密码史话 
公元前5世纪,古斯巴达人使用了一种叫做“天书”的器械,这是人类历史上最早使用的密码器械。“天书”是一根用草纸条、皮条或羊皮纸条紧紧缠绕的木棍。密信自上而下写在羊皮纸条上。然后把羊皮纸条解开送出。这些不连接的文字毫无意义,除非把羊皮纸条重新缠在一根直径和原木棍相同的木棍上,这样字就一圈圈跳出来,形成那封信。
公元前4世纪前后,希腊著名作家艾奈阿斯在其著作《城市防卫论》中就曾提到一种被称为“艾奈阿斯绳结”的密码。它的作法是从绳子的一端开始,每隔一段距离打一个绳结,而绳结之间距离不等,不同的距离表达不同的字母。按此规定把绳子上所有绳结的距离按顺序记录下来,并换成字母,就可理解它所传递的信息。
古罗马时代曾使用过一种“代替式密码”,把信中每个文字的字母都用字母顺序表中相隔两位后的一个字母取代,这种代替式密码直到第二次大战时还被日本海军使用。
此外,在古代还出现过一种被称为“叠痕法”的密码,使用时先把信纸折叠几下(上下及左右),然后铺平信纸,将传递的信息按顺序一个个分开,写在折痕的交叉点上,每一个交叉点写一个字。然后再在空白位置上填上公开的普通信文,普通信文与秘密信文的文字通顺地连贯在一起。为了防止被敌人察觉,使用这种密码需要在编公开信文上下些功夫。如果在秘密信文上再用些暗语式密码,那么敌人就更难看出破绽了。
中国历史的密码轶事不多。公元11世纪出现的兵书《武经总要》是中国历史上第一部有关密码的记述。在这本书中,作者介绍了一个小型的、但却是名副其实的密码本。
17世纪,英国著名的哲学家弗朗西斯·培根在他所著的《学问的发展》一书中最早给密码下了定义,他说,“所谓密码应具备三个必要的条件,即易于翻译、第三者无法理解、在一定场合下不易引人注疑。”培根所说的这种“不引人生疑”的密码,后人称之为“培根密码”。
密码的形式是多种多样的,从表面上可以大体分为“正规的密码”和“不似密码的密码”两类。
所谓“正规的密码”,包括“代替式”密码和“移位式”密码两种。“代替式”密码是将组成文字的字母用其他字母或符号替换,“移位式”密码是改变组成文字的字母顺序。此外还有一种几何密码,也属于“移位式”密码的范畴。例如卡尔达诺漏格法,利用硬纸上留出的空格,经过数次移位后,把需要传递的秘密信息写到信纸一些位置上,然后在其他地方填上一些文字,组成通信的公开信文。收信人只要在信纸上铺上同样的漏格板,即可读出秘密信文。1917年,法国的密码分析专家曾成功地破译了德国间谍利用旋转漏格移位法加密的密码。这种漏格板是一张分成若干方格挖空。将漏格覆盖在一张白纸上,把电文的头几个字母写在漏出的空格处。然后依一定顺序把纸板转动4次,将电文后面的字母依次填入空格。这样,一封加密的电报或信件就做成了。漏格法由于各段必须先等长的,有规律可循,容易被破译人员破译。
所谓“不似密码的密码”,包括“虚实式”密码、“暗语式”密码等许多种类。
“虚实式”密码是在组成文字的各字母间加些无意义的字母,或把通信用的字母、单词有规律地隐藏在文章中。这种密码主要用于公开发出的信文中。在这种信中,只有个别字母或文字是有含意的密码文字,蓁的是无用的虚字。例如,规定每个单词的5个字母是有含义的字母,把这些字母集中到一起,就是拟传递的秘密信息。这种密码在使用上同样有局限性。因为信文总围着一些写信者本身爱用的词句转,易于被破译人员看穿。“暗语式”密码则是把字母、单词或一个内容用暗语代替,以达到保密的效果。