请问古代密码学的发展过程

Posted 2023-05-12

参考技术A 密码的使用可以追朔到古埃及时期，在那时有一种现在被称为“棋盘密码”的加密方法。

其原理如下：

在通信双方，掌握着相同的m*n列矩阵，在该矩阵中保存着所要加密的字符组成的字符集，加密时找到相应的明文字符，然后记下行号与列号。

不断重复上述过程，直到查完所有明文字符，这样就可以得到以行号与列号组成的一个数字序列c。

接受方接受到该数字序列c,不断从该序列中取出行号与列号，然后在m*n列矩阵中查找出对应行、列的字符。

显然，由于双方拥有相同的矩阵，故能够保证接受者可以从密文中还原出明文。

在这种加密方法中，密钥显然就是那个矩阵。

对于这种加密方法，相必有许多读者已从一些小说中见到。

在计算机上又如何实现这种密码呢？我相信不用说，大家都已想到该怎么做了。

对，实质上就是重新映射计算机上的字符集。

而那个映射表就是密钥。

说到底，其实这种加密方法就是一个单表置换加密（在以后会讨论到这种加密方法的）。

对于单表置换加密可通过频率统计方法进行破译，因此，这是一种不安全的加密方法。

密码学作为保护信息的手段，经历了三个发展时期。

它最早应用在军事和外交领域，随着科技的发展而逐渐进入人们的生活中。

在手工阶段，人们只需通过纸和笔对字符进行加密。

密码学的历史源远流长，人类对密码的使用可以追溯到古巴比伦时代。

下图的Phaistos圆盘是一种直径约为160mm的粘土圆盘，它始于公元前17世纪，表面有明显字间空格的字母。

近年有研究学家认为它记录着某种古代天文历法，但真相仍是个迷。

随着工业革命的兴起，密码学也进入了机器时代、电子时代。

与人手操作相比电子密码机使用了更优秀复杂的加密手段，同时也拥有更高的加密解密效率。

其中最具有代表性的就是下图所示的ENIGMA。

ENIGMA是德国在1919年发明的一种加密电子器，它被证明是有史以来最可靠的加密系统之一。

二战期间它开始被德军大量用于铁路、企业当中，令德军保密通讯技术处于领先地位。

在这个时期虽然加密设备有了很大的进步，但是密码学的理论却没有多大的改变，加密的主要手段仍是--替代和换位。

计算机的出现使密码进行高度复杂的运算成为可能。

直到1976年，为了适应计算机网络通信和商业保密要求产生的公开密钥密码理论，密码学才在真正意义上取得了重大突破，进入近代密码学阶段。

近代密码学改变了古典密码学单一的加密手法，融入了大量的数论、几何、代数等丰富知识，使密码学得到更蓬勃的发展。

到了现在，世界各国仍然对密码的研究高度重视，已经发展到了现代密码学时期。

密码学已经成为结合物理、量子力学、电子学、语言学等多个专业的综合科学，出现了如“量子密码”、“混沌密码”等先进理论，在信息安全中起着十分重要的角色。

希腊斯巴达出现原始的密码器，用一条带子缠绕在一根木棍上，沿木棍纵轴方向写好明文，解下来的带子上就只有杂乱无章的密文字母。

解密者只需找到相同直径的木棍，再把带子缠上去，沿木棍纵轴方向即可读出有意义的明文。

这是最早的换位密码术。

公元前1世纪，著名的恺撒(Caesar)密码被用于高卢战争中，这是一种简单易行的单字母替代密码。

公元9世纪， *** 的密码学家阿尔·金迪(al' Kindi 也被称为伊沙克 Ishaq，(801?~873年)，同时还是天文学家、哲学家、化学家和音乐理论家)提出解密的频度分析方法，通过分析计算密文字符出现的频率破译密码。

公元16世纪中期，意大利的数学家卡尔达诺(G．Cardano，1501—1576)发明了卡尔达诺漏格板，覆盖在密文上，可从漏格中读出明文，这是较早的一种分置式密码。

公元16世纪晚期，英国的菲利普斯(Philips)利用频度分析法成功破解苏格兰女王玛丽的密码信，信中策划暗杀英国女王伊丽莎白，这次解密将玛丽送上了断头台。

几乎在同一时期，法国外交官维热纳尔(或译为维琼内尔) Blaise de Vigenere(1523-1596)提出著名的维热纳尔方阵密表和维热纳尔密码(Vigenerecypher)，这是一种多表加密的替代密码，可使阿尔—金迪和菲利普斯的频度分析法失效。

公元1863，普鲁士少校卡西斯基（Kasiski）首次从关键词的长度着手将它破解。

英国的巴贝奇（Charles Babbage)通过仔细分析编码字母的结构也将维热纳尔密码破解。

公元20世纪初，第一次世界大战进行到关键时刻，英国破译密码的专门机构“40号房间”利用缴获的德国密码本破译了著名的“齐默尔曼电报”，促使美国放弃中立参战，改变了战争进程。

