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进入21世纪，战争中对于加密和解密的需求就更加强烈了。科技的进步也使得需要加密的场合越来越多，比如战争中大量使用无线电来通信，战争双方都可以接收到无线电信号，如果没有强有力的加密手段，那自己就相当于完完全全暴露在对方的眼皮底下了。 例如，2020年爆发的第二次纳卡战争，亚美尼亚就是在数字战争中吃了大亏，被以色列和土耳其制造的无人机和自杀飞巡弹造成了大量的伤亡。 数学家掌控着战争 有人说，第一次世界大战可以称为是化学家的战争，因为战场上第一次出现了芥子毒气；第二次世界大战可以称为是物理学家的战争，因为原子弹的出现终结了战局；如果有第三次世界大战的话，一定是数学家的战争，数学家将掌控大战中最关键的武器，那就是信息。 其实第二次世界大战，就已经是数学家的战争了，加密和解谜的拉锯战直接影响战争的走向。这其中最精彩的案例，当属英国密码专家破解德国的恩尼格玛密码机。这也是密码学历史上最著名的攻防战，可以说直接影响了人类历史的进程。 恩尼格玛是一种机械电子式的加密机，由一堆齿轮、电线、灯泡、转盘、摇杆组成。使用机器做繁琐的加密工作在之前也有过，只是因为它们都没有量产，所以也没有流行。 恩尼格玛机，是第一个大规模量产的加密机。从它开始，密码学不再依赖纸和笔的运算，使用机械和电子加密的时代正式到来。 恩尼格玛密码机的样子有点像打字机，有键盘，有显示装置，内部是一大堆机械和电子的零件。 操作员每敲下一个字母，经过机械和电子的转换，显示装置那里就会显示一个对应的字母，这就是经过加密之后的编码了。这听起来好像没什么，恩尼格玛最厉害的地方在于，核心的加密零件叫编码器，编码器的核心是齿轮，每敲下一个字母之后，齿轮就旋转一格，齿轮的转动会使得密码机内部的线路连接发生变化，加密结果就不一样了。 恩尼格玛就是延续维吉尼亚加密法的思路，加密的时候，每个字母都换一套加密算法。不过恩尼格玛的加密方式更加复杂，早期的恩尼格玛，齿轮只有六个格，也就是有六套加密算法。 后一代的恩尼格玛，齿轮增加到了26个格，还是感觉不够用，于是又增加了第二个齿轮，上边也是26个格，这就代表加密算法增加到26乘以26，也就是676套算法，这样的恩尼格玛密码机，还只能供商业使用。德国军方的密码机是8个齿轮，换句话说，一台机器中包含了2000多亿套加密算法。 这是什么概念呢？你要知道，一套最新的大英百科全书包含6000多万个单词，咱们就算一个单词有10个字母，那把大英百科全书打上300遍，也用不完这2000多亿套加密算法。 恩尼格玛密码机使用的加密方式，实际上还是传统的方法，也就是替代和移位。虽然从质的角度来说，恩尼格玛密码机并没有太大的突破，但是在机械和电子的加持之下，在量的角度上，恩尼格玛密码机拥有了前所未有的优势。单从理论上讲，这样的机器几乎是无法攻破的。 英国如何破解恩尼格玛 首先是波兰、法国和英国的接力合作，通过间谍活动和军事袭击，搞到了真正的恩尼格玛密码机，后来，法国人甚至弄到了军用版恩尼格玛机的使用说明书和操作指南，但是说明书只能帮他们弄清楚恩尼格玛的工作原理，并不代表就能破译密码。 因为2000多亿套密码，你根本不知道德军用的是哪一套。当初德军就是假设敌人也有一模一样的机器，还是不能破解的情况下，才批准使用恩尼格玛机的。 波兰密码学家曾经做过一些尝试，可以一定程度地破解密码。这给了盟军很大的希望，英国开始招募大量的语言学家、人文学者、科学家和数学家，组成了一支7000人密码破译队伍，每天都有军方截获的各种德军通讯代码，被源源不断地送到这里，这些学者夜以继日地工作，希望从杂乱无章的信息中找到规律。 最终找到这把钥匙的，是艾伦·图灵，他是著名的数学家，也是公认的计算机科学的奠基人。 在研究过之前被破解的信息之后，图灵注意到，截获的德军信息里，其实大有规律可循。比如希特勒万岁这样的句子就经常出现。还有，每天早上六点，德军都会发一份当天的天气报告，而且格式非常固定，甚至单凭经验，就能确定哪个单词是德语里的天气那个单词WETTER。这样，知道了这个单词是WETTER，也知道加密之后的密文是什么，图灵就可以找方法去反推恩尼格玛的加密算法。 最笨的方法，当然是试着改一改手里这台恩尼格玛的设置，然后把WETTER这个词输进去，看看什么情况下，结果和加密之后的代码是一样的。但是咱们说过，加密算法以亿计算，一个一个试根本是天方夜谭。 图灵找到了一种思路，前边咱们说过，恩尼格玛密码机是靠齿轮的转动调整加密方案，这个方案的调整肯定也是按顺序的，在加密WETTER这个单词的时候，如果加密W用的是方案一，那么加密后边的E的时候用的必然是方案二。 这样，图灵他们要找到的，就是连续的6套方案。而且他们发现，德军设计恩尼格玛的时候，还坚持一个原理，那就是加密后的代码不能和加密前一样，也就是说，字母E加密之后的代码，绝不可能还是字母E，这就又缩小了他们要搜索的范围。 