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關于密碼的一些歷史與資料

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發表于 2010-6-27 08:46:39
本帖最后由 偵探AV 于 2010-6-27 08:48 編輯

密碼的歷史是十分悠久的,人類文明剛剛形成的公元前2000年,古埃及就有了密碼,我們在古埃及的墳墓中找到了一塊貴族的墓碑,上面的象形文字不同于我們已知的普通埃及象形文字,而是由一位擅長書寫的人經過變形處理之后寫的,但是具體的使用方法已經失傳。人們推測這是為了給墳墓增加神秘氣氛,以提高墓主的聲望。

    希伯來也是同樣古老的文明,公元前21世紀,希伯亞民族發源于兩河流域的美索不達米亞的吾珥(Ur),在這批游牧民族為了尋找牧場而遷移,踏上迦南,巴勒斯坦的土地之后,他們被稱為希伯來,即迦南語“越河者”之意。而希伯來民族的偉大領袖亞伯拉罕的孫子雅各,在傳說中一次與神的角力中獲勝后,這個民族有了一個更加為人所知的名字--以色列,即“與神角力”之意,雅各也成為以色列的祖先。希伯來人開發出了三種加密法,稱為“atbah”、“atbash”和“albam”,是否覺得眼熟呢?丹·布朗的Fans一定想到了吧,《達芬奇密碼》中,達芬奇密碼筒中詩句的一句:“埃特巴什使道昭顯”(and atbash will reveal the truth to thee.)這里的埃特巴什正是指希伯來三種加密法中最為有名的atbash。在介紹這三種加密法前,先讓我們了解一下希伯來字母,希伯來字母共有22個:(雖然對丹·布朗的真實性很懷疑,但還是決定引用《達芬奇密碼》中的希伯來字母表)
    A(Alef) B(Beit) G(Gimel) D(Dalet) H(Hei) V(Vav) Z(Zayin) Ch(Chet) T(Tet) Y(Yud) K(Kaf) L(Lamed) M(Mem) N(Nun) S(Samech) O(Ayin) P(Pei) Tz(Tzadik) Q(Kuf) R(Reish) Sh(Shin) Th(Tav)
    這三種加密方式都是把字母兩兩配對后進行互相替換,atbash,即《達芬奇密碼》中的這種密碼,是將字母表顛倒后配對,其配對如下:
    A  B  G D H  V Z Ch T Y K
    Th Sh R Q Tz P O S  N M L
    這種密碼顯然更容易被應用到拉丁字母當中,其實,這就是我們常說的字母倒序。:
    A B C D E F G H I J K L M
    Z Y X W V U T S R Q P O N
    出一道例題來幫助理解:
    密文:OLLP,GSV ERITRM HSZOO XLMXVREV ZMW YVZI Z HLM,ZMW GSVB HSZOO MZNV SRN VNNZMFVO
    將密文中所有的字母用配對表中與之配對的字母代替后,不難得到
    明文:look,the virgin shall conceive and bear a son,and they shall name him Emmanuel。(“必有童女懷孕生子,人要稱他的名為以馬內利?!边x自《圣經--馬太福音》第一章)
    順帶一提,這是D最為常用的密碼,每個人都有自己的喜好,即對一種簡單密碼有著頻繁的使用,當然他們更多地把這種簡單密碼與其他密碼復合后再應用,D就曾經把字母倒序與柵欄、Playfair等密碼結合,出一些復合密碼的題目。

    albam的配對表則是這樣的:
    A B G D H V Z  Ch T Y  K
    L M N S O P Tz Q  R Sh Th
    這是將字母表的后半部分直接移到下一行,這同樣適用于拉丁字母:
    A B C D E F G H I J K L M
    N O P Q R S T U V W X Y Z
    例題密文:NAQ LBH,ORGUYRURZ,VA GUR YNAQ BS WHQNU,NER OL AB ZRNAF YRNFG NZBAT GUR EHYRF BS WHQNU;SBE SEBZ LBH FUNYY PBZR N EHYRE JUB VF GB FURCUREQ ZL CRBCYR VFENRY.
    同上題一樣,易得
    明文:and you,Bethlehem,in the land of Judah,are by no means least among the rules of Judah;for from you shall come a ruler who is to shepherd my people Israel。(“猶大地的伯利恒啊,你在猶大諸城中并不是最小的,因為將來有一位君王要從你那里出來,牧養我以色列民?!边x自《圣經--馬太福音》第二章)

    atbah碼,根據我手上的資料,我推測其配對表如下:
    A B  G D H Y  K  L M N  S O
    T Ch Z V H Th Sh R Q Tz P O
    但是沒有任何證據說明這一點,我也不敢肯定,因為這種配對尚和部分資料沖突不符。和竹子商量了一下,決定這里先暫時跳過,等有了詳細且可靠的資料時,再出個補丁修正。這個配對表,各位看看就算了,不必注意。  

