字母类语言:为什么在加密上有基因优势?

2019-01-11  本文已影响0人  夕等会_

前面讲了替代法、移位法、维吉尼亚加密法,以及它们对应的破解法。

现在有个问题:

这些加密法和解密法进化的动力是什么?是一些绝顶聪明的人要挑战别人留下的难题吗?

只能说一小部分是。更多进展,是被逼出来的。

以维吉尼亚加密法来看,从算法出现到真正广泛使用,之间隔了200年。原因,它加密解密的过程,在纸和笔的年代操作起来太繁琐,太容易出错。安全性在当时真的是高,但效率实在太低了。

但在之后200多年时间里,迫使人们不得不用维吉尼亚加密法的因素积累得越来越多。

第一个因素,是欧洲各国都成立了自己的“黑房厅”,也就是专门从事破译工作的情报部门。

基础水准的加密法对付老百姓还可以,但对情报机关黑房厅来说,只需要几个小时就可以破译。所以迫不得已,只好花大量时间成本,使用维吉尼亚加密法。

第二个因素,是电报出现了。信息传递的效率大大提高,但如果是需要保密的内容,用电报发送就存在一个问题——你需要让电报员把文件从原文翻译成摩尔斯电码。

既然是保密信息,那对谁都应该是保密的,电报员也不应该看到。为了防止电报员看到原文,只能先加密再给电报员,让他把密文翻译成摩尔斯电码传给收件方,收件方拿到后再解密。

但电报还有一个问题,就是线路途中会有人搭线窃听。如果只是为了让电报员看不懂,用一套简单的替代法就足够了。但如果真的存在一些搭线窃听的人,这人一定也是密码从业者。所以,应付电报员的基础加密法就不能再用了,只能使用维吉尼亚加密法。

起码上面这两个最重要的因素,逼得那时候的有关部门不得不使用更好的加密法。

如果不得不用的话,那索性就得用利索了,所以在维吉尼亚加密法出现后200多年,加密解密的操作就不得不换用其他工具了。不再是用纸和笔完成了,而是用一些带着齿轮和圆盘一样的机器,来做这样简单重复、高强度的工作。

也就是从那时起,制造计算机的念头就出现了。

上面所说的情况大都是针对密码专业从业者的,老百姓在1850年代会不会用到密码学呢?

也会的。比如像年轻的男女互相表达爱意,但父母反对,俩人的来信经常被偷看甚至销毁。怎么办?于是就有人选择在当地报纸上刊登个人启事,用这种方式向对方表达爱意。有些报纸的个人启事,后来干脆就成了相思栏。

但情人们为了不让别人看懂自己说给恋人的话,登出的内容都是加密过的。一般读者确实会被基础加密法挡住,但它可挡不住那时的密码学家。有些密码学家就出于好奇,破译每天相思专栏的内容,自己看了解闷儿。

还有一个对每个人都有实际好处的事情,也会用到加密法。

当时英国的邮政系统有个漏洞,寄信很贵,但递送报纸的服务却是是免费的。有些人就想占这个便宜,用缝衣针在报纸上按摩尔斯电码的规律刺小洞,这些小洞在灯光下一照是很明显的,收件人把小洞翻译出来,就是信的内容了。这样一来,相当于免费寄信。

还有一些小说,会把密码学写进故事情节。

比如,《地心历险记》《桑道夫伯爵》,还有英国著名小说《福尔摩斯探案集》中,都出现了以密码为主线剧情的内容。

这些小说内容虽然精彩,但都是虚构的。可是实打实的出现在那个年代的密码传奇故事——比尔密码。

1885年,有一本只有23页的小册子《比尔密码》出版了,里面讲了一个发生在60多年前的神奇故事:

在美国西部淘金热的时候,1820年,一个小伙子比尔在弗吉尼亚州的一个小旅馆住了2个月,当时给人印象挺好的,后来不声不响走了。2年后他回来了,又住了2个月,临走时什么话没说,给店老板留下了一个上锁的盒子。几个月后,老板又收到比尔一封信,说盒子里有他和他合作伙伴非常重要的东西,但暂时拿不回去,请老板代为保管10年时间。如果真的超过10年都没人来领,老板就可以自行打开了。