大战快结束时，准确地说是1918年，美国数学家吉尔伯特·维那姆发明一次性便笺密码，它是一种理论上绝对无法破译的加密系统，被誉为密码编码学的圣杯。

但产生和分发大量随机密钥的困难使它的实际应用受到很大限制，从另一方面来说安全性也更加无法保证。

第二次世界大战中，在破译德国著名的“恩格玛(Enigma)”密码机密码过程中，原本是以语言学家和人文学者为主的解码团队中加入了数学家和科学家。

电脑之父亚伦·图灵(Alan Mathison Turing)就是在这个时候加入了解码队伍，发明了一套更高明的解码方法。

同时，这支优秀的队伍设计了人类的第一部电脑来协助破解工作。

显然，越来越普及的计算机也是军工转民用产品。

美国人破译了被称为“紫密”的日本“九七式”密码机密码。

靠前者，德国的许多重大军事行动对盟军都不成为秘密；靠后者，美军炸死了偷袭珍珠港的元凶日本舰队总司令山本五十六。

同样在二次世界大战中，印第安纳瓦霍土著语言被美军用作密码，从吴宇森导演的《风语者》Windtalkers中能窥其一二。

所谓风语者，是指美国二战时候特别征摹使用的印第安纳瓦约(Navajo)通信兵。

在二次世界大战日美的太平洋战场上，美国海军军部让北墨西哥和亚历桑那印第安纳瓦约族人使用约瓦纳语进行情报传递。

纳瓦约语的语法、音调及词汇都极为独特，不为世人所知道，当时纳瓦约族以外的美国人中，能听懂这种语言的也就一二十人。

这是密码学和语言学的成功结合，纳瓦霍语密码成为历史上从未被破译的密码。

1975年1月15日，对计算机系统和网络进行加密的DES（Data Encryption Standard数据加密标准）由美国国家标准局颁布为国家标准，这是密码术历史上一个具有里程碑意义的事件。

1976年，当时在美国斯坦福大学的迪菲（Diffie）和赫尔曼(Hellman)两人提出了公开密钥密码的新思想（论文"New Direction in Cryptography"），把密钥分为加密的公钥和解密的私钥，这是密码学的一场革命。

1977年，美国的里维斯特(Ronald Rivest)、沙米尔(Adi Shamir)和阿德勒曼(Len Adleman)提出第一个较完善的公钥密码体制——RSA体制，这是一种建立在大数因子分解基础上的算法。

1985年，英国牛津大学物理学家戴维·多伊奇(David Deutsch)提出量子计算机的初步设想，这种计算机一旦造出来，可在30秒钟内完成传统计算机要花上100亿年才能完成的大数因子分解，从而破解RSA运用这个大数产生公钥来加密的信息。

同一年，美国的贝内特(Ben)根据他关于量子密码术的协议，在实验室第一次实现了量子密码加密信息的通信。

尽管通信距离只有30厘米，但它证明了量子密码术的实用性。

4.5星|《中央帝国的财政密码》：货币战争两千年，中国古代王朝兴衰更迭的财政原因

中央帝国的财政密码

作者尝试从财政与金融的角度看中国古代王朝兴衰与更迭，从财政金融的角度梳理了两千年的古代史。角度相对而言比较独特，内容新颖有趣。

书中重要内容：
1：西汉帝国完成中央集权后，因为战争与官僚机器的成本上升，开始垄断盐铁制造与经营，发行面值超过币值的货币，导致私铸货币泛滥，最终被迫把铸币权收归国有；
2：汉武帝开创的国营垄断模式，沿用了两千年，只有东汉初和唐初没有采用；
3：北宋、南宋、金、元政府在王朝末期采用过超发纸币的方式掠夺财富；
4：明朝初期超发纸币导致纸币信用彻底崩溃，社会被迫采用白银做货币，反而让政府失去了超发货币的手段，经济收益；
4：北魏冯太后开创的农田国有制，一直沿用到隋唐；
5：唐代为了解决军费问题，干脆设置节度使掌管一个地方的军政大权，最终导致唐朝的灭亡；
5：清政府学会了借债支付战争费用，财力较桥超有了很大提高

作者曾做过经济类报纸的记者，估计学校读的是经济学。书中涉及到经济与历史两个领域，经济方面没问题，历史方面，作者跟专业学者写的书比如《南北战争三百年》《宋徽宗》比起来，功力还是偏业余，引用史料以二十四史为主，书中不少段落直接是把史书中的白话文翻译出来，许多描述与判断的来源是正史中笼统而不具体的说法，《南北战争三百年》《宋徽宗》之类专业著作则极力从庞杂的资料中挖掘具体量化的信息。

