密碼學(xué)大事記載

1、密碼學(xué)大事記1希臘戰(zhàn)波斯2公元前5世紀(jì) 公元前5世紀(jì)，希臘城邦為對抗奴役和侵略，與波斯發(fā)生多次沖突和戰(zhàn)爭。波斯秘密結(jié)了強(qiáng)大的軍隊(duì)，準(zhǔn)備對雅典發(fā)動一次突襲。希臘人狄馬拉圖斯在波斯的蘇薩城里看到了這次集結(jié)，便利用了一層蠟把木板上的字遮蓋住，送往并告知了希臘人波斯的圖謀。最后，波斯海軍覆沒于雅典附近的沙拉米斯灣。 3中國周朝兵書六韜龍韜 陰符是以八等長度的符來表達(dá)不同的消息和指令至于陰書把書一分為三，分三人傳遞，要把三份書重新拼合才能獲得還原的信息4分為三份的陰書太公曰：諸有陰事大慮，當(dāng)用書，不用符。主以書遺將，將以書問主。書皆一合而再離，三發(fā)而一知。再離者，分書為三部。三發(fā)而一知者，言三人，人操一

2、分，相參而不知情也。此謂陰書。敵雖圣智，莫之能識。5電影伊莉莎白：輝煌年代即將被處死的蘇格蘭的瑪麗女王。 6中世紀(jì)蘇格蘭的瑪麗女王公元1578年，瑪麗女王被伊麗莎白女王軟禁。在1586年1月6日瑪麗收到一批秘密信件，得悉了安東尼貝平頓（Anthony Babington）的計(jì)劃。安東尼和幾個同黨在密謀營救瑪麗，并計(jì)劃行刺伊麗莎白女王。他們的信件被轉(zhuǎn)成密碼，并藏在啤酒桶的木塞以掩人耳目。但卻被英格蘭大臣華興翰截獲、破解信件。信件破解后，華興翰摹擬瑪麗的筆跡引誘安東尼行動，把叛逆者一網(wǎng)成擒，審判并處死瑪麗女王。問題在于：安東尼對他們的通訊方式太過有信心，令他的加密方法過于簡單，輕易被敵人破解。 7

3、第一次世界大戰(zhàn)-齊默爾曼電報1917年1月17日齊默爾曼電報被“40號房間”截獲。同年2月23日，密電內(nèi)容揭開了，內(nèi)容指德國將在1917年2月1日開始無限制潛艇戰(zhàn)，用潛艇攻擊戰(zhàn)時包括中立國在內(nèi)的海上商運(yùn)船。為了阻止美國因此參戰(zhàn)，德國建議墨西哥入侵美國，并承諾幫助墨西哥從美國手中奪回得克薩斯、新墨西哥和亞利桑那三州。德國還要墨西哥說服日本共同進(jìn)攻美國，德國將提供軍事和資金援助。密電內(nèi)容揭開后，美國在4月16日向德國宣戰(zhàn)。 8齊默爾曼電報9第一次世界大戰(zhàn)-六字幽靈29歲的喬治潘萬中尉 ADXDAXGFXGDAXXGXGDADFFGXDAGAGFFFDXGDDGADFADGAAFFSXDDDXDDG

4、XAXADXFFDDXFAGXGGAGAGFGFFAGXXDDAGGFDAADXFXADFGXDAAXAG10戰(zhàn)事記錄1918年，第一次世界大戰(zhàn)已經(jīng)接近尾聲。為了挽回日趨不利的局面，德軍集中了近500萬人的兵力，向協(xié)約國發(fā)動了猛烈的連續(xù)進(jìn)攻。 長達(dá)3個小時的炮擊幾乎將蒙迪迪埃至貢比涅之間法軍陣地翻了個遍。拂曉，德軍15個師發(fā)起了沖擊。然而，提前6天得知秘文。潘萬破解。當(dāng)?shù)弥萝娬娴膹念A(yù)期的方向發(fā)起攻擊時，精疲力竭的潘萬頹然地癱在了工作臺上。在破譯密碼的48小時里，他體重減輕了15公斤，各項(xiàng)生命指標(biāo)也嚴(yán)重失常，不得不在醫(yī)院里休養(yǎng)了6個月。于是，法軍早已進(jìn)行了有效的防護(hù)，嚴(yán)陣以待。德軍進(jìn)攻失利。從

