導讀

　　密碼學（Cryptography），是一門將信息進行加密處理與傳遞，以及分析加密信息的學科。根據以RSA為代表的公鑰加密體系的出現，可以將密碼學的發展過程分為古典密碼學與現代密碼學兩部分。古典密碼學以“置換法”與“替換法”為基礎，多應用于軍事與情報領域；現代密碼學則建立在數學、計算機與通信科學的基礎上，除了加密信息之外，數字簽名、數據完整性、身份認證等也是現代密碼學的研究課題。

　　摘要

　　置換法依照一定的規則，改變原始信息中的字母排列順序；替換法將原始信息中的字母按照一定的規則替換成其他字母。置換法與替換法的安全性較差，古阿拉伯的學者們開創了破譯加密信息的科學――密碼分析學，通過頻率分析的方法破解替換式加密法。

　　在長達一千多年的時間里，古典密碼學以置換法與替換法為基礎不斷演進。以維吉尼亞密碼為代表的多字母表替換式加密法輪流使用多個不同的替換式密碼表，依次對明文中的字母進行加密。第二次世界大戰時德軍使用的“恩尼格瑪”是一種基于復雜的多表替換加密原理的機械式密碼機，但最終由于自身加密算法的缺陷，被圖靈設計的“炸彈”攻克。

　　置換式與替換式加密法的弱點在于沒能完全消除密文中有關明文的某些特征，保留了明文中的某些信息。奧古斯特?柯克霍夫在19世紀提出的柯克霍夫原則（Kerckhoff's Principle）概括性地總結了加密算法應遵循的設計原則：即使加密系統的各個環節都是公開知識（Public knowledge），只要密鑰未被泄漏，加密系統都應該是安全的。

　　加密算法的安全性問題本質在于：如何降低攻擊者在了解加密算法，并擁有足夠長的密文片段的前提下，猜測出正確密鑰的可能性？1948年，香農創立了信息論，并在次年的一篇論文中從數學的角度討論了加密系統，人們開始從科學的角度探究密碼學的奧秘。

　　風險提示：量子計算技術的潛在威脅

　　目錄

　　1 隱匿法

　　2 加密法

　　3 持續千年的智力競賽：加密與解密

　　4 古典密碼學的圣杯

　　5 攻克“恩尼格瑪”

　　正文

　　密碼學（Cryptography），是一門將信息進行加密處理與傳遞，以及分析加密信息的學科?！懊艽a學”一詞的詞源來自古希臘語“”（Kryptós）和“書寫”（Graphein），意為“秘密書寫”，其歷史幾乎與人類有文字記載的文明一樣悠久。古希伯來學者在公元前六世紀左右就掌握了“單字母表替換式加密法”，在之后的兩千五百多年里，古典密碼學在替換式加密法的基礎之上不斷發展演進。古典密碼學多應用于軍事與情報領域，而微型計算機與現代密碼學的發展能夠保護普通人的日常通信免受第三方的窺探?，F代密碼學建立在數學、計算機科學與通信科學的基礎上，除了信息的加密與解密之外，數字簽名、數據完整性、身份認證等也是現代密碼學的研究課題。今天人們日常生活中的網絡支付、電子商務、電子貨幣等都是密碼學這一人類兩千多年來智慧結晶的應用。

　　密碼學的概念與人們平時登陸網站、使用銀行賬戶的“密碼”并不相同。這些用于身份認證的“密碼”，更準確的翻譯是“通行詞”或“通行碼”（password），它是現代密碼學的諸多應用之一，請讀者注意區分兩者的區別。

　　受限于篇幅，有關密碼學以及密碼學在區塊鏈中應用的內容將分兩篇專題介紹。

　　1

隱匿法

　　隱匿法的歷史非常久遠，可以追溯到公元前5世紀古希臘與波斯帝國的戰爭年代。公元前480年，波斯艦隊在“萬王之王”薛西斯一世的率領下秘密集結，準備對希臘發起進攻，然而這一秘密行動被一位遭到流放、居住在波斯的希臘人狄馬圖拉斯發現了。他將波斯軍隊準備進攻希臘的消息寫在木板上，并用一層蠟將文字遮住，成功騙過了路途中的波斯衛兵，將信息傳回了希臘。希臘城邦聯合起來，抵御住了波斯人的突襲。而遭遇挫敗之后，曾經盛極一時的波斯阿契美尼德王朝也開始走向衰退。

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