总之，经过一番艰苦的努力之后，图灵把加密的可能性从上千亿种，缩小到了105万种。 计算机发挥神威 当然，如果是靠人手工计算，105万仍然是个天文数字。为此，图灵专门设计了一种用于破解的机器，可以理解为早期专用的计算机，代号叫炸弹。炸弹的数量越多，破解的速度就越快。 为了让这些炸弹发挥出极致的效果，图灵需要更多的人手和经费，为此，他和其他科学家甚至联名给首相丘吉尔写信求助，丘吉尔很快给英军的参谋首长下命令，让军方务必以最高的优先级，满足图灵他们的所有要求。 图灵和他的同事一共建造了49台炸弹，最快的时候，只要花上1个小时，就能破解出德军当天使用的密码。 这边，英国专家破解了恩尼格玛密码机，扭转了欧洲战场的局势。另一边，美军也破解了日本最厉害的密码机紫色，让美军在太平洋战场上获得了巨大的优势。 比如，1942年的6月，美军破解了一则日军信息，日本海军打算使用声东击西的战术，攻占美军中途岛海军基地。于是美军将计就计，军舰离开了中途岛，但是没有走远，日军原本打算进行一场偷袭，结果反过来被美军偷袭了。中途岛海战也成了太平洋战场上的转折点，自此以后，日本海军走上了下坡路。 美国太平洋舰队的总司令尼米兹上将说，美国在中途岛的胜利，其实就是情报的胜利。 一年之后，美国又破译了日军的一则信息，直接掌握了日本联合舰队总司令山本五十六的行程。尼米兹上将派遣了18架战斗机，直接击落了山本五十六的座机。山本之死给日军的士气造成了沉重的打击。 风语者密码 但是，打人家一拳，就要防人家一脚，美国知道，也一定有一大批来自日本的天才，在绞尽脑汁破解美军的密码。于是，美军决定另辟蹊径，选择了一条完全不同的道路，就是把少数民族的语言当作密码。 最早提出这个想法的，是一位叫作约翰斯顿的工程师。约翰斯顿的父亲是一名传教士，为了传教，他定居在纳瓦霍人的保留区。纳瓦霍人是美国原住民其中的一个部落，约翰斯顿在那里出生长大，完全沉浸在纳瓦霍人的文化中。纳瓦霍人本身数量就不多，约翰斯顿更是少有的同时掌握英语和纳瓦霍语的人才。 当美国参加第二次世界大战时，约翰斯顿因为年纪太大已经没法参军，但是他仍然想为国家尽一份力。 他就想到，对于外人来说，纳瓦霍语极其复杂难懂，如果每一处战地都用纳瓦霍人来当通讯员，用纳瓦霍语来通信，那可以说是无敌了。 于是约翰斯顿跑到了附近的军营，找到了这个营区的通讯官琼斯中校，向他提出了自己的构想。琼斯中校意识到，这个想法确实不错。于是他让约翰斯顿做一次示范，并且邀请了海军陆战队的高级军官来观摩。 约翰斯顿带来了两位懂英语的纳瓦霍人，两个人被安置在两个地方，军队指定了6条英文信息，由一位纳瓦霍人翻译成纳瓦霍语，再通过无线电传送给另一位纳瓦霍人，由他转译回英文。实验证明，6条信息都准确无误。用纳瓦霍语来通讯，看来是可行的。那接下来的问题是，使用纳瓦霍语真的可以万无一失吗？ 为了检测纳瓦霍语的保密性有多强，海军陆战队把纳瓦霍语的录音交给海军情报部，请他们当作密码来破译。你要知道，就是海军情报部的专家们，破解了日军最难缠的密码系统紫色。但是这些解码专家，不眠不休地忙了三个星期，还是对纳瓦霍语束手无策。 用他们的原话说，纳瓦霍语就是一连串奇怪的喉音、鼻音、饶舌的声音，专家们甚至无法用普通的文字做记录，更不要说破解了。纳瓦霍密码成功通过检验。 其实当时在美国境内，还有很多原住民的部落，但是在二战之前，有很多德国的人类学者来美国研究原住民，换句话说，很多原住民的语言已经不再是秘密。只有纳瓦霍族没有被国外的人类学家研究过，除了二三十个像约翰斯通这样的美国人以外，这个世界上，只有纳瓦霍人才能听得懂纳瓦霍语。 种种证据都表明，纳瓦霍语天然就是一套强力的密码系统。 于是美国海军陆战队招募了29名纳瓦霍人，组建了一只特殊的通讯队伍。 唯一遇到的问题，就是有些英文单词，像是侦察机、驱逐舰，这些在纳瓦霍语里边都没有，于是海军陆战队编了一套小词典，给这些英文单词都确定了对应的纳瓦霍说法。他们用各种鸟的名字来代表飞机，比如侦察机就是猫头鹰，用各种鱼的名字来代表战舰，比如驱逐舰就是鲨鱼。 他们还给26个字母都指定了纳瓦霍代码，这样，遇到生僻的人名或者地名，可以直接用拼写的方式来传递信息。对于那些常用的英文字母，比如字母E，他们会用三种代码代指同一个字母，这样，在拼写的时候，三种代码可以轮换使用，就避免了日军通过频率分析法来破译信息。 第二次世界大战期间，一共有420名纳瓦霍通讯员走进战场。他们为战争做出了巨大的贡献，而且还创造了一个历史记录。战争结束后，日军的情报首脑在接受审判时供认，他们曾经破解了美军使用的不少密码，但是对纳瓦霍密码始终是束手无策。也就是说，纳瓦霍密码是人类历史上少数从来没被攻破过的密码之一。 为了感谢纳瓦霍人对二战的贡献，美国政府将每年8月14日定为纳瓦霍密语通话员国定纪念日。著名的华裔导演吴宇森还在2002年以此为背景，拍摄了电影《风语者》，把这一段精彩的战争故事搬上了大银幕。 |
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