5、此，形勢向有利于協(xié)約國的方向發(fā)展。戰(zhàn)爭發(fā)生了轉(zhuǎn)變，歷史也發(fā)生了轉(zhuǎn)變。貢比涅停戰(zhàn)協(xié)約11“一戰(zhàn)”解密文件刺激德國德國方面在一戰(zhàn)結(jié)束十年之后才知道真相：1923年出版的溫斯頓丘吉爾的著作世界危機(jī)提到了英國和法國在第一次世界大戰(zhàn)中曾經(jīng)成功地破譯了某些德軍密碼總共破譯了約15000份德國密電12ENIGMA1918年，德國發(fā)明家亞瑟謝爾比烏斯 ENIGMA （讀作“英格碼”，意為“謎”）他的一個想法就是要用二十世紀(jì)的電氣技術(shù)來取代那種過時的鉛筆加紙的加密方法。 13第二次世界大戰(zhàn)- ENIGMA雪畢伍斯（Arthur Scherbius）發(fā)明了“謎”（ENIGMA，恩尼格瑪密碼機(jī)），用于軍事和商業(yè)上1

6、925年，“謎”開始有系列生產(chǎn)，在20年間，德國軍方購入了3萬多臺“謎”，亦難倒了“40號房”，成為德國在二次大戰(zhàn)的重要工具。波蘭密碼局從漢斯-提羅施密德（Hans-Thilo Schmidt）處得到諜報，由年輕的數(shù)學(xué)家馬理安瑞杰斯基（Marian Rejewski）解譯，用了一年時間編纂目錄，并在1930年代制造了“炸彈”（bomba），漸漸掌握了解“謎”的技術(shù)。14波蘭嚐試破解Enigma早在1932年，波蘭便開始研究Enigma如何破解Marian RejewskiJerzy Rozycki Henryk Zygalski 15Enigma 原理(訊息已加密)ABC明文decodeEni

7、gma加密KQX-.- -.- -.-encode密文Morse codeKQX密文Enigma解密ABC明文16ENIGMA加密的關(guān)鍵：這不是一種簡單替換密碼。同一個字母在明文的不同位置時，可以被不同的字母替換頻率分析法在這里就沒有用武之地了。這種加密方式被稱為“復(fù)式替換密碼”。17三個部分：鍵盤、轉(zhuǎn)子和顯示器。一共有26個鍵，鍵盤排列接近我們現(xiàn)在使用的計(jì)算機(jī)鍵盤。181920反射器21發(fā)信人首先要調(diào)節(jié)三個轉(zhuǎn)子的方向，使它們處于17576個方向中的一個（事實(shí)上轉(zhuǎn)子的初始方向就是密匙，這是收發(fā)雙方必須預(yù)先約定好的），然后依次鍵入明文，并把閃亮的字母依次記下來，然后就可以把加密后的消息用電報的方

8、式發(fā)送出去。 工作原理22轉(zhuǎn)子的初始方向決定了整個密文的加密方式。如果通訊當(dāng)中有敵人監(jiān)聽，他會收到完整的密文，但是由于不知道三個轉(zhuǎn)子的初始方向，他就不得不一個個方向地試驗(yàn)來找到這個密匙。 23轉(zhuǎn)子自身的初始方向，轉(zhuǎn)子之間的相互位置，以及連接板連線的狀況就組成了所有可能的密匙 連接板上的連線狀況也是收發(fā)信息的雙方需要預(yù)先約定的。 24三個轉(zhuǎn)子不同的方向組成了26*26*26=17576種不同可能性；三個轉(zhuǎn)子間不同的相對位置為6種可能性；連接板上兩兩交換字母對的可能性數(shù)目非常巨大，有1種；于是一共有17576*6*1，大約為100000，即一億億種可能性。 破解的艱難性25在線模擬操作英格碼機(jī)26

9、第二次世界大戰(zhàn)- ENIGMA1938年12月德國加強(qiáng)了“謎”的安全性，令波蘭失去了情報。“謎”成為了希特勒（Hitler）閃電戰(zhàn)略的核心，每天更改的加密排列維系了強(qiáng)大快速的攻擊。 1939年4月27日德國撤銷與波蘭的互不侵犯條約，波蘭才不得不把決定“炸彈”這個構(gòu)想與英、法分享，合力破解新的“謎”。1939年9月1日，德國侵擊波蘭，大戰(zhàn)爆發(fā)。英國得到了波蘭的解密技術(shù)后，40號房間除了原有的語言和人文學(xué)家，還加入了數(shù)學(xué)家和科學(xué)家，后來更成立了政府代碼密碼學(xué)校（Government code and Cipher School），5年內(nèi)人數(shù)增至7000人。27第二次世界大戰(zhàn)- ENIGMA1940

