破解密码那些事儿(chapter 1,从零开始做加密,中)

(上次说到的是摩斯电码,现在接着上一回)

纸做的加密器

在我们学习如何用计算机写加解密程序之前,我们先尝试用纸做一个加密器。对应英文句子来说,其实是很容易把其中的内容隐藏到一堆看似乱踢八糟的字母排列中(请参看乱码的时候,就是那个样子了),其中我们能看懂的英文句子就称作明文,那堆看起来乱码一样的东西我们称为密文加密器就是我们如何把明文变成密文的一系列的规则的集合,通俗的说就是加密方法,通常都会包含秘钥(秘钥,就是开你家门的钥匙,可以这么理解)。我们在这边书里头会学习到几种加密器。

下面我们进入主题,这次使用的加密器叫做Caesar加密器(估计不翻译人名,对了你听说过凯撒大帝么,哦原来就是那个那个凯撒大帝,一般人的第一反应反应都会这样)。没错这个就是2000多年前,那位征服埃及艳后的凯撒大帝发明的加密算法(不要再想埃及艳后了),这个算法是如此的简单而且容易学习,但是回到2000年前确实是一个了不起的发明。你知道了凯撒的秘密,于是你想去在现实中去用来加密消息么?别傻了,这个算法对计算机来说,要破解简直就是小菜一碟。但是学习这个入门还是很有意义的。如果想了解更多这个算法的故事,请浏览http://en.wikipedia.org/wiki/Caesar_cipher。

为了将明文转化为密文,凯撒发明一个叫密码轮(题外话:又是我胡扯的时候了,伟大的图灵先生当年破解的德军的加密器,其实也是从这个密码轮衍生出来的,什么你不知道图灵,好吧你知道乔布斯的苹果吧,为什么咬了一口,恩!图灵咬的)的东西。你可以尝试复印下面的图然后剪下来,将两个圆的圆心钉在一起就完成了。这还有个电子版的http://invpy.com/cipherwheel 打印出来然后再剪下来。


这是密码轮的内圈


这是密码轮的外圈


具体方法如图所示

做起来真的很简单,当你将两个圆剪下来以后,将小圆放在大圆上,圆心重合的地方用大头钉摁住,加密器大功告成。

网页版的加密轮


网页版的加密轮

有了这个网页版的加密轮,你就不需要剪刀和复印机了,打开网页就好(http://invpy.com/cipherwheel)。用鼠标点击一下外圈,然后转动轮子,转到你想要的位置再点击一下鼠标。

如何通过加密轮来加密消息

首先,先把你要加密的消息写在纸上。比如我要加密这段文字“The secret password is Rosebud.”接着,沿着内轮的字母去找到对应外轮的字母,对了,外轮的A上有个点,可以帮助你更好的找到对应的字母,同时这个点对应的内圈上的数字就是加密秘钥

加密秘钥是加密消息和解密密文的关键。读了本书的小伙伴们都能学习到凯撒加密的方法,正如读了有关门锁的材料也会学习到门锁的原理一样。正如普通的门锁一样,有锁头和钥匙,除非他们掌握了秘钥,不然他们是无法读懂这段加了密的密文的。从图上可以看出,凯撒加密器的秘钥只能是0到25。如上图所示,外圈A对应的内圈数字为8,没错,这个8就是秘钥,我们就示范用这个秘钥来加密消息。一定要保管好秘钥(就是一般人我不告诉他!),加密之后只有知道是秘钥8的人才能解密出原文。

加密过程(简单的说,原文是外圈,密文是内圈)

对于这段文字里头所有字母,我们在外圈找到之后,把内圈对应的字母一一的标记上。比如第一个字母“T”,在外圈找到后,看内圈的字母是“B”,也就是意味着,用8这个秘钥加密后,原文所有的“T”都会对应密文“B”,剩余“T”的出现都可以用“B”替换掉。(请注意,这个仅仅是用秘钥8来加密的时候能对应上,其他的秘钥会对应其他字母)

下一个字母是H,对应的是P。在下一个是E对应的是M,当我们加密完所有的字母后,原来的“The secret password is Rosebud.”就变成了“Bpm amkzmb xiaaewzl qa Zwamjcl.”。这个时候你把加密后的消息发送给别人,谁也不晓得你说的是啥鸟语,除非你告诉他用秘钥8来解密。(试想一下,那些截获凯撒的情报的人,估计都看疯掉了)


结果就是这样的

在同一个秘钥里头,每个在外轮的字母加密后都会对应内轮的字母,为了节省时间,每加密一个字母,就可以替换出现在其他位置的同一个字母。这样你只需要对每个字母查一次表就可以完成了。

如何通过加密轮解密

解密在这里是加密的逆过程,加密是是先看外轮再看内轮,解密是先看内轮再看外轮。譬如你收到你的朋友发过来的消息“Iwt ctl ephhldgs xh Hldgsuxhw.”,你的第一反应就是这是神马火星文。要是你知道秘钥或者是一个聪明的黑客的话那就不一样了,你朋友悄悄告诉你,秘钥是15。

将外圈A转到内圈为15的时候停下来,对应的是字符P。然后从内轮找到第一字符I,对应外轮是T;下一个是W,对应的外轮是H。然后一个接一个的解密,最后会发现“The new password is Swordfish.”

The new password is Swordfish.

如果你尝试用16来解密这段文字的话,出来的结果是“Sgd mdv ozrrvnqc hr Rvnqcehrg.”你英文再好也读不出来这是啥意思,所以解密的时候除非用了正确的秘钥,不然解密出来的仍然是一堆乱码。

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