    著名的希伯來密碼并沒有被稱為最早的密碼,顯然這種密碼并不像發明它的文明那樣古老。另一個古老文明是希臘,希臘人使用過一種有趣的傳遞情報的手段,他們先把一個奴隸的頭發剃光,然后再頭皮上寫下情報內容,等這位奴隸的頭發長好后,他就可以帶著這份情報出發了。如果你還記得我們之前提到的密碼的分類,你會發現這顯然是一個夾帶加密法,它把密文以隱藏的方式傳遞。一個顯而易見的問題是,這種密碼沒有什么時效性,我們的情報員需要等自己的頭發長到可以隱藏情報時,才能夠出發將情報傳送到它應該被送到的地方。如果我決定把亡者島出了新章節這個消息用這種奇怪的方法告訴竹子,雖然它可能瞞過8Y,但等竹子收到這個消息時,亡者島可能又出了4或5章。在戰場這種地方,這種延遲性所帶來的后果可想而知,這或許是這種密碼未能發展下去的原因。因此,再加上夾帶加密法有時并不被認為是一種密碼,它也沒能成為最早的密碼。

    真正得到大部分人公認的最早的密碼是斯巴達人發明的,在公元前8至公元前6世紀,希臘半島上出現了200多個奴隸制國家,它們都以一個城市為中心,包括周圍的若干城鎮,這被稱為“城邦”。在這些城邦之中,最強大的是推崇武力的斯巴達和強調民主的雅典。公元前十二世紀,一批多利亞人來到斯巴達地區,200年后,他們用五個村落組成了一個城市,稱為“斯巴達城”。斯巴達人憑借自己強大的武裝,將這片土地原有的居民變成了自己的奴隸,稱他們為“希洛人”,斯巴達通過這些奴隸進行各種農業或是手工業勞動,而斯巴達人自己要做的,只是隨時準備鎮壓不斷的奴隸起義。這種鎮壓起義的需要使得斯巴達人無比的崇尚武力,他們希望把每一個男子都訓練成為最強悍的武士,男孩出身時需要接受長老的檢查,如果被認為身體不夠強壯,就會被直接扔掉,只有合格的健壯嬰孩才允許被養育。這些孩子將從小接受最為嚴格的訓練,優勝劣汰,直到他們長到二十歲,那時他們將進入軍隊,開始軍旅生涯。他們將在軍營被訓練成為具有嚴格組織紀律性的戰士,30歲時才可以成家,并同時接受訓練,直到60歲退伍。這種近乎恐怖的訓練方式使得斯巴達成功地成為希臘半島上最強大的城邦,并將周圍的其它城邦征服,并成立了以自己為首的城邦聯盟。一個區域內存在像斯巴達和雅典這樣兩個強大的勢力,接下來會發生的事情可想而知,雖然他們曾經作為盟友,擊敗了波斯的兩次入侵(其中包括著名的馬拉松戰役、溫泉關血戰和薩拉米海戰)。公元前431年,斯巴達和雅典以及雙方的盟友終于發生了戰爭。戰爭持續了幾十年,這段時間中斯巴達人借助波斯的力量構建了一只強大的海軍。在公元前405年,北路軍司令來山得率領斯巴達海軍在羊河口全殲雅典海軍之后,雅典最終被斯巴達征服。公元前404年,在來山得征服雅典之后,得到了本國間諜(最早的情報部門?)送來的情報,雅典的殘余部隊打算在斯巴達軍隊回國的路上發動攻擊。來山得當機立斷,率軍輕裝速行,成功地脫離險境。而這份情報,正是使用密碼書寫的,是歷史記載上第一次將密碼應用于軍事領域。
    長期的戰爭使得斯巴達人發展出了自己的一套加密方式,他們將其稱為“Scytail”,這個單詞的發音近似“Skytale”,于是這種密碼最終被稱為“Skytale”(中文譯為“天書”)。斯巴達人把一個帶狀物,比如紙帶、羊皮帶或是皮革類的東西,呈螺旋形緊緊地纏在一根權杖或木棍上,之后再沿著棍子的縱軸書寫文字,在這條帶狀物解開后,上面的文字將雜亂無章,收信人只需用一根同樣直徑的棍子(這兩根同樣直徑的棍子可以是在出征前把一根棍子鋸斷后得到,之后將領和“情報部門”各拿一半。)重復這個過程,就可以看到明文,這還是人類歷史上最早的加密器械。很遺憾不能用文字給你們示范這個過程,你們可以自己找些東西進行試驗。