10、至1942年是加密和解密的拉鋸戰(zhàn)，成功的解碼提供了很多寶貴的情報。例如在1940年得到了德軍進(jìn)攻丹麥和挪威的作戰(zhàn)圖，以及在不列顚戰(zhàn)役（Battle of Britain）事先獲得了空襲情報，化解了很多危機(jī)。但“謎”卻并未被完全破解，令德國一直在大西洋戰(zhàn)役中占上風(fēng)。最后英國在“順手牽羊”(電影U-571)的行動中在德國潛艇上俘獲“謎”的密碼簿，破解了“謎”。英國以各種虛假手段掩飾這件事，免得德國再次更改密碼，并策劃摧毀了德國的補(bǔ)給線，縮短了大西洋戰(zhàn)役。28電影U-571劇照29電影U-5711942年，納粹德國采用“狼群”戰(zhàn)術(shù)，出動大批U型潛艇在北大西洋海域內(nèi)猖獗活動，許多運(yùn)送戰(zhàn)略物資的同盟國船

11、只都被德國潛艇擊沉在美國東海岸美國海軍卻因無法破譯其無線電通信密碼而無法對德國潛艇造成多少威脅。9人小分隊(duì)冒死強(qiáng)行登上德U571潛艇奪取密碼發(fā)報機(jī)，卻被德軍援兵趕到，炸毀了接應(yīng)的美國潛艇。這一仗，不得不在海底開展連環(huán)獵殺2001年奧斯卡金像獎最佳特效、最佳音效剪輯獎 3031英格碼破解大師阿蘭圖靈(Alan Turing) AlanTuring:theEnigma 32一臺圖靈“炸彈”高2米，長2米，寬1米。圖靈的研究于1940年初完成，機(jī)器由英國塔布拉丁機(jī)械廠制造。 神奇的圖靈炸彈 33圖靈1935年在劍橋大學(xué)獲博士學(xué)位-23歲年僅23歲的圖靈，被選為劍橋大學(xué)國王學(xué)院院士 圖靈機(jī)機(jī)器能思考嗎

12、? 圖靈獎42-一九九八年六月二十二日，英國下議院通過修改法條 -合法。34布萊切利園 丘吉爾的名言“在人類歷史上，從未有如此多的人對如此少的人欠得如此多?！?35圖靈獎獲得者（2000年后） 2000年 ， 姚期智(Andrew Chi-Chih Yao) 2001年 ，Ole-Johan Dahl 2001年 ，Kristen Nygaard 2002年 ，Ronald Rivest，Adi Shamir，Lenard M. Adleman 2003年 ，Alan Kay 2004年 ，Vinton G. Cerf 2004年 ，Robert E. Kahn 2005年 ，Peter Na

13、ur 2006年 ，F(xiàn)rances E. Allen（女） 36日本海軍的覆滅-中途島戰(zhàn)役美國破譯了日本的一封電報，得知日軍將把一個代號為“AF”的地區(qū)作為主要攻擊目標(biāo)。美國方面分析，“AF”可能是指阿留申群島、夏威夷群島或者中途島。美國太平洋艦隊(duì)司令尼米茲上將猜測，可能是中途島。為了證實(shí)自己的判斷，他命令中途島警衛(wèi)部隊(duì)司令，用明碼發(fā)出一封電報，說中途島極缺淡水，然后等待著日本方面的反應(yīng)。過了幾天，美國情報機(jī)構(gòu)破譯了一份日本電報，說“AF”缺乏淡水。這證明“AF”指的就是中途島。* 日本的進(jìn)攻部隊(duì)由航空母艦8艘（艦載機(jī)400多架）和戰(zhàn)列艦、巡洋艦、驅(qū)逐艦、潛艇等戰(zhàn)斗艦艇共120多艘組成，由聯(lián)合

14、艦隊(duì)總司令海軍上將山本五十六指揮。以海軍中將南云忠一率領(lǐng)的由4艘航空母艦組成的第一機(jī)動部隊(duì)（艦載機(jī)260多架，其他戰(zhàn)斗艦艇17艘）襲擊中途島，支援登陸部隊(duì)登陸；37日本海軍的覆滅-中途島戰(zhàn)役美國破譯了日本海軍的無線電報密碼，掌握了日本的企圖。太平洋戰(zhàn)區(qū)總司令海軍上將C.W.尼米茲迅速調(diào)集3艘航空母艦（艦載機(jī)230多架），組成航空母艦中途島海戰(zhàn)編隊(duì)群（含其他戰(zhàn)斗艦艇40多艘），由他直接指揮 ，預(yù)先進(jìn)至中途島東北約200海里海域展開 ，隱蔽待機(jī)。同時，美軍還加強(qiáng)了中途島的防御。使日本4艘航空母艦，1艘巡洋艦被炸沉，330架飛機(jī)被擊落；幾百名經(jīng)驗(yàn)豐富的飛行員和機(jī)務(wù)人員陣亡。而美國只損失了1艘航空母艦

