密碼學：無形戰場上的智慧較量

密碼學專家、國防科技大學李超教授為您講述

◎它在人類戰爭史上扮演著重要角色，是戰爭制勝的“致命武器”。

◎它與國家安全、軍事行動和人們日常生活息息相關，是信息安全的“守護神”。

◎它潛力無限，隨著信息技術的發展，量子計算將為其打開一扇新的大門。

2014年12月，韓國核電反應堆數據遭泄露，引起人們對核安全和可能受到的網絡攻擊的擔憂。12月24日，英國《每日郵報》網站稱，英國科研人員研究出一種給互聯網加“安全層”的新技術，有望使每個互聯網用戶都能進行簡單加密，可以保證電子郵件、手機短信等各種信息的隱私。

當今世界，維護信息安全，密碼學的研究與應用方興未艾，已成為一個日益緊迫和越來越重要的課題。

密碼探奇：“加密”與“破譯”交鋒

提起“密碼”，就會讓人感到很神秘。密碼學是一門以密碼技術為研究對象的科學。早在戰國時期，人們在軍事行動中就采用“陰符”和“陰書”進行傳統的保密聯絡或發出指令。在前幾年熱播的諜戰片《潛伏》中，情報站站長余則成在接受上級指令時，先是記錄下廣播里念出的四位一組的數字，然后查看小說《夢蝴蝶》解密出指令，這就是密碼技術中的“字驗”。

在西方，古希臘軍隊將長條狀的羊皮螺旋式纏繞在木棍上，沿縱軸寫好情報，傳送時，將羊皮打開，上面只有雜亂無章的字符，外人無法讀出內容。情報接收人只有用同樣方式將羊皮纏繞到同樣粗細的木棍上，才能讀出原文，這就是西方最早的移位密碼術。

到了現代，隨著信息技術的發展，密碼學的發展也迎來了它的輝煌時期，相繼誕生了序列密碼、分組密碼、公鑰密碼等多種密碼體制，信息的“加密”與“破譯”成為信息保密傳輸與情報獲取的激烈對抗領域，雙方斗智斗勇，循環地進行著“魔高一尺道高一丈”的較量，其范疇已不僅僅局限于傳統意義上的“保密通信”，而是演化為更加廣泛的“信息安全”與“情報破譯”技術，其應用領域已擴展至政治、經濟、軍事、外交、商業、金融等各個領域，成為維護國家安全、保守國家秘密、奪取戰爭勝利和謀求商業利益的重要手段。

神秘莫測：博弈雙方比拼智慧

密碼學雖然高深莫測，但實際上就是“加密”和“破譯”相對立的兩個方面。前者研究信息保密，即“密碼編碼學”“加密”；后者研究加密信息的破解，即“密碼分析學”。

“加密”與“破譯”操作通常是在一組“密鑰”控制下進行的，正如有了鑰匙才能打開房門一樣，只有掌握了“密鑰”才能恢復“明文”（原始信息）或讀懂“密文”（加密后的信息）。對方一旦獲得了密碼的“密鑰”，這種密碼也就被破譯了。

千百年來，密碼學就是圍繞著“加密”與“破譯”這個矛盾統一體開展智慧較量的，演繹出一幕幕驚心動魄的“情景劇”，不斷推動著密碼技術的發展進步。

盡管復雜的加密技術層出不窮，但總有“看風者”識破天機?！皢巫帜柑娲艽a”是公元9世紀的一種先進密碼技術，一位叫肯迪的阿拉伯人通過分析密文中字符出現的頻率（“頻度分析法”）很快將其破譯了。同一時期，法國人維熱納爾針對“單字母替代密碼”研究出一種“多表加密”的替代密碼，又令肯迪的“頻度分析法”完全失效。到了19世紀，英國人巴比奇和普魯士人卡西斯基，提出了一種更加復雜的頻度分析法，又將維熱納爾的替代密碼破解了。

有“盾”就有“矛”，密碼學在“加密”與“破譯”兩者循環往復的較量中，不斷發展進步，變得越來越高深莫測，奧秘無窮，也越來越受到世界各國的高度重視。

致命武器：戰爭勝敗驚天逆轉

密碼最早應用于軍事領域，密碼學的誕生自然與戰爭有著天然的聯系。戰爭情報的有效“加密”與成功“破譯”，使戰爭形勢逆轉或取勝的事例不勝枚舉。

在第一次世界大戰中，密碼成為確保軍事行動成功和獲取戰場情報的主要手段，在很大程度上改變了戰爭乃至歷史的進程。最著名的是英國成功破解了德國的“齊默爾曼電報”，從而使美國放棄中立地位而對德宣戰，最終使以英國為首的協約國贏得戰爭勝利。

