码书 码书 8.9分

一场宏大的演出

数星星的月亮
2018-04-07 16:59:18

相思树是一种分布广泛的常绿乔木,长颈鹿对相思树的嫩叶情有独钟,视相思树叶为佳肴美味。但是,这种宠爱对相思树来说却是一种灾难。相思树为避免长颈鹿的啃食,演化出硬刺防御,但长颈鹿也进化出了长舌头来突破硬刺。之后相思树开始在遭到啃食之后就分泌毒素,甚至还释放气息来通知其它相思树释放毒素,防止遭到侵害。但长劲鹿在演化路程上不甘落后,它们会在相思树释放毒素之前停止进食,同时,会走到上风口等气息传播不到地方的相思树继续进食。一波你来我往地过招之后,相思树招募了长颈鹿害怕的蚁类来保护自己,但是,长颈鹿也带来了自己的助手——赤猴,它最喜欢剥掉蚂蚁的巢穴并吃掉幼虫。

生物间的演化极为有趣,而这与《码书》中的加密和破译工作何其相似,并且,这种演化的过程更为激烈和残酷。失败者再无容身之地,只能黯淡退场;成功者如履薄冰,时刻得提防着新生的变化。因此,我们可以说,在历史的洪水里,密码始终翻腾不止,给历史潮流带来了最灼目的浪花。

《码书》的作者是西蒙·辛格,西蒙是剑桥的物理学博士,也是BBC资深节目制作人,他制作的《地平线:费马大定理》享有盛誉,而这本《码书》也是BBC系列专题《保密的科学》的底本,博得世界

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相思树是一种分布广泛的常绿乔木,长颈鹿对相思树的嫩叶情有独钟,视相思树叶为佳肴美味。但是,这种宠爱对相思树来说却是一种灾难。相思树为避免长颈鹿的啃食,演化出硬刺防御,但长颈鹿也进化出了长舌头来突破硬刺。之后相思树开始在遭到啃食之后就分泌毒素,甚至还释放气息来通知其它相思树释放毒素,防止遭到侵害。但长劲鹿在演化路程上不甘落后,它们会在相思树释放毒素之前停止进食,同时,会走到上风口等气息传播不到地方的相思树继续进食。一波你来我往地过招之后,相思树招募了长颈鹿害怕的蚁类来保护自己,但是,长颈鹿也带来了自己的助手——赤猴,它最喜欢剥掉蚂蚁的巢穴并吃掉幼虫。

生物间的演化极为有趣,而这与《码书》中的加密和破译工作何其相似,并且,这种演化的过程更为激烈和残酷。失败者再无容身之地,只能黯淡退场;成功者如履薄冰,时刻得提防着新生的变化。因此,我们可以说,在历史的洪水里,密码始终翻腾不止,给历史潮流带来了最灼目的浪花。

《码书》的作者是西蒙·辛格,西蒙是剑桥的物理学博士,也是BBC资深节目制作人,他制作的《地平线:费马大定理》享有盛誉,而这本《码书》也是BBC系列专题《保密的科学》的底本,博得世界性声誉。

想象这样一个人,他拥有博学艰深的知识,同时,又有将故事讲得引人入胜的本事,他坐在你面前,向你讲述一种历史,你怎么能不沉迷进去呢?

《码书》就有这样的本领,娓娓道来的厚重历史如兰香氤氲,带你领略少为人知的隐秘。

十六世纪后期,苏格兰的玛丽女王身陷囹圄,她成了英格兰伊丽莎白女王的阶下囚。当玛丽女王被控密谋行刺伊丽莎白女王以夺取英格兰王位时,她并不慌张,她的信件都是经过加密的,23个符号被用来代替英文字母,另有36个符号来代替单词或词组。此外,还有4个虚元用来表示下一个符号代表两个字母。玛丽和她的密谋者花尽了功夫来制定复杂的加密规则,所以,玛丽有足够的自信,因为她知道,即使这些信件被截获,上面的内容也无法被破解。

玛丽女王对信件态度的小心翼翼并未给她带来安全保障,因为为玛丽送信的信使却是英格兰的间谍。

在1587年2月8日,玛丽女王因谋逆罪而被斩首。

这次密码事件只是粗俗简陋的开场,在之后的几百年间,密码学上演了一场轰轰烈烈的演出,每一出短暂的落幕都酝酿了更紧张的情绪,将气氛一次次推向高潮。

玛丽女王的密码法属于单套字母替代式密码法,它只使用一套密码来和明文替换,达到隐匿信息的目的。但是,这套密码破解起来也极为方便,只需要将密码文中的符号的使用频率和英语字母的使用频率对应起来,密码文中频率最高的符号就可能是英文字母使用频率最高的字母。依照这种方法,所有以单套字母替代式密码法为理论基础的加密技术都会被很轻易地破解。

