文章来源：蝌蚪五線譜

　　你有秘密嗎？如果你有那么我希望你知道怎樣保護它們，因爲秘密總是很吸引人。爲了保護那脆弱的秘密，人們會使用密碼，密碼让機密的內容不會被人偷看，防止秘密落入他人之手，而且也幫助過一代又一代的孩子在課堂上傳遞纸條。





　　密碼的世界籠罩着神秘，也充滿詭計、虛假情報和欺騙，那么，密碼是何时産生的呢？早在公元前1500年，一個古代的陶工用密碼隱藏他的上釉秘方，成爲 了人們知道的最早的編碼人；1917年一封破譯的電報導致美國加入了一战；1939-1945年，破譯恩尼格碼的仪器幫助盟軍贏得了二战的勝利……如今， 密碼的使用更是频繁，電腦和各種账號密碼保證你的信息安全，政府和間諜繼續使用它們傳遞秘密情報。

　　代碼和密碼有何區別？

　　開始介紹密碼之前，我希望你最好能知道两種碼：代碼和密碼。代碼是用別的詞或一組字母代替整個詞；密碼則是用符號代替單個字母或聲音，或者改變字母顺序。




文章字體顔色的代碼图解

　　盡管代碼和密碼不同，却經常廣義地用“密碼”這個詞来指定。代碼的工作原理非常簡單，它不過是使用了另外一種碼来隱藏最重要的詞，只要雙方约定了密碼 的意義就可以解碼了。代碼的使用十分廣泛，比如你現在正在阅讀的文字，如果有一天每個人都不知道這些文字的意義，那么它就成了不可破解的秘密了。不要覺得 這很扯，遙远的過去那些象形文字就是最好的例子。




象形文字的聯想繪畫图片

　　凱撒移位法

　　簡單的密碼有两種：用別的符號、字母和數字代替其他字母的替代密碼；把字母用別的顺序編写的轉換密碼。替代密碼很簡單，比如我可以把這篇文章翻譯成英 語，用英語爲這篇文章加密，不過因爲英語被大家普遍掌握，使得這種加密方法顯得過于簡單。我們常用的密碼主要是轉換密碼，比較早的轉換密碼有凱撒移位法， 它的加密方式是將普通字母表向後移動几位，如下：




凱撒移位密碼

　　這種方法可以提供25種可能，想要破解也只要嘗試25次即可。爲了增加譯碼的難度，我們可以在凱撒移位密碼裏加入關鍵詞。首先，將關鍵詞放在字母表的開头，然後按照顺序完成字母表中剩余部分，從關鍵詞的最後一個字母開始，省略用過的字母。

　　比如以“look”爲關鍵詞，把它放在密碼的字母表開头，因爲要省略用過的字母，“look”只能写爲“lok”，並且後面的字母表中的“O”也要一並省去，即：

　　明碼表：ABCDEFGHIJKLMN

　　密碼表：LOKLMNPQRSTUVW

　　這種密碼提供了超過N種的可能性，這樣就不會被輕易試出密碼啦。如果你認爲這樣一種密碼就可以很好地保護你的信息安全，那就图樣图森破啦。实際上，通過大量的统計人們發現，英 語中有几種字母出現的频率比其他字母要高很多，這就給譯碼人提供了一種强有力的武器——频率分析法。凱撒移位法只是掩蓋了字母本身，並不能改變字母出現的 频率，這樣的密碼正好让频率分析法大顯身手。

　　解密恩尼格瑪機

　　频率分析一出現，編碼人就開始寻找破坏频率分析的方法。15世紀一個叫利昂?巴提斯塔?艾伯提的人想出了使用两個或者更多的字母表加密的方法，這就是 “多字母表替代體系”。這種替代體系雖然可以阻止譯碼人使用频率分析法譯出密碼，但是在緊急情況下出錯的几率也是非常高的。爲了更好地使用這種編碼方法， 人們需要一種方便的編碼機器。二战时期，让盟軍譯碼人倍感头疼的恩尼格碼機就是其中著名的代表。



恩尼格碼密碼機

　　恩尼格碼加密法是利用電機系统来实現多碼變換的，這種系统叫作回轉輪系统。回轉輪是一個圆盤，它的两面都有電子接點，每個接點代表字母表中的一個字 母。回轉輪內部有連接各接點的電線，這種連接方式定義了簡單單碼替換方式。數個這樣的回轉輪和一個反射器組合起来就構成了强大的恩尼格碼加密機。然而要想 看到它的工作方法，你需要把一種名叫轉子的電動密碼轉盤連接在鍵盤、顯示屏和電池上。你在鍵盤上打出普通的字母，電流就沿着接觸點流動，流到轉子的另一個 觸點，顯示屏上相應的字母就亮燈。如果你把轉子轉到不同的位置，就改變了接觸點連接鍵盤的方式。這樣打入同一個字母，就可能産生不同的密碼字母。



密碼機的接線板



密碼機的轉子組。三個轉子位于右邊的固定接口和左邊(標着B)的反射器两個装置之間

　　這就是恩尼格碼機的工作原理，只不過現实中的恩尼格碼機远没有那么簡單。爲了让恩尼格碼變得無法破解，他們在恩尼格碼機上加入了一些其它元素：让轉子 旋轉起来，可以互換的轉子，在機器前加入插接板，或者加入反射體等。旋轉的轉子、可以互換的轉子、機器前的插接板都是爲了增加可供加密的字母表個數，那么 反射體是什么？與普通的恩尼格碼機不同的是，反射體的加入使穿過三個轉子之後的電流並不直接流向顯示屏，而是沿着另一條叫作反射體的線路流動，從轉子反方 向流回来。




　這個體系設計得很精细，让電流總是能沿着不同的線路流回来。這意味着恩尼格碼機給“a”加碼“U”後，又在完全相同的轉子位置給“u”加碼爲“A”。 看起来非常聰明，但是這也是恩尼格碼機的致命弱點所在，加入反射體後的恩尼格碼機無法让被加密的字母變成它本身。正是這個看似不起眼的弱點却成了破解它的 關鍵。

　　如何破解恩尼格瑪密碼？

　　想要解開恩尼格碼，就必須要知道加密方的加密字母表，也就是轉子的設置。爲了檢測那些可能出現的轉子位置，二战时期盟軍設計了一種名叫“炸彈”的機 器。爲了解密，他們首先需要找到一個突破口——一個他們确信在普通文本的信裏出現的一個詞或者短語，然後找到它在密電中的對應詞或者短語。這並不容易，但 是恩尼格碼不能加密爲本身的特性幫助了他們。譯碼人把作爲突破口的普通詞放在密電上方，来看是否有任何字母相同。如果有，譯碼人就知道這裏不是正确的位 置，于是試別的地方，如此反复直到試出正确位置。



破譯恩尼格瑪密碼的計算機

　　關于對恩尼格碼機解碼的秘密，直到20世紀70年代才公之于衆。而那时，世界上到處都在使用計算機，計算機改變了密碼産生和使用的方式。

　　密碼學從最初的凱撒密碼至今，走過了一個漫長的曆程。計算機的超强計算能力，让那些經典的加密方法都已失效。但是先哲的思想並未失效，密碼學也仍然在 飛速發展，眼下它正朝着量子系统前進。一旦進入這種新的世界，密碼學會發生什么變化，我們只能靠猜測了。但可以預見的是，這一定不是密碼學故事的結束，而 只是剛剛開始。