密码学作为一门古老的学科,有着悠久而奇妙的历史。它用于保护军事和外交通信可追溯到几千年前文字刚刚产生的上古时期。几千年来,密码学一直在不断地向前发展。而随着当今信息时代的高速发展,密码学的作用也越来越显得重要。它已不仅仅局限于使用在军事、政治和外交方面,而更多的是与人们的生活息息相关:如人们在进行网上购物,与商务交流,使用信用卡等等,都需要密码学的知识来保护人们的个人信息和隐私,当然对于我们关注的
区块链技术,密码学作为其基石而存在。
凯撒(Caesar)是第一个把替换密码用于军事用途、并且记录下来的人。在他的那本歌颂自己丰功伟绩的《高卢记》里,凯撒描述了他把密信送到正处于围困之中、濒临投降的西塞罗手中。凯撒非常喜欢使用密文,后世的《凯撒传》详细地记录了凯撒使用的一种密文。而这种加密方法,甚至沿用到今天。
凯撒密码的表示方法是:将每个字母,用字母表中这个字母之后三位的那个字母替代。它是一种替换加密的技术,明文中的所有字母都在字母表上向后(或向前)按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。例,当偏移量是3的时候,所有的字母A将被替换成D,B变成E,以此类推。也就是字母A用字母D替代,字母B用字母E替代。比如Abroad,凯撒在用密文写信的时候,就被替换为Deurdg。这样就得到了敌人看不懂的密文。
假如有这样一条指令:
RETURN TO ROME
用恺撒密码加密后就成为:
UHWXUQ WR URPH
如果这份指令被敌方截获,也将不会泄密,因为字面上看不出任何意义。
现在看来这种加密方式可能稍显幼稚,但作为历史上文字记载的最早使用加密密钥的案例:由发件人和收件人共享加密密钥,标志了现代密码学的发端。可以说,从凯撒密码,到20世纪公共密钥被发明之前的这几千年时间里,密码学的原理都是一样的。
比特币和区块链的加密方式,跟凯撒密码的原理区别,也就是多了公钥而已。直到今天,我们在看很多谍战片的时候,会发现不少特工和间谍还是采取这种方式传输情报。
这里有几个术语,需要特别指出。密码学家通常讲用来书写原始信息的字母表,也就是正常的字母表,称为明码表;而用来替换明码字母的称为密码表。这也是密码这个词的来历。那么往后移动三位,这个“三”则被称为密钥。当然,学过数学的人都明白,这里有26个字母,仅仅按照顺序移动,每个字母就有25个不同的替代方式,即25种密钥,要是把字母顺序打乱,密钥就更多了。算法则是通过各种尝试,破译密码的过程。
可以想象,在公元前100年左右,也就是相当于中国的西汉时期,要想破译凯撒的密码,那可能性几乎为零。在密码学中,恺撒密码是一种最简单且最广为人知的加密技术。恺撒密码还在现代的ROT13系统中被应用。但是和所有的利用字母表进行替换的加密技术一样,恺撒密码非常容易被破解,而且在实际应用中也无法保证通信安全。
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