太平洋战争期间,日本海军曾用“攀登新高峰”来代替“发动攻击”。这一类密码还包括以图案、符号、实物表示文字和情报,或选择一些报刊文章,在所需字母上作暗记来传达通信文字等作法。第一次世界大战期间,德国情报机关的信检人员曾发现一封信中写着:“我们已迁新居,希有空时来这里玩,兹附上路线图”。信中附有一张简单的手绘街道图。尽管这张图符合实际情况,但检查人员担心它里面要能有密码,因此送破译机关检查。经过检查发现,图中指示行进路线的、用点线组成的虚线,是用摩尔斯电码组成的。很显然,这是同盟国的间谍在用摩尔斯电码传递情报。还有一个德国情报机关的联络员在同盟国某市的一家酒吧当调酒师,而这个酒吧正是德国间谍们的接头场所。这位联络员巧妙地利用柜台背后柜子中放置的一连串酒瓶中的残留的不同酒量表达密码数字。这种传递密码的方式持续了很久才被盟国情报机构发现。
第一次世界大战是世界密码史上的第一个转折点。在此之前,密码研究还只是一个小领域,没有得到各国应有的重视。随着战争的爆发,各国逐渐认识到了密码在战争中发挥的巨大作用。积极给予大力扶持,使得密码科学迅速发展,很快成为一个庞大的学科领域。1895年无线电诞生后,各国在通信、特别是军事通信中普遍采用无线电技术。为了保密,各国随即开始研究无线电密码的编制和破译,由此产生了现代密码分析学。
在第一次世界大战期间,世界各国相继成立了编制和破译密码的专门机构,使密码研究不断走向正规化组织化。1915年,法国成立了世界上第一个梯形的密码研究组织,从上到下,形成了一个完整的体系。除法国外,德国、美国、英国以及意大利等国都成立了密码研究机构,大部分隶属于军队领导,这是由当时的战争环境所造成的。
第二次世界大战的爆发促进了密码科学的飞速发展。由于密码对于战争的胜负具有越来越重要的影响,各国不惜花大量的人力物力进行密码的研究和破译。密码的编制结构更加科学,编制方法愈加复杂,各种密码的保密性出现了飞跃性的提高。在此期间,许多国家开始使用密码机进行加密,这是密码告别人工加密,走向机械加密的开始。
与此同时,世界各国也都开始重视对密码破译的研究工作,纷纷成立专门的研究和破译机构,在战争中发挥了重要的作用。早在第二次世界大战刚刚开始时,英国政府为了控制敌国间谍的渗透、清除国内的敌人,设置了一个以发现和阻止外国人间谍进行通信为目的的机构,专门负责对信件和电报进行检查。
珍珠港事件爆发后,美国看到了密码通讯的重要性,急急忙忙地设置了由拜伦·普莱斯领导的通讯检查机关。这个机关的工作人员后来增加到1.4万余人,负责拆阅每天来往于国内的信件,监听电话,并检查电影、杂志、广播电台播送的内容。为了制止可疑的通讯,检查机关制定了许多禁令,凡检查员无法作出判断的通讯都被列为限制对象。1943年5月,普莱斯在通讯检查总局中设置一个“技术作战部”,任命陆军中校哈洛鲁德·肖担任部长兼通讯检查局次长,开始了对德、日等国的密码破译工作。再后来,美国成立了一个名叫联邦通讯委员会无线电情报部的机构,这个机构在战争期间总共有12个主要侦听站和60个监听所,同所还设有90个机动监听组,监视敌方间谍的无线电通讯。
1944年5月31日,美国海军的一个反潜特遣大队在巡逻中发现了一艘德国的“U-505”型潜艇。6月4日潜艇发起攻击,深水炸弹很快就将潜艇的外壳炸开了一个大洞,潜艇被迫浮上水面。美军派出海军陆战队员从破洞中钻进潜艇,缴获了德军的现用密码本、加密机及密钥表。和击沉一艘潜艇相比,所缴获的东西重要多了。美军迅速将战利品送到了密码破译机构那里。由于德国潜艇指挥机构认为“U-505”已被击沉,所以没有更换密码。从此,德国的密码对美军就毫无秘密可言了。据统计,在欧战结束前的11个月里,依靠破译的密码,美军和同盟国军队共击沉德国潜艇300多艘,平均每天一艘,同时大大减少了自己船只的损失,对战争的胜利产生了重大影响。
