,至少得几十本;虽说这时候正规军战斗力不怎么样,军事思想可是大大的百花齐放着。

闲话少叙,这位揭暄同志所著的《兵经百言》中提到,“故自金、旌、炮、马、令箭、起火、烽烟,报警急外;两军相遇,当诘暗号;千里而遥,宜用素书,为不成字、无形文、非纸简。”这里说的还是很清楚的,所谓素书,就是密信。只是之后提到的所谓不成字、无形文、非纸简到底是个什么,有点莫名其妙。有人解释为拆字、隐写、不用纸张做载体,似乎也是言之成理的。

没过多少年,密码故事中最好看的关键――阴谋――出现了。这个故事的发生又涉及了那位千古毁誉不停,而我个人倒颇是欣赏的传奇皇帝雍正。

1722年,雍正在一片混乱中即位。一直觊觎帝位的兄弟老八、老九、老十、老十四不是不服么?就分别料理了一下。其中的老九允端,也就是后来那位小猪塞思黑,被发配了西宁,他的幕僚葡萄牙传教士若奥?莫朗先生也跟着到了西宁。

在雍正四年,也就是公元1726年的时候,允端写了封信,寄给他儿子。本来就身份敏感、地位微妙,为了保密,老九允端在发信之前,把它交给莫朗先生,对这封信进行了加密。莫朗先生使用的方法不太清楚,似乎用的是俄文字母进行的。皇族中使用密文,在以前似乎还没有过,何况,用的还是拼音化的文字进行的加密,也算开了先河吧。

结果呢?被雍正的情报组织疏而不漏地发现了。加密――那是什么性质的问题?嗯?有什么话不能对我圣明皇帝剖白,而要另搞一套?简直就是十恶不赦中的谋大逆嘛。考虑到该同志历史上一贯表现不好――结果就是,连带上其它几件新仇旧恨,允端从此被开除出皇族,爱新觉罗这姓不能用了,允端这名也不能用了,改名塞思黑,从西宁发到保定圈禁,没几个月就死了。而密码先生莫朗,也是前后脚瘐死狱中,一段密码公案,至此over。

中国方面的密码故事暂时就在这里打住了。说起来,中国古代翻来覆去的阴谋、权谋、阳谋,不计其数的政变、起义、镇压,政治文化的发展堪称是登峰造极,但是与之紧密相关的密码学的发展却基本一直停留在襁褓中,来回来去的总是隐语、借代、暗号等等,也是颇为奇观的一个现象。

我个人认为,这个现象的原因一方面是由于汉字本身的表意特性,没有什么汉字表,不那么容易象拼音化字母那样很快走上字母表,进而数字化编码的道路;另一方面与中国历来积淀的文明,强调哲学而忽视自然科学,特别是忽视科学技术发明创造有关。当然了,兄弟们肯定能举出很多中国古代科学的辉煌来,但是扪心自问,我们的祖先们对科学技术的确是重视的太不够了,不说别的,一句“奇技淫巧”就不知抹杀了多少萌芽中的科技探索。。。

又扯远了。跟密码有关的历史事件实在太多了,新闻固然因人而生动,但是也不能因人而变成长篇报告文学啊――现在,就让我们简单梳理一下密码进化的道路,并从中寻找对密码学发展影响最深重的几个里程碑吧:

希伯莱文的圣经旧约中,使用了atbash――逆序互代法,和albam――折半顺序互代法,对三处文字进行了加密(还有一种atbah法,也就是分段逆序互代,当年也是流行过地);

公元前五世纪,斯巴达人开始使用世界上第一种加密器械――skytale,也就是“天书”。顺便提一句,说到巧译,这个skytale的确译的好:密码,本身就该是天书。而这里所说的天书,就是把羊皮纸缠在特定直径的木棍上,写好文字以后一解开,纸上的字顿时歪七扭八,就谁也不认识了;解密的时候再找同样粗细的棍子,缠上读出便是――谁说尺寸不重要的?至少天书告诉我们,没有比尺寸更重要的了。。。

真正的跃进出现在公元前2世纪,希腊历史学家Ploybius不知道受了什么启发,发明了方表法。这个方表价廉物美,老少皆宜,经过诸多改良直到二十世纪还在战争中使用,的确是密码学发展的第一大里程碑,我们稍后再介绍;

历史学家设计密码,大名鼎鼎的朱利叶斯?恺撒皇帝也自己设计密码。他的办法说难不难,就是把每个字母都用之后三位的字母替换掉。比如,A变成三位后的D,D变成三位后的G,S变成三位后的V。这样,sad就变成了vdg。至今,这样使用字母表顺序,只是正反向顺延的换字表,都被称为恺撒换字表;

阿拉伯人则记录了密码编码和密码分析的进展,就连cipher(密表,换字表)这个词都来自阿拉伯当年最牛的数学领域。在1412年,Qalqashandi撰写的百科全书,更是毫无疑问地成为了一个密码学发展上的里程碑。

在书里,他

第一次提到多表替代加密,还给出了换字表;

第一次提到了语言特征在密码分析中的作用;

第一次提到频率分析在密码分析中的作用。

这三点的重要性怎么估计都不过分:

多表替代,足足风光了几百年;

语言特征,比如在英语里字母i后一般不会跟i、q啊,比如ing、de、com这样的常见组合啊,可以大大减少密码分析的难度,也给分析人员猜解明文提供了理论依据;

频率分析就不多说了,单字替代正是败在这个频率分析上的。

之后从密码学家的角度看,西方开始崛起了;并且,这一崛起,就再也没给几个古国以任何机会,至今仍然把持着密码学界的龙头老大地位。诸如多名码替代、多表替代等著名方法,都开始进入了蓬勃的发展期。再之后,人类文明进入了机器密码的时代。

从原理上说,机器密码以前的时代,主要就是1001n最初讨论密码时所写的那些方法,并因为各种“生动的原因”,背后藏了很多故事;而机器密码时代开启以后,整个密码学就改变了模样――虽然从道理上说,它还是没有脱开单字替代、多名码替代、多表替代等方法的范畴,只是揉在了一起,面目变的更加模糊了而已。

想想上文提到过的恺撒吧。一位贵有四海的皇帝,居然都要身体力行地去设计密码,可见即便是统治者本人也能清晰地认识到,绝对保证信息的安全有多么重要。时过境迁,人类文明不断大踏步地向前延伸,皇帝被总统代替了,但是统治者对密码的热情并没有随着帝制的渐渐消亡而逝去。

这不,又一位对密码学有热情的总统走上了历史舞台。

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