有些注释比较怪异，内容放在正文更合适。

总体评价4.5星，不错。

以下是书中一些内容的摘抄，#号后面是kindle电子版中的页码，【】中是我根据上下文补充的信息：

1：但是在中国历史上，有一个时期最接近亚当·斯密的理想，就是汉代初期。这个时期甚至有一套接近亚当·斯密理论的指导思想，叫“黄老之术”，据称发端于黄帝和老子。所谓“黄老之术”，就是要求统治者采取休养生息的政策，政府几乎全盘从经济事务中退出，放手让社会力量去发展经济。套用现在的话，就是“小政府、大社会”。#293

2：从唐玄宗天宝年间到肃宗至德年间（公元742年至756年），由于没有实行食盐专卖，所以每斗盐只值十钱。到了唐肃宗乾元元年（公元758年），实行盐业专卖，每斗盐立刻涨到一百一十钱，上涨了十一倍。到唐德宗贞元四年（公元798年），淮南盐已经涨到三百一十钱，后来又涨到三百七十钱。#494

3：在以后两千多年的时间里，只有东汉和唐前期的政府没有采取国家垄断的做法，其余历代统治者大都没有摆脱汉武帝的统治模式。国家垄断成为中央帝国的财政秘诀，逐渐成为唐以后各个王朝的标配。#579

4：这本书幸运地流传到了今天，我们能够通过它来了解争论的许多细节。这本叫作《盐铁论》的书让现代人也意识到，古代和现代的相似性比人们所能够想象到的还要多，而现代几乎所有的问题，都在两千年前有了折射。#1534

5：盼望改革的人们都忽视了一点：一旦国有垄断建立起来，政府的财政严重依赖这些国有企业时，就不可能放弃盐铁官营了。当非农收入占了汉代总财政（包括皇室收入和政府收入）的三分之二时，政府可能放弃收益最大的盐铁收入吗？#1570

6：王莽为了强制推行他发行的货币，下诏凡是敢于携带五铢钱的人，都要发配边关当戍卒。在此之后，五铢钱的确慢慢地消失了，但是整个商业系统已经彻底崩溃。#2054

7：到后来，为了强迫百官交钱，灵帝甚至要求不管是刺史还是太守，在任命或者调动时，都必须向皇帝缴纳“助治宫室钱”，司马直就是在这时以死谏皇帝的。灵帝卖官的方法灵活多样，甚至还支持信用付款，可以先当官，再付款，不过到时候要付两倍的价格。#2377

8：灵帝的改革很像后来唐玄宗的改革。灵帝创造了州牧这个军阀集团，玄宗则创造了节度使。他们的目的都是一样的，因为行政效率低下、财政开支分散（或者不足），无法满足军事需要，所以，必须在地方上安排一个掌管一切的官员，统一管理财政，形成合力。#2417

9：曹操这一看似不经意的举动，成为他统一北方的关键步骤。正是靠着屯田，他从强大的北方军阀中脱颖而出。他也最早意识这条规律：战乱时期，最擅长筹措军费的人，就会成为最后的赢家。#2514

10：这项改革的实质是：由于政府永远查不清土地，干脆不查了，改换成更为简洁的以人口征税的方式，便于管理。在后来的唐代、明代，皇帝由于查不清人口的多少，只能把所有的税收都摊入土地之中，而在晋代【东晋】正好相反，人口可以查清，土地却更加困难。#2789

11：【唐代】如果藩镇的军队接受了皇帝的命令，离开其统治区，那么从离开的那一天起，皇帝必须支付给藩镇一笔丰厚的军事补贴，叫“出界粮”，每个士兵的花费相当于平常的三倍。#2943

12：攻克长安后，不知谁想到的主意，叛军走在街上喊着：“都别怕，不用担心，我们免除你们货柜税、间架税！”他们的喊话立即受到了长安市民的欢迎，这些市民没有表现出任何对于大唐政权的忠诚，毫不犹豫就投入了叛军的怀抱。#2964

13：与政府财政私有化同时进行的，还有第五琦推出的两项影响深远的改革措施：实行货币贬值和建立国有企业。这两项措施终于破坏了唐代初期宽松的经济氛围，回归到汉武帝时期的传统。#3056

14：盐铁专卖是【唐】肃宗财政聚敛中最成功的改革。在专卖之前，每斗盐只值十文钱，专卖之后涨到一百一十文，整整上涨了十一倍，其中的差价就是政府的财政收入。#3080

15：谁也没有想到，这个贪财吝啬的皇帝竟然积攒下了庞大的家底，唐代的财政状况得到了改善。当这个家底传到他的孙子唐宪宗时，宪宗竟然能利用它完成一次中兴，将主要的藩镇势力一一降服。#3274