在密碼發展的早期,希臘人無疑扮演了重要的角色,除了斯巴達人貢獻了天書這一最早的密碼之外,希臘人還創造了其它形式的密碼。
  首先登場的是希臘方盤,這是一種古老的密碼,大約形成于公元前2世紀,有時也被稱為希臘棋盤,它使用一個5×5的棋盤式方格來加密,把字母按照順序填入,隨后使用這個字母所在的行和列,也就是坐標,來代指這個字母。你可能意識到一個問題,即26個字母如何能填入一個5×5的棋盤式方格?這個原因在于,希臘人并不使用一種擁有26個字母的語言。事實上,希臘字母只有24個(alpha,beta,gamma,delta,epsilon,zeta,eta,thet,iot,kappa,lambda,mu,nu,xi,omicron,pi,rho,sigma,tau,upsilon,phi,chi,psi,omega),因而可以成功填入這個棋盤。我們當然不會使用希臘語來傳遞信息,正如同上次的希伯來密碼一樣,我們希望這種密碼可以應用于拉丁字母,使得我們可以用英語,甚至是拼音來作為明文。在這里,通常將i和j填入一個方格內。構成方陣:
A B C D E
F G H I/J K
L M N O P
Q R S T U
V W X Y Z
  每個字母由對應的坐標代替,比如T就加密為44, Terry用希臘方盤來加密的結果是4415424254。你不會對這種密碼感到陌生,如果你看過夏理的連鎖謎題帖,最后一題正是希臘方盤,夏理沒有依常規使用標準方陣,他去掉了方陣中的W,這個的提示是“它們共有25個,即便再加上一個它就成了前者的兩倍,把它們放在一個恰好可以容納它們的正方形里,此時真正的鑰匙就會出現”,是指W是之前的字母V的兩倍(明白么?看字母形狀),從而得到答案“SS.Vadine”。密碼不拘泥于其標準形式,這正是一個很好的例子,正如同標準的愷撒是后退三位,但是沒人這么做,這使得密碼有更多變化,本章正希望向你闡明這一點。
  那么我們來看看這個方盤有什么可變化的余地。首先,密碼本身的加密法取決于那個方陣的排布,夏理沒有使用標準排布(當然他對這一點給出了提示,這是個關鍵,密碼需要變化,但如何使這個密碼不像有些帖子一樣石沉大海,一個好的提示是關鍵,以后如果有機會我再討論這個問題),使用一個方陣進行加密時,如何決定其排布呢?
  第一種方法是如夏理一樣,去掉一個字母,使其形成完美的矩陣造型,這里有26種手法,或者說26個密鑰。這里有一個問題,我們將缺少一個字母的加密法,我們的明文如果出現這個字母,我們毫無辦法。(顯然你不能去掉像E、S這樣的字母,我們的明文幾乎不可能避開它們)
  第二種,調整字母順序,為何一定要按照字母順序填寫方盤呢?我們當然可以按照自己喜歡的順序填寫,比如鍵盤順序(QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM),一個常見的手法?;蛘呤褂藐P鍵字順序,我會在關鍵字加密法中詳細介紹這種字母排列。
  第三種,我們還可以改變方盤的形狀,一個5×5的方陣固然好,但是變成4×7的也不壞,我們還可以多出三個方格放其它的東西(標點?常用詞組?)。
  以上只是隨意舉例,當你希望并思考變化時,你會發現一種極其簡單的密碼也有著復雜的變化,T拋磚引玉,希望引出你們的無限創意,本章的主題就在于此,希臘的智慧,也是你們的智慧。
  現在來看看另外一種密碼,公元前4世紀,希臘人艾奈阿斯發明了艾奈阿斯繩結,這種密碼使用一根繩子來傳遞信息,繩子上系著距離不等的繩結,而兩個繩結之間的距離代指一個字母,這段距離當然是事先規定好的。(我很懷疑他們是否能準確的打這個結,以至不產生誤解)
  這種看似不能被我們在網絡上應用的密碼有什么意義呢?我們試著在這里做一點變化:aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa sssss ddddddddddddddddddd ffffffffffffffffff ggggggggggggggggggggggggg。如果我說這還是我的名字,你是否能明白其加密原理?每兩個空格之間的字母個數是指字母序數,這還是艾奈阿斯繩結。當然這個密文太長了,五個字母的明文被加密成了七八十個字母的密文,我們可以再看看另一種變化:aa bbbbb abbbbbbbb abbbbbbbb aabbbbb,還是名字,這里用a的個數代指十位,b做個位。當然還可以更短:aa b abccc abccc aab,a、b、c分別代表10、5、1。