加密技术的第一次演化开始了。多套字母替代式密码法被发明出来,维吉尼亚提出秘钥的概念,秘钥揭露了你使用的加密方法。在多套字母替代式密码法中,一篇密码文可以使用好几套加密方法进行加密,对破译者来说,一个密文字母可能对应着好几个明文字母,;一个明文字母也可能对应着好几个密文字母。破译者束手无策,焦头烂额。但是,对收信者来说,只要拥有密钥,就可以找到每个密文字母所使用的加密方法,从而翻译出明文信息。

这套密码经过进一步发展之后,又实现了机械化,这样一来,密码的解译工作已经是人力所不及了。破译技术的第一次演化刻不容缓。

阿兰·图灵引导了这次进化过程。图灵被称为计算机科学之父、人工智能之父,但极少人知道他在很长的一段时间内从事密码行业,他的许多伟大构想,都是在密码工作中孕育形成的。

图灵面对的是加密机器“奇谜”,“奇谜”成为二战时德国倚赖的最重要的通讯方式,成千上万份军事指令交由“奇谜”加密,通过无线电向四面八方传送。英国很容易就可以拦截无线电,但破译无限电内容却成为令人头疼的问题。在图灵之前,一位名叫瑞德斯基的研究人员为破解“奇谜”做了很好的前期工作。瑞德斯基通过对“奇谜”机器的构造进行分析,将加密过程分解成多个单一的过程,从而得以分析某一纯粹的加密方式。这项工作为图灵带来了巨大灵感和便利,他得以迅速构想出破译机器,命名为“炸弹”。至此,加密解译的演变进化到机械时代,而且,在图灵的“炸弹”中,已经绽发出计算机的曙光。

无疑,下一次的演变,必然将计算机科学牵扯进来。

在计算机技术催生的信息时代里,加密手段已经不是密码学家关注的热点了。秘钥的传递才是众人瞩目的焦点。对于一套加密系统来说,秘钥是重中之重。在之前,秘钥的传递也是棘手问题,但在信息时代,这个问题被极度放大了,秘钥的传送成为一套密码成功运用的基础条件。

所以,新一轮演化开始了。

在加密技术的第二次进化中,密码学家另辟蹊径:既然秘钥的秘密传送成为一件极为困难的事,那么,就把秘钥公开!

公开钥匙需要求助于数学领域。数学中的质数成为这次进化中的催化剂。它实现了公共钥匙和私人钥匙的可能。这套密码属于非对称式密码。这是说用公共钥匙只能加密,而不能解密。如果想要解密,只能有私人钥匙完成。这样一来,只要将公共钥匙公开出来,让所有人都可以使用。谁想要传递信息,就可以用公共钥匙进行加密,再传输给私人钥匙拥有者就可以,毕竟,只有他一个人能解开这套密文。

人类世界所有的计算机加在一起运行比宇宙历史还要长的时间,才能暴力破解出一则用这套密码加密的消息。

解译学家陷入困境,再没有可以破解这套密码的技术和方法了,直到目前为止,结果仍是如此。

解译技术的第二轮演化尚未发生,但是,却是能够为我们所预见的。

这便是量子计算机带来的福音。一台标准的量子计算机将远远超越人类所有传统计算机运算能力总和,量子计算机的制作原理搭建在量子理论上,通过粒子的叠加态完成超乎想象的运算任务。这样强大的量子计算机可以暴力破解人类有史以来任何一种加密系统。

但是,在解译系统的第二次演变尚未发生的时候,加密专家已经开始计划加密系统的第三次演变了。加密系统参考了解译技术的未发生的第二次演化,同样运用了量子理论。

量子密码系统是基于光子的偏振现象来制定的。光子在运动的过程中会产生偏振,而偏振过滤板能会将偏振方向与过滤板垂直的光子拦截,而方向相同的则全部可以穿越,另外,其它方向的随机地有一半可以通过,有一半无法通过,而通过的方向会改变成过滤板方向。正是依据光子随机通过的这种特性,量子密码的实现成为可能。

而量子密码是在所有意义上来说都是不可能被破解的,受量子密码保护的信息果真被破解。等于宣告量子论有误,对物理学家会是毁灭性的意义,他们会被迫重新检视他们对宇宙最基层的运作模式的了解。

这意味着,如果量子密码得以出世,密码技术的演变历程将永远终止,加密技术获得永生,破译技术死无全尸。人类对保密的追求将彻底停止 。

一场历史的大戏终将谢幕,各种角色上台下台,轮番献艺,忙而不乱,杂而不散。精彩绝伦,扣人心弦。但是,闭幕之后,我们不但回味着这场登峰造极的表演,也得感谢照亮舞台的人类顶尖头脑碰撞产生的火花。

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