此外,美军还成功地破译了日本的通讯密码,从而导致日本在中途岛海战中失利。这一战,美国人既报了珍珠港的一箭之仇,又使太平洋战场的战局得到彻底扭转。历史在记载尼米兹上将的功勋时,也应为美国的密码破译人员重重地记上一笔。在二战期间,美军破译的日本海军的密码达75种之多。由于密码被破译,日本商船总吨数的约三之二都被美国潜艇击沉,给日本军队带来了严重的战争后果。1943年春,美国海军经过破译后果。1943年春,美国海军经过破译密码,掌握了日本海军大将山本五十六的行踪,一举将其座机击落,山本死亡。
美国国家安全局遇到的挑战
第二次世界大战结束后,美国越来越感觉到将分散在陆海空三军的密码机构统一成一个密码研究机构的重要性。于是,1952年11月,由杜鲁门总统亲自颁布命令,成立了国家安全局,全面负责密码的研制和破译工作。经过几十年的发展,国家安全局已成为一个大庞然大物,进行着全世界最雄心勃勃的谍报活动。
近年来,随着电脑设备日新月异和密码技术的迅速发展,美国国家安全局遇到了越来越大的挑战。
1994年,美国政府宣布,美国国内的所有电话、电脑调制解调器、传真机等通讯设备都要安装一种由国家安全局研制的名为“Chipper”的半导体芯片后,通讯线路上传送的声音、资料或电子邮件等就会变化为密码数字,而只有同样安置这种芯片的电子设备才能恢复出来。在监视毒枭、恐怖分子、间谍的活动时,如果政府部门想了解通讯内容,就可以进行破译。
美国政府安置“Chipper”芯片的计划,引起国内众多广商的抗议,他们认为它侵犯了人们的隐私权。厂家认为,海外顾主对于这种美国官方可以破译的通讯工具,根本不会有购买的意向。而且,美国的有关部门,特别是国家安全局,很有可能滥用他们拥有的破译手段。就在双方争论不休之际,麻省理工学院的学生惠特菲尔德·迪菲点燃了厂商和国家安全局之间的密码战。
传统的加密系统是依靠一组密码,作为进入通讯线路的密钥,由此向系统内输入或索取资讯。由于输入或索取资讯的双方需使用同一密码,人们在交流讯息之前须互换密码。在这一过程中,密码就易于被第三者获取,从而导致机密外泄。迪菲找出了一种改进加密系统的窍门,从而堵塞了密码被窃的可能。他的方法是,为每位使用人同时提供两组密钥,其中一组可对外公开,另一组则只限使用者本人知道。任何人可以凭借一组密钥传出加密信息,而接收该信息的一方则必须依靠使用者本人才有的一组密钥译出信息的内容。迪菲的这套双密钥加密系统为人们帮了大忙,通讯线路的用户所使用的密码,犹如他个人的签名一样,从此不会被他人窃用。不过,迪菲研制的这种加密系统给美国国家安全局造成了困扰,因为这套系统一旦被不法分子采用,国家安全局势必会束手无策。
1991年,一位程序设计员利用迪菲的系统,编出了一种俗称“好保密”的软件,供上网用户免费使用。由于政府无权禁止国民采用这一软件,他们除竭力防止这一软件及类似加密系统流出国境以外,更致力于推行“Chipper”芯片计划,期望它能被广泛采用并占居市场。但是“好保密”软件的编制人目前又在编制另一套“好保密”声频传送软件,以作为对抗国家安全局“Chipper”计划的手段。