  這里還可以有什么別的思路呢?艾奈阿斯繩結的實質實際是使用兩個字符來表示字母,一個是繩結,一個是無繩結處。有和無,0和1,你想到2進制么?還是名字:
000000000000000000001000001000000000000000000100000000000000000010000000000000000000000000
  如果我們把它分成幾段,比如16位一段,剩下的用1補齊:
0000000000000000
0000100000100000
0000000000000100
0000000000000000
1000000000000000
0000000000111111
  我們再把它換成十進制:0,2080,4,0,32768,63。那么完成了,一個復雜的加密手段。
  那么,思考一個問題,誰能在看到這串數字時,明白并解密這種密碼呢?毫無疑問是幾乎沒有,尤其是只有這么六個數字的情況。我們總是覺得自己的密碼很簡單,然而即使是艾奈阿斯繩結這樣看似簡單的手法,怎么才能知道加密者使用的是這數以千萬計的變化中的某種呢?尤其在當你只給出這么幾個數字時。于是,一半以上的密碼題目石沉大?!词褂兄銐虻拿魑模斆鎸χM制轉換、16位一段、艾奈阿斯繩結……有多少人能看出其中的密碼特性,將其破解呢?顯然,我們需要的是提示……密碼只是游戲,我們享受的是破解的樂趣,密碼的價值正在于被破解。這當然是與密碼的本質相違背的,密碼的本質是保密。但是,在電子計算機的飛速發展中,傳統密碼以毫無安全性可言,它的意義已經成為了一種娛樂,于是它的價值是被破解而不是不被破解。

第一次發帖,希望沒人發過.

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| 發表于 2010-6-27 10:22:53
好多,先收藏了再說
| 發表于 2010-6-27 11:33:04
那中國古代有沒有什么密碼呢??是不是全是詩句隱含意思的那種。。
| 發表于 2010-6-27 13:15:32
好復雜,我慢慢看……
| 發表于 2010-6-27 16:53:55
中國古代的密碼恐怕就和婲儛蝶罙出的預告函差不多吧1
| 發表于 2010-6-27 18:31:40
中國古代、、、估計密寫用的多吧、、、密碼、、、哪有那種人才、、、
| 樓主| 發表于 2010-6-29 15:48:12
中國古代秘密通信的手段,已有一些近于密碼的雛形。宋曾公亮、丁度等編撰《武經總要》“字驗”記載,北宋前期,在作戰中曾用一首五言律詩的40個漢字,分別代表40種情況或要求,這種方式已具有了密本體制的特點。

1871年,由上海大北水線電報公司選用6899個漢字,代以四碼數字,成為中國最初的商用明碼本,同時也設計了由明碼本改編為密本及進行加亂的方法。在此基礎上,逐步發展為各種比較復雜的密碼。
| 發表于 2021-11-8 15:31:06 | 發自安卓客戶端
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| 發表于 2022-2-4 02:02:01 | 發自安卓客戶端
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| 發表于 2022-7-3 00:51:49 | 發自安卓客戶端 發帖際遇
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