什么是古典密码学?什么是手工古典密码?

2023年3月16日12:17:03什么是古典密码学?什么是手工古典密码?已关闭评论

从人类社会的发展历程来看,文字出现不久就有了使用密码的萌芽。密码学的发展和使用几乎贯穿了人类文明的整个过程。密码学最早的系统性应用是在军事领域。到了中世纪,阿拉伯人已经在国家的事务中广泛使用密码。欧洲在文艺复兴运动之后,开始出现具有现代意义的外交活动,外交官与其各自的政府需要通过公共邮政系统交换机密情报,密码学从此在外交领域获得了极为广泛的应用。

手工古典密码

古代的保密通信和身份认证方法与其说是一门科学,不如说更像是一门艺术,它们不但反映出了古人高超的智慧和想象力,而且蕴含了现代密码学思想的萌芽。

1.密码学的开端

在埃及出土的一块约公元前1900年的墓碑上,一段描述一位古埃及贵族一生事迹的文字,被西方密码学家认为是密码学的开端,因为其中的一些常用字符被几个少见的字符所替代,就如同密码学中被称为“替换法”的加密方法。实际上这段文字的镌刻者并不是为了加密文字,只是出于对死者的尊重和追求密文表达的艺术性。

2.密码学在中国古代军事中的应用

从古至今,军事始终是密码使用最为频繁的领域。正如《孙子兵法》中所言:知己知彼,百战不殆;不知彼而知己,一胜一负;不知彼不知己,每战必殆。战场上信息的传递和收集能在很大程度上决定战争的胜负。中国古代有着丰富的军事实践和军事理论,其中不乏巧妙、规范和系统的保密通信和身份认证的方法。

西周开国功臣姜子牙所著的兵书《太公兵法》中,以周文王和周武王与太公问答的形式阐述军事理论,其中《龙韬·阴符》篇和《龙韬·阴书》篇,便讲述了君主如何在战争中与在外的将领进行保密通信。《阴书》中的加密方法并非逐字加密,而是整体加密,即只有获得全部的文字信息才能看懂其中的内容,这与现代密码学的秘密共享技术非常类似。

北宋仁宗时期官修的兵书《武经总要》成书于1040年—1044年,该书前集第15卷中有“符契”“信牌”“字验”三节,主要讲述军队中的秘密通信和身份认证的方法。其中“符契”和“信牌”用于进行传信人身份和信息准确性的验证,而用于秘密传送军情的“字验”更像是一种加密方法(事先约定好40种军情,然后用一首有40个不同字的诗的每一个字对应一种军情)。传送军情时,写一封普通的书信或文件,将其中的关键字旁加印记,将军们收到信后找出其中的关键字即可查到该字所要告知的情况。这种方法与近代借助密码字典进行秘密通信的原理相同。

3.密码学在西方古代军事中的应用

密码学在西方古代军事中的发展和应用也由来已久。约公元前700年,古希腊军队便使用一种叫作“Scytale”的密码棒来进行保密通信,如图1-1所示,它也许是人类最早使用的文字加密、解密工具,据说主要是古希腊城邦中的斯巴达人在使用,因此也被称为“斯巴达棒”。斯巴达棒的加密原理属于密码学中的“置换法”加密,因为它通过改变文本字母阅读的顺序来达到加密的目的。

公元前100年左右,古罗马军事统帅凯撒发明了一种把所有字母按照字母表的顺序循环移位的文字加密方法,被称为“凯撒加密法”。凯撒加密法将字母按照设定的移位量进行替换,如规定字母表顺移3位,那么字母“a”便被替换成了字母“D”,字母“b”便被替换成了字母“E”……利用这种加密方法,单词“hello”就被加密为“KHOOR”。解密时,只需要把所有字母逆向顺移3位即可。从密码学的角度来看,凯撒加密法属于“单字母表替换”加密,而且加密规则非常简单。实际上, 直到近代以来很长时间,世界上所使用的加密方法大多都是“字母表替换”的方法, 只不过替换的规则越来越复杂。

上述方法都是可以手工进行加密和解密的,因此称为手工古典密码。

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