概要:技术和工业的发展,不仅使得更复杂的密码得以实际应用,同样也增强了破解的力量,决策者也越来越重视情报的价值。维也纳的黑房厅

信息安全维吉尼亚密码如何解密(富二代科学家如何破解维吉尼亚密码)(1)

维也纳市政厅

每天早上七点,寄望各大使馆的信件会照惯例,先绕道来到黑房厅

先由秘书融开封缄,然后速记员会快速抄录信件内容,如果有特殊字符则由语言专家誊写。

三个小时之内,所有信件又会被重新封上,送回邮局,经过正常途径,送达各大使馆。

待到下午四点,各大使馆寄出的信件,也会被送到黑房厅,经历一样的操作。

流水线般的作业,让任何密信都暴露无遗,维吉尼亚密码成为保守秘密的最后一道防线。

十九世纪,电报的发明使得信息的传输更加方便。但是对于保密者来说,则更加不安全了,因为窥视者连打开信件的过程都可以省略。

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摩尔斯电码表,本身并不能保密

在国家力量决定科学研究之前,许多的科学突破都是来自无所事事的富二代

破解维吉尼亚密码的人正是这样一个人。

查理·巴贝奇

他的父亲是银行家,从小养尊处优,可以研究任何他感兴趣的东西。

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查理·巴贝奇

他的发明有:

捉牛器,用于驱赶铁轨上的牛;

死亡率统计表,用来计算保险的基本工具;

年轮宽度和气候的关系,可以根据古树来推断古代的气候变化;

统一邮资的收费方案,因为他计算出按距离收费的人力成本,通常比邮资本身还高;

差分机一号,包含25000个精密零件的庞大机器,以蒸汽驱动,用来进行高精度计算,以避免人工计算的错误,但是这台机器花费了英国政府17470英镑——足以建造两艘战列舰的费用

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这台机器,以及停留在图纸上的差分机二号(政府不给钱了),被认为是现在计算机的雏形之一。如果能得到资助,说不定在二百年前,计算机就会诞生。

目标:维吉尼亚密码

1854年,巴贝奇的朋友斯维特斯,声称发明了一种新的密码,但巴贝奇一眼就看出来那其实就是维吉尼亚密码。

在得知自己晚了几个世纪以后,被当场打脸的朋友不认输,和他打赌这密码没法破解。

这勾起了巴贝奇的好奇心,决心破解维吉尼亚密码。

这种加密法之所以难以破解,是因为改变了字母的频率,使得密码分析家无从下手

有什么是加密所无法改变的吗?

当然有,那就是原文

这看似是废话,但是却是破解的关键。

如果以KING作为秘钥,来加密the sun and the man in the moon 这句话。

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得到的密文中,三个the分辨被加密成DPR,BUK,BUK。

为什么发生了重复?!

这是因为从第二个the开始到第三个the之前为止,刚好是8个字母,是秘钥KING字母数的两倍,KING循环了两次,所以两个the被用同一套密码加密了。

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重复是任何密码的大敌

巴贝奇的方法是找出密文中重复的大段字符,计算出他们之间相隔了几个字符,以猜测秘钥的长度。

比如一段相同字符之间,相隔了12个字符,那么秘钥的长度可能是2、3、4、6或12,而另一段相同的字符之间相隔了15个字符,意味着秘钥的长度可能是3、5或15。

结合就能得出,秘钥的长度必定是3。

就是破解维吉尼亚加密法的关键一步。

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接下来,我们已经知道钥匙的长度是3了,那就意味着在原文中第1、第4、第7、第10……,这些字母都是用在维吉尼亚密码表中用同一套位移密码加密的,我们把它们单独挑出来,作为A组。

我们再把第2、第5、第8、第11……,这些字母挑出来,作为B组,它们又是用另一行移位字母加密得到的。

最后我们再把剩下的第3、第6、第9、第12……,这些字母挑出来,作为C组,毫无疑问,它们又是用另一行移位字母加密得到的。

这些按组别归纳起来得到:

  • A组:第1、第4、第7、第10……
  • B组:第2、第5、第8、第11……
  • C组:第3、第6、第9、第12……

原来的密文被分解成了三组新的密文,每一组都是用了相同的替换式加密。

替换式加密怎么破解?频率破解法。

总结维吉尼亚加密法的四步骤:

  1. 从密文中找出拼写完全相同的字母串;
  2. 计算出秘钥的长度;
  3. 将密文分析成若干组(与秘钥长度对应);
  4. 分别对每组密文用频率破解法。
秘而不宣

在20世纪之前,人们一直以为这套方法是普鲁士少校卡西斯基在1863年发明的,所以一直把这套破解法叫作“卡西斯基试验法”。

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普鲁士国王和将军

美国南北战争中,南军使用的维吉尼亚密码法,秘钥只有三个,分别是“Manchester Bluff(曼彻斯特的虚张声势)”、“Complete Victory(完全的胜利)”、“Come Retribution(报应来临)”。

北军使用卡西斯基试验法,破解南军密码以后,胜负的天平无疑就向北军倾斜了。

但是巴贝奇的笔记显示,早在卡西斯基之前9年,他就已经写下了解法,只不过因为他懒散的性格,并没有公布过。

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但是还有另一种猜测,是英国情报部门要求他对这项技术保密,以保持英国对其他国家在密码领域的优势。

在以后的岁月里,为了国家安全而对密码破解技术保密,成为各国不约而同的选择。


维吉尼亚密码被破解,时间来到二十世纪,但你是否好奇,为什么灿烂辉煌的中华文化,在密码的发展历史上毫无存在感?敬请期待下篇。

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