【原】古密码学的有趣历史

人类社会的战争催生了古老的密码学。打仗就要传递情报，情报不能让敌人知道，因此我们那些或远或近的祖先纷纷脑洞大开，琢磨出很多办法来加密保护重要的情报。说实话，比起现代复杂严谨精确的密码学，这些闪烁着古代先哲智慧光辉的奇思妙想有意思多了，它们体现人性，更接地气，甚至还具有美学特点。因此，古代的密码是一门艺术，也是构建了现代密码学的基础。

据记载，人类最早的加密方法是出现在奴隶社会，整个过程是这样的：找个奴隶负责传递情报，先把他的头发剃光，在其头上写上情报，等到奴隶头发长出来后，再把他派到目的地。对方接到来人后将其头发再次剃光，得到情报。这种说法其实有很大存疑：效率太低，如果等到人的头发长到足够浓密可以隐藏头上的情报时，估计仗早都打完了（PS：而且还不能洗头）。

第一个公认的经典加密方法是古希腊斯巴达人发明的scytale木棒（也叫斯巴达棒）。发信人找一根木棒，把羊皮卷（那时候等蔡伦造纸还得几百年呢）缠到上面，缠好后在上面写情报，写完后拆下送出。收信方收到羊皮卷后，用相同的方式缠绕到同样长度、粗细的木棒上，就可以读出信的内容了。就算送信路上万一被敌人截获了，不知道木棒粗细和缠绕方式，也是不那么容易读出信件内容的。

另外一个必须谈到的加密方法就是凯撒密码，它是一种简单且广为人知的加密技术。它的原理就是对于明文中的字母，按照字母表的顺序向后（或向前）偏移一个固定位数，得到一个对应的字母，并用来替换明文字母，形成密文。例如，以英文为例，当偏移量是7的时候，字母A将被替换成H，B变成I，以此类推。因为这个方法是古罗马的凯撒大帝用来在军队中传递情报，所以以他的名字命名。

凯撒密码之所以经典，是因为它代表了替换加密这种古代密码学的主流方式，之后的更复杂算法，如维吉尼亚密码，都属于这种类型。二战时期的恩尼格玛密码机，更是将替换加密的思想发挥到了极致，它用机械的方式实现替换加密的过程。与凯撒密码相比，它可以实现同一个明文字母用不同的密文字母替换，这样使得加解密的强度和效率都大为提高。当年德国军队大约装备了三万台恩尼格玛密码机，在第二次世界大战开始时，其通讯的保密性在当时世界上无与伦比。

说完外国，再来看看中国。相传在中国周朝，就出现了“阴符”和“阴书”两种保密方法。所谓阴符，就是事先制作一些长度不同的竹片，然后约定好每个长度的竹片代表的内容，比如，三寸表示溃败，四寸表示将领阵亡，五寸表示请求增援，六寸表示坚守……一尺表示全歼敌军等等。这种“阴符”无文字，无图案，只有前方少数将领和后方指挥人员了解含义，即使传令兵被俘或叛变，敌人也搞不懂几张长短不一的竹片到底代表了什么。而“阴书”，即把信息以明文写在竹简或木简上，然后将竹简或木简随机分为三份，由三名传令兵各执一份分别送达。收件人收齐后，再把三份“阴书”拼合起来，完整内容就出现了。这种“阴书”能传递更为复杂的信息，即使某一信使被敌方抓住，敌方也得不到完整的情报。

由于汉字和西方字母文字的本质不同，像凯撒密码那种替换加密方式不能用于汉字的加密。因此在被广大群众津津乐道，在各种谍战剧里频繁出没的密码本就应运而生了。

密码本的大体原理就是将常用的汉字按某一种规则进行编码，并记录下来。发送情报时写下汉字对应的编码，破译情报时根据密码本查询编码对应的汉字。有时候也可以找一本小说或书刊做密码本，将文字在书中出现的位置（第几页、第几行，第几个）作为对应编码。当然实际使用时更加复杂。

说实话，同样作为加密方法，比起复杂严谨精确的现代密码学，上面这些闪烁着古代先哲智慧光辉的奇思妙想有意思多了，它们体现人性，更接地气，甚至还兼具美学特点。但是，从现代密码学角度看，古代密码学还不能称为科学，有两个原因：一是安全强度太低。加密方法本身就具有明显漏洞，比如对于凯撒密码，只有统计出文字里中最常出现的字母（英文里是E和T），再和密文里出现最多的字母比较，就可以大致推算出偏移替换的规律。而恩尼格玛密码机虽然更加复杂，但它不可能出现替换字母和被替换字母相同的情况。利用这个特点，攻击者可以精心构造一条明文用来加密，然后比较加密结果，用暴力破解的方式找出加密规律。在现代计算机的算力面前，暴力破解这些古老的加密方法是分分钟的事情。第二点更关键：这些加密方法在当时是不能公开的，而从科学角度讲，不能公开就没办法通过实证检验其正确合理性，特别是密码这种本身就要求安全可靠的学科。

综上，古代密码学是一门艺术，还不是科学。但别急，随着二战的结束，以它为基础的现代密码学正一步步走来。