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大家好

这一节我们介绍

有趣的对称加密技术

小到一个人

大到一个国家

总有许多机密的东西

对于个人而言

这些机密的东西可能是你的隐私

你的银行卡号

你的情感经历等等

而对国家而言

机密的东西则更多

涉及政治 经济 国防等许多方面

为了相互交流时保守秘密

慢慢地诞生了密码技术

可以这么说

密码学充满了智慧

让我们从简单而有趣的

对称加密技术说起吧

密码学的历史

大致可以追溯到两千年前

那时相传古罗马名将恺撒

为了防止敌方截获信息

用密码传送情报

恺撒的做法很简单

就是对二十几个罗马字母

建立这么一张对应表

在表中让明码A对应密码D

明码B对应密码E

明码C对应密码F

依此类推

假如要发送消息“CAESAR”

先用密码表加密

加密后消息变成了“FDHVDU”

然后发送出去

当接收方收到这个消息的时候

通过密码本破解出来就是“CAESAR”

如果这个消息被敌人截获

那么在敌人看来也就是

毫无意义的一串字符

根本看不懂是什么意思

这种编码方法史称恺撒大帝

摩尔斯电码的出现

对战争产生了巨大的影响

所以很多谍报电影电视剧中

都有这样的故事情节

比如前一段时间

热播的电影《风声》中

周迅扮演的女主人公

就是把情报以摩尔斯电码的形式

缝制在衣服的边角上给传送了出去

看过《福尔摩斯探案集》的人

肯定对“跳舞的小人”印象深刻

当故事中男主人公希尔顿·丘比特

和他的妻子在房子周围发现

这么一些奇怪的符号时

他们感到非常困惑和惊恐

丘比特不得不

向夏洛克·福尔摩斯和华生求助

谜团最终被福尔摩斯所破解

其实 跳舞的小人是一种密码

一个小人代表一个字符

想出这一套方法的人

显然是为了使别人以为

它是随手涂抹的儿童画

看不出这些符号传达的信息

然而 只要明白这些符号是代表字母的

再按相应的规律来分析

就不难找到答案

福尔摩斯就是按照这样的方法

来破解这个谜案的

这就是这个谜案的“谜底”

好了

前面介绍的加密方法

都属于对称加密的范畴

对称加密技术的特点

是利用相同的密钥

把明文变成密文

再把密文变成明文

其过程可用这么一个图来表示

其实呢 从数学的角度上来说

加密过程可以看作是一个函数的运算

解密过程就是反函数的运算

明码是自变量

密码是函数值

显然

一个好的加密函数

不应该通过几个自变量

和函数值就能推出该函数来

让我们看一个真实的案例

美国情报专家雅德利二战时

曾经在重庆帮助中国政府

破解了日本的密码

该密码的密码本就是美国著名作家

赛珍珠获得1938年诺贝尔文学奖的

《大地》一书

密码所在的页数

就是一个非常简单的计算公式

也就是发报日期的月数加上天数

再加上10

比如3月11日发报

密码就在第24页

因为3+11+10＝24

对称密码技术之所以屡屡被破解

根源在于“统计”

因为人们做过统计

发现英文字母在日常的工作

学习和生活中

使用的频率相互差异很大

只要多截获一些加密的情报

统计一下字母出现的频率

就可以破解出这种密码

这就是词频统计破解法

我们再看一个案例

在第二次世界大战的中途岛海战前

美军截获的日军密电

经常出现AF这么一个地名

猜测应该是太平洋上的某个岛屿

但是美军无从知道是哪一个岛

于是

美军就逐个发布与自己控制的岛屿

有关的假新闻

当美军发出“中途岛供水系统坏了”

这条假新闻后

从截获的日军情报中

又看到了含有AF的电文

其实日军电文内容就是

AF供水出了问题

美军以此就断定AF就是中途岛

事后证明判断正确

美军在那里成功地

伏击了日本联合舰队

正所谓“道高一尺 魔高一丈”

为了对抗字频统计破解法

人们想出了很多办法

维吉尼亚密码法

就是其中的代表之一

维吉尼亚密码法的核心思想

就是利用这样一个密码表

破坏字频的统计规律

为了更好地理解维吉尼亚密码法

不妨看一个具体的实例

我们设明文为

设密钥

假定不考虑空格

并把密码重复拓展到

和明文一样的长度

为便于理解

再把每5个字符一分隔

就可以得到这样的结果

那么 接下来如何加密呢

方法其实也很简单

我们看

明文第一个字母为T

对应的密钥字母为R

依此查找密码表中第R行

第T列所对应的字符

该字符为K

我们用K做明文T的密文

依此类推

最后可得到这样的密文

在第二次世界大战中

德国人设计

制造并使用一种了专门的加密机器

称之为Enigma机

二战开始时

德军通讯的保密性

在当时世界上无与伦比

似乎可以这样说

ENIGMA在纳粹德国二战初期的胜利中

起到的作用是决定性的

但是我们也应该看到

它在后来希特勒的灭亡中

也扮演了重要的角色

好 这一节就讲到这

谢谢大家