軍用密碼的破譯很困難嗎：其實原理很簡單，你也行！

在很早很早以前，我們就用各種方式來傳遞重要信息，比如雞毛信。看見雞毛信，就知道事情搞大了。也有用化學藥劑的——隱形墨水就是一種方式。通過加熱或者用酸就能把事先寫在紙上的信息顯示出來。不過更保險的方法還是密碼。

一般而言，保密通信都可以分為「加密」「接收」「解密」三個過程，發送者將發送內容通過某種加密規則（密鑰）轉化為密文，接收者在接到密文後採用與加密密鑰匹配的解密密鑰對密文進行解密，得到傳輸內容。

密碼起作用的方式就像鑰匙開鎖，發送方和接收方以約定的方式書寫信息，接收方可以對照約定的方式把信息還原出來。

圖片：中國古代的五環密碼銅鎖。

古羅馬統帥愷撒發明了一種按字母表順序循環移位的文字加密方法。例如，當規定按字母表順移3位，那麼a就寫成d，b寫成e，c寫成f，…，x寫成a，y寫成b，z寫成c。單詞Hello（嗨!）就寫成了Khoor。

如果不知道加密方法，誰也不會知道這個詞的意思。解密時，只需把所有的字母逆移3位，就能讀到正確的文本了。這種移位的原始密碼方法至今還在沿用。

比如說薛zq和ly桐的跳軌約定，把這句話用拼音寫出來，再把所有的字母都後推一位，即a-b，b-c、以此類推，那麼lyt收到這樣一條微信：

xibu xjmm zpv qmbo up ep jg zpv yy xjui puifst bhbjo？

有興趣的朋友就可以自行破譯了。

這個方法在數學上有一個很高大上的名稱叫置換群。就是把某些信息按照一定的規律進行排列，然後多寫幾次，當這些排列的方式滿足一定的性質，就可以稱為置換群了。解密是件很困難的事情，隨著數學的發展，代數數論成為解密強有力的工具，具體怎麼說，說了你也不懂.......當然，我也不懂。

還有一種辦法，就是利用統計的辦法來破譯密碼。如果給出整段的文字，可以統計一下哪個字母出現的頻率最高，十有八九就對應到了。這些都是最最基本的加密和解密的知識，只是用來說明問題。如果真的用這麼簡單的方法加密，情報機構估計就要目瞪口呆了。

英文中最常用的字母是e，美國康奈爾大學曾做過一個統計，24個字母在英語中出現的頻率：

a 8.167% b 1.492% c 2.782%

d 4.253% e 12.702% f 2.228%

g 2.015% h 6.094% i 6.966%

j 0.153% k 0.772% l 4.025%

m 2.406% n 6.749% o 7.507%

p 1.929% q 0.095% r 5.987%

s 6.327% t 9.056% u 2.758%

v 0.978% w 2.360% x 0.150%

y 1.974% z 0.074%

傳統的密碼破譯工作人員大都是語言專家、猜謎高手和象棋冠軍。二戰時期，大量的數學家和統計學家知識應用於密碼破譯和分析，密碼學進入了一個新的歷史時期。

應用統計頻率破譯密碼的最經典戰例是在二戰時期。美國海軍夏威夷情報站站長約瑟夫·羅謝福特，他是一位天才般的密碼專家，他甚至能打開他不知道密碼的保險柜。他的同事們都認為他有特異功能，稱他是「魔術師」。1940年，他幫助破解了日本海軍的行動代碼JN-25。正是由於得到了他的關於日軍企圖攻佔中途島的報告，美國海軍才派遣第十七特遣艦隊參加了珊瑚海的戰鬥。

在日軍一系列發過太平洋的電報中，最引人注目的是「AF」兩個字母，根據長期以來破譯的日軍通信中顯示，日軍通常用A起頭的兩個字母作為中太平洋一些地區的代號，如AH是珍珠港，AG是馬紹爾。AF這一代號顯然表示某一大軍事行動的地點。美軍的破譯小組發現，在早期一份襲擊珍珠港的日方電報中曾經提到「AF」。電文說水上飛機奉命到「AF」附近的珊瑚小島上加油。因此他們推斷，「AF」可能是指中途島。 為了進一步查實，中途島上的海軍司令部受命用初級密碼拍了一份作為誘餌的無線電報，報告中途島上的淡水設備發生故障。

圖片：日本的恩尼格瑪密碼機

果然不久以後，美軍截獲的一份日軍密碼電報聲稱：AF可能缺少淡水。 經過這一證實，尼米茲決定把太平洋上所有的三艘航空母艦全部調集到中途島附近，準備給日軍迎頭痛擊。同時還增加了中途島上的守軍，並在島上加強修築工事。1942年6月3日，日軍對中途島如期發動攻擊，雙方鏖戰一整天，最後以日軍的慘敗而告終。