第二次世界大戰初期，美國駐開羅大使館的無線電密碼被德國人破譯。從此，北非戰場上英軍參戰部隊的番號及詳細作戰計劃，被源源不斷地送到德軍將領隆美爾的案頭，使英軍在戰場上節節敗退，險些被趕出埃及，直至美國人更換了密碼，才使德軍的通信偵察手段不再“耳聰目明”。波蘭淪陷后，英國人接過了情報破譯重任，其密碼機構在數學家、現代計算機科學的奠基人——圖靈的領導下，經過艱苦卓絕的努力，終于破解了德軍九成以上的“恩尼格瑪”密電文。這使得德國許多重大軍事行動對盟軍都不再是秘密，為最終打敗法西斯奠定了勝利的基石。

對此，英國首相丘吉爾稱密碼破譯者是“下金蛋最多的鵝”。

同樣是在第二次世界大戰中，日本研制的JN-25B密碼，即“海軍暗號書D卷”密碼，為日軍成功偷襲珍珠港發揮了重要作用。日軍認為JN-25B密碼是當時最高級的，不可能被破解。1942年5月，日軍故技重施，準備偷襲中途島，妄圖畢其功于一役，奠定其在西太平洋的統治地位。然而，美國海軍密碼局在英國“布萊切雷莊園”的協助下，運用數學方法和專門的機械設備，歷時數月成功地破譯了JN-25B密碼，洞悉了日本人的野心，給了日本聯合艦隊致命一擊，先后擊沉四艘日本航母。美軍尼米茲上將后來寫道：“中途島戰役本質上是一次情報偵察的勝利。”

1943年4月，美國人再次截獲了日軍密電，掌握了偷襲珍珠港的罪魁禍首——日本海軍司令山本五十六的座機行程。于是，美軍提前埋伏，在空中干凈利索地殺死了山本五十六，報了一箭之仇。

艾森豪威爾在總結盟軍在第二次世界大戰中的密碼破譯工作時說：“它拯救了盟軍千百個士兵的生命，加速了敵人的滅亡，并迫使其最終投降。”

未來發展：潛力無限，不可估量

小小密碼，作用非凡，能量巨大，人們正是看到了它的無限潛力，密碼學才能隨著時代與科技的發展而突飛猛進，被譽為信息安全的“守護神”。那么，密碼學的未來將呈現怎樣的發展趨勢呢？

如同密碼學曾經經歷的故事一樣，未來的科技發展必將對信息的“加密”與“破譯”提出新的挑戰，為密碼學的發展提供新發展引擎，密碼學領域的競爭將更加激烈，可以預見的是，密碼學的明天不可估量。

隨著現代技術特別是信息技術的發展，一種基于全新計算理念、能力遠超現代計算機的技術已經初露端倪：這就是量子計算，它對基于這些密碼體系的各種“加密”信息提出了嚴峻的挑戰。

量子計算為密碼學的發展打開了一扇新的大門。這是因為，運用量子計算的強大功能，可以輕易破解當今的一些主流密碼體系。

盡管量子計算尚處于初級階段，但世界主要發達國家的密碼學研究者已圍繞抵抗量子計算的破譯威脅，開始了新的密碼研究，如基于量子力學的量子密碼、基于分子生物學的DNA密碼、基于人類隨機行為的混沌密碼等。此外，糾錯碼密碼、格密碼、MQ密碼等基于數學困難問題的密碼也得到了國際學術界的廣泛認可。由于以上各種密碼各有利弊，各種技術的融合發展將成為日后密碼學發展的主流。

正因為如此，世界主要大國不惜投入大量人力、物力進行研究與應用，以確保在密碼學領域取得技術領先地位。

有資料顯示，美軍計劃投入巨資，啟動實施一項密碼現代化計劃，旨在為其作戰指揮系統提供全時段、多手段、高時效的動態安全保護與情報獲取。負責俄羅斯政府和軍隊通信保密、密碼破譯、信號情報等任務的俄羅斯通信與情報局也不甘落后，投入精干力量從事密碼的設計與分析工作。日本政府則將信息加密技術列入國家級高技術項目目錄，推進密碼技術發展。

面對新技術革命挑戰和日益激烈的國際競爭，加強密碼學的研究與應用就顯得更加重要和緊迫。