1.1.2　近代密码学发展

1.“齐默尔曼电报”事件

近代密码学主要是指从第一次世界大战到1976年这段时期的密码发展阶段。

19世纪初，电报的发明极大地加速了信息的流通，也使得远距离快速传递信息成为可能。1893年，尼古拉・特斯拉（Nikola Tesla）在美国密苏里州圣路易斯首次公开展示了无线电通信，标志着人类正式进人无线电时代，使得人们可以远距离进行实时通信。在分秒必争的战争中，军事指挥官可以及时了解前线信息并给出相应及时的部署。

因为无线电不像有线电话线可以专线传输，在一定范围内，无线电是以广播的形式播放的，任何人包括敌人都可以收到无线电信息从而进行应对。因此如何对无线电传送的信息进行加密迫在眉睫。随着第一次世界大战的爆发，对编码和解码人员的需求急剧上升，一场秘密通信的全球战役打响了。第一次世界大战进行到中后期，英国从事密码破译的机构“40号办公室”利用缴获的德国密码本破译了著名的“齐默尔曼电报”(Zimmermann Telegram)，改变了战争进程，如图1-3所示。

在第一次世界大战爆发之初，美国采取了中立态度，并没有参加欧洲战事。英国为了让美国加入战争，监听了整个大西洋的海底电缆，其中就截获了包括齐默尔曼电报在内的一系列电报。齐默尔曼电报是由德国外交部长发送给德国驻墨西哥大使的，其内容大致是德国想让墨西哥与自己结盟，一起对抗美国。因为电报传输必须通过大西洋电缆，所以该电报被英国截获。结合之前在战场上获得的密码本，英国在很短的时间内破译了密码信息。看到电报内容的英国人异常兴奋，因为他们一直想把美国卷入战争，但苦于没有机会，现在机会终于来了。于是英国向美国转交了这份电报，该电报激怒了美国，使整个美国相信德国是美国的敌人，就在齐默尔曼电报发送后的3个月，美国加入了战争，可以说信息的保密程度直接决定了战争的走向和命运。这次破译也由此被视为密码学历史上一次经典的密码破译案例。

图1-3　齐默尔曼电报

2. Enigma密码机

失败的德国人痛定思痛，认识到了密码在战争领域的重要性，且之前发明的密码不再安全，因此迫切需要一个安全性更高的密码系统。于是德国人在1919年发明了Enigma （恩尼格玛）密码机，它的设计结合了机械系统与电子系统，被证明是当时最为可靠的加密系统之一，如图1-4所示。作为看似不可破译的密码机器，其密码组合约有个之多，如此庞大的密码组合使得“二战”期间德军的保密通信技术遥遥领先于其他国家。盟军在很长一段时间内无法了解德军的部署，因而在战争初期迅速溃败。德国海军使用该密码系统区分了大西洋运输线上的德国潜艇和他国运输船，通过精准打击切断了盟军的海上运输线，想迫使英国在战争中做出让步。

图1-4　Enigma密码机

20世纪计算机科学迅猛发展，电子计算机和现代数学方法为破译者提供了有力的武器。1941年，英国人阿兰・麦席森・图灵（Alan Mathison Turing）带领200名专业人士发现了Enigma密码的漏洞，即明文字母加密后不会是它本身，从而使用计算机破译了德国Enigma密码系统。这使英国海军得以提前了解德国潜艇部署，并设下埋伏以吸引德军火力，缓解了运输中可能遇到的压力，扭转了之前的被动局面，逐渐在“二战”的大西洋航运中占据上风。

3.太平洋战争情报战

1941年12月7日清晨，日军对美国夏威夷珍珠港海军基地进行偷袭，美军官兵伤亡惨重。珍珠港海军基地几乎被摧毁，整个太平洋舰队也完全瘫净。这次偷袭是太平洋战争的导火索，也促成了美国直接参加第二次世界大战，世界反法西斯联盟对德、意、日的联合作战拉开了新的序幕。