15、，1艘驅(qū)逐艦和147架飛機(jī)。 從此，日本喪失了在太平洋戰(zhàn)場上的制空權(quán)和制海權(quán)。 38密碼破譯-山本五十六的災(zāi)難1943年4月，日本海軍最高司令部發(fā)出的絕密：日本聯(lián)合艦隊(duì)總司令長官山本五十六大將，將于4月18日上午9時45分，由6架零式戰(zhàn)斗機(jī)保護(hù)，乘兩架轟炸機(jī)飛抵卡西里灣，山本的全部屬員與他同行。 這份電報當(dāng)即被美國海軍的由數(shù)學(xué)家和組合學(xué)家組成的專家破譯小組破譯，通過海軍部長弗蘭克諾克斯之手，馬上被送到美國總統(tǒng)羅斯福的案頭。于是，美國閃電式戰(zhàn)斗機(jī)群在卡西里灣上空將山本的座機(jī)截住，座機(jī)在離山本的目的地卡西里只有幾英里的荊棘叢中爆炸。3940Enigma 圖集2001年在美國東岸失事潛艇尋獲的Eni

16、gma41Enigma 圖集上頁經(jīng)清洗的結(jié)果42Enigma 圖集2002年發(fā)現(xiàn)於美國東岸的Enigma43CRISIS!今天使用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)只需要2秒就能破解一個英格瑪密鑰。44風(fēng)語者同樣在二次世界大戰(zhàn)中，印第安納瓦霍土著語言被美軍用作密碼，從吳宇森導(dǎo)演的風(fēng)語者Windtalkers中能窺其一二。所謂風(fēng)語者，是指美國二戰(zhàn)時候特別征摹使用的印第安納瓦約(Navajo)通信兵。在二次世界大戰(zhàn)日美的太平洋戰(zhàn)場上，美國海軍軍部讓北墨西哥和亞歷桑那印第安納瓦約族人使用約瓦納語進(jìn)行情報傳遞。納瓦約語的語法、音調(diào)及詞匯都極為獨(dú)特，不為世人所知道，當(dāng)時納瓦約族以外的美國人中，能聽懂這種語言的也就一二十人。這

17、是密碼學(xué)和語言學(xué)的成功結(jié)合，納瓦霍語密碼成為歷史上從未被破譯的密碼。 45風(fēng)聲 + 暗算46計(jì)算機(jī)加密時代的到來從20世紀(jì)60年代起，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、結(jié)構(gòu)代數(shù)、可計(jì)算性技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES和公開密鑰體制，它們成為近代密碼學(xué)發(fā)展史上兩個重要的里程碑。47DES算法這是美國國家標(biāo)準(zhǔn)局于1977年公布的由IBM公司提出的一種加密算法，1979年美國銀行協(xié)會批準(zhǔn)使用DES,1980年它又成為美國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ANSl)的標(biāo)準(zhǔn)，逐步成為商用保密通信和計(jì)算機(jī)通信的最常用加密算法。DES多年來一直活躍在國際保密通信的舞臺上，扮演了十分突出的角色。48密碼學(xué)的危機(jī)及DES的公布但進(jìn)入20世紀(jì)90

18、年代以來，以色列的密碼學(xué)家Shamir等人提出了一種“差分分析法” 都是對DES的攻擊算法。DES畢竟已經(jīng)公開了二十多年，破譯的研究比較充分，隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，其威脅漸成現(xiàn)實(shí)，DES的歷史使命已近完成。49501在首次通信前，雙方必須通過除網(wǎng)絡(luò)以外的另外途徑傳遞統(tǒng)一的密鑰。2當(dāng)通信對象增多時，需要相應(yīng)數(shù)量的密鑰，這就使密鑰管理和使用的難度增大。3對稱加密是建立在共同保守秘密的基礎(chǔ)之上的，在管理和分發(fā)密鑰過程中，任何一方的泄密都會造成密鑰的失效，存在著潛在的危險和復(fù)雜的管理難度。對稱加密技術(shù)存在的問題51diffie_hellman_merkle 年發(fā)表的文章密碼學(xué)的新動向 52diffie_

19、hellman_merkle53最著名的算法-RSA現(xiàn)在公鑰密碼體系用的最多是RSA算法，它是以三位發(fā)明者（Rivest、Shamir、Adleman）姓名的第一個字母組合而成的。54Ronald L. Rivest Professor Rivest is the Professor of Electrical Engineering and Computer Science in MITs Department of Electrical Engineering and Computer Science. He is a founder of RSA Data Security (now merged with Secu