16：北魏时期，由于游牧民族刚刚在中原定居不久，对于汉文化充满了憧憬和敬畏，而汉代所整理的儒家典籍更是被他们奉为圭臬。所以，汉儒们理想中的土地公有制和均田制歪打正着地在游牧民族手中复活了。#3465

17：北魏虽然亡国，冯太后的改革却跨越了朝代的界限，被北齐和北周继承。在土地分配问题上，北齐和北周大致采取了北魏的做法，只是偶尔做一些小小的修改。而隋代又继承自北周，接纳了北周的财政制度，再将整个制度传给了唐代。北魏冯太后的改革通过一系列的传承，影响了中国最伟大的皇朝。#3510

18：在文帝时期，十九亿四千万亩的数据已经夸大了至少四倍，而炀帝时期的数据距离实际情况已经有了十倍的差距。统计数据上的失误必然加大人民的税负，在短期内却给皇帝带来了丰厚的财政收入。#3655

19：贞观十二年（公元638年）的一场争论，让后人得以看到唐代财政的一次特殊危机。这场危机的主角是一批特殊的公务员，这些公务员遍布于京城七十多个衙门，形成了一个特殊的集团。与其他的官员需要科举取仕不同，这些人只有一个考核指标：放高利贷。#3862

20：当政府需要更多士兵时，不是通盘考虑财政状况，而是出于惯性直接设立了若干节度使，让他们自己筹措军队，并自己解决粮草的问题。节度使包揽军政大权，造成了制度失衡，从而开启了安史之乱的闸门。#3944

21：在中国的历史上，绝大部分改革都是为了增加财政收入，只有少数改革是为了缩小政府规模而推行的，庆历新政属于后者。如果它成功了，那么北宋可能会统治得更长久；而如果它失败了，人们将会从另外的角度考虑问题：#4498

22：交子出现之后，宋代政府就已经有了利用纸币来筹钱的实验。这个实验在北宋时期还是小心翼翼的，到了南宋则加速并失控。而与南宋一河之隔的金国，则由于效仿时用力过猛，脱缰野马般直接进入了超级通胀状态。#5152

23：蔡京一看形势出现了失控，连忙规定新发行的交子与旧交子不再按照一比一的比例兑换，而是四贯旧交子只能兑换一贯新交子。由于交子三年一界，每隔三年，人们必须把手中的旧交子换成新的。这种做法本质上是将交子一下贬值了四倍，持有交子的人一下子损失了百分之七十五的财产。#5310

24：公元1206年韩侂胄的开禧北伐惨淡收场，而北伐也对南宋的经济造成了不可弥补的损失。由于财政出现了巨大的漏洞无法弥补，所以，政府陡然加大了印钞力度。#5419

25：为了刺激经济，必须有足够的资金，但元政府手中没有钱，脱脱就只好依靠印刷纸币的方式来筹集资金。结果，一不小心发过了量，造成了严重的通货膨胀。这次通货膨胀成了“压死骆驼的最后一根稻草”：#5675

26：元代之所以不愿意致力于建设长久有效的税收结构，还在于元政府找到了从民间抽税更加便捷的方式——印钞票。#5756

27：当其他国家还没有听说过纸币，宋、金、元时期就已经发生过巨大的钞票贬值。不过，到钞票如废纸时，这三个朝代都已经进入了皇朝的灭亡期。而在明代则更进了一步：在朝代中前期，钞票就成了巨大的废纸堆，#6004

28：明代政府把纸币玩崩溃之后，不得不把货币职能交给了天然的贵金属银，银子的供应量只和储量、开掘能力有关，政府不能控制。结果，明代政府虽然失去了一张财政王牌，却出乎意料地有了新的收获：由于民间金融系统脱离了政府摆布，变得更加健壮，反而使明代经济更加经得起政府的折腾。#6073

29：【明代】除了东南沿海之外，在面向中亚内陆的西北地区，一套类似的规则也建立了起来。从西域来的商人带着货物到达边境后，必须在嘉峪关外等待。当一位外国政府的使节经过时，商人们会要求加入使节的队伍，冒充使节的随从，然后才能入关。#6117

30：清代的财政制度是中国古代中央集权财政体系里做得最平衡、最简洁，也是最高效的。它抛弃了一切华而不实的形式，只认准了土地，建立最方便的制度对土地征税，其余的税种都是辅助性的。#6586

31：更重要的是，摊丁入亩之后，户籍对于政府财政已经不再重要。政府只要摸清了土地就可以征税，而对人口的限制大大放松，促进了人口的流动。人口的流动刺激了工商业的发展，中国社会出现了更大的繁荣。#6629

32：清政府在镇压太平天国时，终于迈出了借债这一步，使得其财政能力比前朝大有提高。最早的借款发生在上海。由清政府的苏（州）、松（江）、太（仓）道地方政府向洋商借款十二万七千七百两（含本息），用于镇压本地的小刀会。#6766

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