美军在珍珠港的惨败在很大程度上是由于美国对日本海军偷袭珍珠港的情报不重视，对情报的破译也很随意，使得日军仅以极微弱的代价就给美国海军造成了不可估量的重创。值得一提的是，日军以极其巧妙的方式对情报进行加密，联合舰队偷袭珍珠港时全程无线电静默，只以民用广播发的古诗作为进攻指令。

在此之后美国开始高度重视日本海军在太平洋的情报传递，并通过密码破译对情报进行分析，进而掌握了日本海军的动向和意图，在随后展开的太平洋海战中取得了一次次改变历史进程的胜利。

4.雅德利

抗日战争期间，为了迫使中国投降，日本对重庆进行了持续数年的大轰炸，史称“重庆大轰炸”。重庆是有名的雾都，大多数的天气其实是不适合飞机飞行的。然而中国情报部门发现，日本轰炸重庆时都是晴天，绝不会无功而返，因此怀疑有间谍在重庆给日本人通风报信，但苦于找不到间谋。于是中国情报部门邀请美国人雅德利（见图1-5）来重庆帮助找出间谍。

图1-5　赫伯特・奥斯本・雅德利

雅德利的全名是赫伯特・奥斯本・雅德利（Herbert Osborn Yardley），他是美国密码学之父，出生于印第安纳州沃辛顿。他自小就有着非同寻常的数学天赋， 13岁就从身为铁路车站站长的父亲那里学会了如何收发电报，从此对电报编码产生了浓厚兴趣。数年后，雅德利通过考试，成了一名美国政府的机要员，专门负责电文的收发、转译等工作，他卓越的工作能力受到了美国政府的赏识。1917年，雅德利牵头组织成立了第一间“美国黑室”——军情八处，该黑室是美国国家安全局（National Security Agency，NSA）的前身。后来由于美国政府内部重组，新上任的领导对军情八处并不感兴趣，就解散了该处。雅德利在事业上瞬间跌人深谷，并在很长一段时间内靠写小说维持生活。“二战”初期，生活上不得志的雅德利接受了中国的邀请，担任中国情报部门的顾问。

其间，中国情报部门抓捕了包括“独臂大盗”在内的一系列间谍，这些人中不仅有军队系统的，也有情报部门内部的，甚至有政府高层的。不过随着越来越多的间谍被抓获，雅德利的身份也被慢慢公开，待在中国变得不再安全，因此他返回了美国。

返回美国后，雅德利写下了回忆录《中国黑室》，但遭到美国政府的封杀。雅德利于1958年病逝于美国华盛顿。1999年，其回忆录《中国黑室》终于被公开，雅德利的事迹才在中国慢慢传开。

可以说，密码学的发展直接影响了“二战”的战局。

5.密码本密码

密码本密码实际上是一种替换密码，通过用密码本中的字来代替某个信息进行加密。关于密码本密码的应用场景，最为人熟知的就是各个影视剧中所出现的译电员翻译一组数字，写成内容后交给上级的场景。

由于无线电通信的技术瓶颈，无线电发明后很长一段时间内无法直接接收对方的语音信息，只能将语言通过编码形式传给对方，对方再用相同的编码方式翻译回来，这就是译电员的工作。英语是表音文字，很简单，如果不用加密，通过摩斯电码即可传给对方。但作为表意文字的中文就没那么容易了，汉语拼音直到“二战”以后才被发明出来，因此在“二战”前，人们只能给汉字进行编码，将每个汉字的四角分别用4位数字代替，再用摩斯电码发送，这也是中文密码本的来源。这种四角码其实从清朝末期就开始使用了，康熙字典就是使用四角码查阅汉字的。

最早的一本中文电码是法国人编写的《电报新书》，后来在此基础上，中国人编著了《中国电报新编》，作为通用标准开始使用。但是这仅仅被用于不需要加密的民间通信，在外交、军事等信息保密等级较高的领域则完全行不通。于是行业内人员都使用自己的密码本作为加密的材料进行通信。中文密码本如图1-6所示。

图1-6　中文密码本