这盒子里除了有一份说明书是可以读懂的,其他文字都是加密过的,解密的钥匙在另一个人手里,这个人会在10年期限到的时候把钥匙内容告诉店主。

老板也确实信守承诺,不止等了10年,等了23年才打开盒子,但那个据说要给他钥匙的人始终没有来信。盒子里除了有份说明书外,还有3封加密的信。店老板花了17年时间也没破解密文,在去世前把这盒子东西交给了他的朋友。

这个人就是在1885年出版那本小册子《比尔密码》的人。在他手中倒是有所突破,其中第二封信被破解了,其他两封实在没搞懂,他就希望大家一起来努力。

比尔密码第一封信

其中第二封信被作者猜中了,钥匙是《独立宣言》的原文。第二封信的内容说的是:

在1819年到1821年,比尔和另外30个合作伙伴分两次把2000多磅黄金和5000多磅白银埋了起来,除此之外还有价值13000美元的珠宝。然后把埋藏地的地形特征详细描述了一下,但没说在哪儿。最后说,具体的埋藏地址在第一封信里,第三封信写了30个合作伙伴的详细信息。

1885年,这本小册子出版后引起轩然大波。以现在的市值算,埋在地下的财产大约合4300万美元。

所以很多聪明人都想破解第一封信。很多人从一九二几年一直研究到一九七几年,甚至在60年代,关注宝藏埋藏地的人还成立了一个比尔密码与宝藏协会,希望通力合作,如果最后真的挖出来了,财富大家一起分。

当然,也有质疑说这就是一场恶作剧,其实质疑的也有道理。反正一个23页的密码小册子,让一部分美国人如痴如醉长达100年,也一定程度上说明普通民众至少对密码学不陌生。

到了现在,我们可以回头看看中西方文化在密码学上的差异。

你思考过这个问题没有:每个国家都有加密的需要,尤其是在战争时期,但为什么欧洲国家就走得很远呢?

中国为什么没有发展出复杂的加密方法呢?

直接告诉你答案,这是因为信息的记录方式把中文卡住了。只要使用表意类的书写方式,注定要卡在隐藏法这个级别,很难发展出更高级的密码学方法。

比如说,“祝你生日快乐”,这是原文,用移位法向后移动3位加密。对于英文来说,直接把每个字母后移三位就可以了;但对中文来说,压根不存在祝贺的“祝”往后移动3位是什么字这个概念。

对中文来说,能做的顶多也就是藏头诗,或者把相邻两个字调换顺序,或者奇数位的汉字挑出来,偶数位的也挑出来,然后把这两列汉字首尾相接连起来。

总体上说,如果你用中文,那么可以把加密规则用数学语言描述出来的可选方案,大大少于字母书写的文字。所以在拼音出现之前,汉字的加密方法大都是在各种包装、封印,还有藏匿技巧上下功夫。

而表音的字母文字,天生就有一个顺位表,一切单词都可以视为数字。于是对数字的运算就成了自然而然的加密方法,而且方法是无限多的,类型和差异也会非常大。

所以,字母类语言在加密和解密的对抗中会逐渐升级,从猜字谜的层次升级到数学运算的层次;而表意类文字在数学化之前的加密,只能停留在浅层方法上。

但汉字真的就没有可以数学化的方法吗?起码唐宋元明清这几百年没出现过。

于是密码学领域从播种开始,就是依照字母类文字和数学结合的方式在欧洲生长。几百年过后,当19世纪末科学技术第一次在中国推广的时候,起码在密码学这个狭窄的领域,我们只能跟随已有的行业规则研究,没有机会自己建立一套新思想了。

表意的文字除了在密码学上因为文字本身属性被卡住,还被卡在印刷技术上。

比如活字印刷虽然早早就在中国出现了,但事实上,中国历代始终没有多少书是用活字印出来的。因为汉字的数量实在太多,制造活字排版印刷的成本都超高。

从16世纪欧洲的科学革命开始,我们就已经知道一个规律:

凡是可以用数学详细描述的对象,都有巨大的发展潜力;在这场仍未结束的革命中,凡是把一直没能数学化的事物完成了数学化的人,都将被写进科学史。

1. 欧洲各国情报部门的建立和电报的出现,使得人们不得不采用更繁琐的维吉尼亚加密法;

2. 在加密这件事上,字母类语言天然比汉字更有优势。

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