科学派看过那么多谍战片，你了解密码的历史吗？
导读很多人喜欢看谍战片，通常，谍战片里最扣人心弦的一个情节就是破译密码，总给人一种极其神秘又极具诱惑力的感觉。那密码为什么这么有魔力呢？在人类历史长河里，密码就像一个躲在角落里的幽灵，被人们用来精妙布局。咱们这周将上架的两本书《图灵传》和《密码故事》都是关于这一主题的，那今天路读君先给大家做个预热，来聊聊一些密码史上有意思的故事。《图灵传》周三“路上读书”上架，或关注路上读书微信号：lushangdushu 收听《密码故事》周
四“路上读书上架凯撒密码古罗马的智慧：凯撒密码密码这个词听起来很时髦，但它其实并不是现代人的专利。密码的使用历史，最早可以追溯到古罗马时期，《高卢战记》里就有
描述恺撒曾经使用密码来传递信息，即著名的“恺撒密码”，
它具体是一种什么样的密码呢？作为一名杰出的军事领袖，凯撒深知指挥官对前方将领的命令对于一场战争的重要性，这些信息绝对不能让敌方知道，于是他设计了一种对重要的军事信息进行加密的方法，即使这些信息被截获，敌方也不一定能看懂——这就是著名的凯撒密码，也算是最早的密码实例。在这种密码中，从A到W的每个字母在加密时用字
母表中位于后三位的那个字母代替，字母XYZ分别被替换成ABC。凯撒在这里是将字母向右移动了三位。比如，在三个
移位的情况下，信息DOG（这种需要加密的信息统称“明文”）就变换成GRJ（这种经加密后产生的的信息统称“密文”）；密文FDW对应的明文则是CAT。可以看到，加密、解密过程都是以字母移位的位数为参照的。这种在加密和解密的算法中依赖的参数则被称为——密钥。当然，移位的选择并不仅仅限制在三位，从1到25任何数的移位都能产生类似效果。只要通信双方事先约定好，这个选择就很任意。很明显的是，移位方法最多也只有25种，这成为凯撒密码的致命弱点。一般情况下，穷举25种移位方法，得到25组新编码，必有一种编码是真实的情报内容，由于其它24组多是是毫无意义的字母组合，所以凯撒密码很容易就能被破译。但是凯撒在当时很成功的使用了这种密码，还在《高卢战记》中颇为得意的记录下了这个加密设计。说到底，其实只是他的敌人并没有意识到他在使用密码罢了。阴符中国最早的密码：阴符和阴书说完了国外的密码，当然也少不了咱们国家的密码历史，在我国，“阴符”是最早的军事密码，它比较简单，使用时双方各执一半，以验真假。据《太公六韬》所载，3000年前由姜尚（即姜子牙，公元前1128年—公元前1015年）发明。相传商纣王末年，姜太公辅佐周室，使周族由弱变强。有一次，他们带领的周军指挥大营被叛兵包围，情况危急，姜太公令信使突围，回朝搬兵，他怕信使遗忘机密，又怕周文王不认识信使，耽误军务大事，就将自己珍爱的鱼竿折成
数节，每节长短不一，各代表一件军机，令信使牢记，不得外传。信使几经周折回到朝中，周文王令左右将几节鱼竿合在一起，亲自检验，周文王辨认出是姜太公的心爱之物，亲率大军到事发地点，解了姜太公之危。事后，姜太公拿着那几节使他化险为夷，转危为安的鱼竿，妙思如泉涌，他将鱼竿传信的办法加以改进，便发明了“阴符”。当时“阴符”一共分为八种：有我军大获全胜、全歼敌军的阴符，长度为一尺；有击破敌军，擒获敌将的阴符，长度为九寸；有迫使敌军投降，占领敌人城邑的阴符，长度为八寸；有击退敌人，通报战况的阴符，长度为七寸；有激励军民坚强守御的阴符，长度为六寸；有请求补给粮草、增加兵力的阴符，长度为五寸；有报告军队失败，将领阵亡的阴符，长度为四寸；有报告战斗失利，士卒伤亡的阴符，长度为三寸。而阴书由阴符演变而来，能比阴符传递更具体的消息，是古代通信中另一种保守秘密的方法，相传也是由姜子牙发明。所谓“阴书”，就是
把一封竖写的秘密文书横截成3段，派出3个人各执一段，于不同时间、不同路线分别出发，先后送给收件者。收件者收齐了3段文件才能悉知秘密文书的全部内容。万一送件途中某一发送者被敌方截获，敌方也难以解读文书的全部内容。据《六韬·龙韬·阴书》记载：武王问太公说：“率领军队深入敌国境内，国君与主将想要集结兵力，根据敌情进行灵活的机动，谋求出其不意的胜利。但事情繁杂，用阴符难以说明