日軍電報的莫爾斯電碼密碼本，是對應平假片假名，音譯文字比較好破譯。像美軍二戰發電報的時候，多用印第安單詞或者凱爾特單詞，比如美軍把 TANK 譯作panzer ，日本要破譯這些單詞，還是要費一些功夫。而中文則更加複雜，博大精深，是四個數字對一個漢字，就算找到了密碼本，破譯電碼也是非常惱火的事情。

漢語的辭彙比較有意思，試試讓美國佬破譯以下這段漢字，能譯出來算我輸：

羿裔熠，邑彝，義醫，藝詣。熠姨遺一裔伊，伊儀迤，衣旖，異奕矣。熠意伊矣，易衣以貽伊，伊遺衣，衣異衣以意異熠，熠抑矣。伊驛邑，弋一翳，弈毅。毅儀奕，詣弈，衣異，意逸。毅詣伊，益伊，伊怡，已臆毅矣，毅亦怡伊。翌，伊亦弈毅。毅以蜴貽伊，伊亦貽衣以毅。伊疫，囈毅，癔異矣，倚椅咿咿，毅亦咿咿。毅詣熠，意以熠，議熠醫伊，熠懿毅，意役毅逸。毅以熠宜伊，翼逸。熠驛邑以醫伊，疑伊胰痍，以蟻醫伊，伊遺異，溢，伊咦。熠移伊，刈薏以醫，伊益矣。伊憶毅，亦囈毅矣，熠意伊毅已逸，熠意役伊。伊異，噫，縊。熠癔，亦縊。

對付高頻子母統計破譯法，反破譯的方法其實也很簡單。那就是加入信息污染，增加無意義片語的數量。例如遠航潛艇使用的長波通信，接收電文的速度特別慢，每分鐘只有幾個位元組，接收一份完整的電文需要半小時或更長時間。所以各國海軍在拍髮長波通信電文的正文時，通常只有幾個事先約定的字母，或一句話。美國海軍通常一封長波通信電文的正文只有三個字母，大多數是上浮然後改用短波通信的命令，就這個三個字母的正文，如果加上校驗碼和防偽亂碼，接收完整也需要15分鐘。

再加上二次電文確認就需要半小時。因為遠距離通信的信號質量非常差，所以要採取很多措施。必然重要的事情說三遍：就是一條電報要反覆拍幾次，直到確保潛艇收到這條電文為止。

加入防偽亂碼就是避免讓敵方根據統計規模破譯出長波通信的電文。軍用通信的一個特徵，是需要進行嚴格的加密和防偽校驗。防偽校驗就是在電文里插入各種亂碼和無意義的信息。前綴和後綴都是約定的記號，這樣就能防止其他人偽造電報了。現在的防偽校驗碼非常長，而且不是傳統的約定暗號，是計算機校驗程序生成的不斷變化的數據。當信號質量差的時候，還要在通信數據中相當於原報文200%的數據，來避免通信出現誤碼。

最原始的加密通信是使用密語。例如上圖為1943年12月，在索羅門群島的一處海灘上，美軍第158步兵師的幾名印第安人的納瓦霍族戰士穿著傳統服裝慶祝聖誕節。納瓦霍族最有名的是納瓦霍語，外族無法聽懂。這種口語密碼在軍事上幾乎不可破譯。二戰中曾有3600多名納瓦霍人在軍中服役，其中有420名是納瓦霍語密碼譯員。作戰經歷可參看電影《風語者》。我軍在戰爭中也使用過類似的通信方式。

我們發現，加密過的文件固然重要，但是約定的方式也很重要。如果掌握了加密方式，那麼原文再複雜要破譯也是分分鐘的事情。在革命戰爭年代，機要員是配手槍的，作用就是為了避免被敵人活捉，避免密碼本被繳獲。一旦密碼被敵人掌握，那付出的代價將極為慘重。

由於傳統數學加密的密碼，在理論上都可以破譯，如何管理密碼成為一門大學問。也就是說，我明知你能破譯我的密碼，但我還通過密碼管理，仍能確保通信安全。現代軍隊都將密碼劃分為幾個級別，不同重要程度的信息使用不同等級的密碼。高級別的密碼，破譯需要的時間非常多，等破譯出來，這條信息可能已經失去情報效力。

現代的加密和解密技術往往是多種技術混合的，配合硬體水平的提升，這場鬥智斗勇的遊戲現在越玩越high。那麼，有沒有一種絕對安全可靠，不能被破譯的密碼存在呢？

當然是有的，例如目前越來越受到重視的量子通信，具有超高安全、超大容量、超遠距離保密通信、傳輸系統幾乎無法破譯等特點，世界各國都對此充滿期待。而中國科學技術大學的研究成果，則讓我國走在了該項技術的前沿。中國2016年8月發射了墨子號量子科學實驗衛星，完成了人類首次衛星和地面之間的量子通信。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！