漫画 | 三千年的密码战争，人类天才的巅峰对决

Posted 2021-05-12 码农翻身

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？