问题，彼此相距又十分遥远，言语难通。在这种情况下应该怎么办？”太公回答道：“所有密谋大计，都应当用阴书，而不用阴符。国君用阴书向主将传达指示，主将用阴书向国君请示问题，这种阴书都是一合而再离、三发而一知。所谓一合而再离，就是把一封书信分为三个部分；所谓三发而一知，就是派三个人送信，每人只是其中的一部分，相互参差，即使送信的人也不知道书信的内容，这就叫阴书。这样，无论敌人怎样聪明，也不能识破我的秘密。”英格玛二战中的传奇密码机：英格玛直到第一次世界大战结束为止，所有密码都是使用手工来编码的。直接了当地说，就是铅笔加纸的方式。在我国，邮电局电报编码和译码直到很晚（大概是上个世纪八十年代初）还在使用这种手工方法。手工编码的方式给使用密码的一方带来很多的不便。1918年，德国发明家亚瑟·谢尔比乌斯和他的朋友理查德·里特创办了谢尔比乌斯和里特公司。谢尔比乌斯负责研究和开发方面，紧追当时的新潮流。他曾在汉诺威和慕尼黑研究过电气应用，他的一个想法就是要用二十世纪的电气技术来取代那种过时的铅笔加纸的加
密方法。而谢尔比乌斯发明的加密电子机械就是英格玛（ENIGMA），在以后的年代里，它将被证明是有史以来最为可靠的加密系统之一，而对这种可靠性的盲目乐观，又使它的使用者遭到了灭顶之灾。ENIGMA看起来是一个装满了复杂而精致的元件的盒子。不过要是我们把它打开来，就可以
看到它可以被分解成相当简单的几部分。下面的图是它的最基本部分的示意图，我们可以看见它的三个部分：键盘、转子和显示器。在ENIGMA的照片上，我们看见水平面板的下面部分就是键盘一共有26个键，键盘排列接近我们现在使用的计算机键盘。为了使消息尽量地短和更难以破译，空格和标点符号都被省略。键盘、转子和显示器由电线相连，转子本身也集成了6条线路（在实物中是26条），把键盘的信号对应到显示器不同的小灯上去。然后最基本的原理和“凯撒密码”相同，但ENIGMA加密的关键是：这不是一种简单替换密码。因为有了转子的存在，所以同一个字母b在明文的不同位置时，可以被不同的字母替换，而密文中不同位置的同一个字母，可以代表明文中的不同字母，频率分析法在这里就没有用武之地了。这种加密方式被称为“复式替换密码”。当键盘上一个键被按下时，相应的密文在显示器上显示，然后转子的方向就自动地转动一个字母的位置（在示意图中就是转动1/6圈，而在实际中转动1/26圈）。下面的示意图表示了连续键入3个b的情况：在二战时期，转子甚至被加到了3个。这让破解密码的过程变得更加复杂。然而讽刺的是，德军又发明了一种方法，原本是为了提高密码的安全性，却最终暴露了恩格玛系统的弱点。简单来说，当时德军对外通讯依赖两个密钥。首先，每天的信息都有一个统一的密钥，其次，一天中的每条信息又有一个各自的密钥。每条信息的
密钥包含3个字母，收发信息的人就根据它来设置恩尼格玛密码机的转子。为了防止出差错，发送者会把每条信息的密钥重复两遍，然后再用当天的密钥进行加密，最后把这6个字母放在密文的最开头。利用这一点，波兰数学家和密码学家马里安·雷耶夫斯基对每一个拦截到的信息中的前6个字母进行研究。不到一年，他就整理出了一个目录，里面包含恩格玛转子所有可能的设置，一共105456个组合。这样一来，通过每条信息的密钥，就可以推测出当天使用的统一密钥以及密码机的设置。和雷耶夫斯基一样，临危受命的英国数学家、逻辑学家图灵也是从过去的信息上下手，寻找蛛丝马迹。比如，每天早上，德军都会广播一则天气预报，通过细心研究，他找到了代表“天气”这个词的密文（图灵破解英格玛机的故事详见周三即将上架的《图灵传》）。不过，图灵的天才之处在于，他发明了世界上第一台计算机，用机器解码代替人工运算，找到恩格玛的密钥。最终，图灵和团队的研究结果让盟军提前掌握了炸弹袭击信息，甚至是在诺曼底登陆之前就了解到了德军将要派出的力量。人们普遍认为，假如没有他们的成果，二战将会打得更久，死伤人数也会更多。想了解更多密码史上的生动故事想更深入地了解艾伦·图灵的一生还请下载“路上读书”APP锁定上架的《图灵传》&《密码故事》路上读书APP每日上架好书音频路上读书微信号：lushangdushu