道高一尺，魔高一丈--加密与解密的此消彼长
知识盲盒
加密和解密，几千年历史中，它们一直在此消彼长的对抗。  最原始的第一代加密法很简单，我们每个人都用过，就是“隐藏法”，也就是把信息藏起来。从有文字出现，一直到现在都在用。破解方法就是认真搜找，纯粹是体力活。
史上第一个加密法的记载，是古希腊历史学家希罗多德记录的一个加密术的故事。这段故事，发生在他出生前300多年。
当时，强大的波斯帝国计划入侵希腊。斯巴达曾经的老国王得知后，偷偷把这个消息写在木板上又涂了一层蜡。这片木板成功躲过沿路卫兵的检查，到达斯巴达。收信人刮去表面的那层蜡，就发现了下面的密报。得知波斯人的入侵计划后，希腊开始备战。公元前480年，波斯舰队以为对方无准备，结果自己一天之内200多艘战舰被击沉，五年多的准备毁于一旦。
可以说，这次密报挽救了雅典和斯巴达，其实也等于挽救了现代文明。
因为现代文明有两个思想根源，一个是公元前5世纪巅峰时期的古希腊思想， 一个后来的基督教思想。
这场战争发生的前后，正是古希腊思想达到巅峰之时。如果当年雅典和斯巴达输掉的话，科学和民主可能都不会出现。类似的“隐藏法”，在希罗多德的记录中还有更高级的。
比如先把送信，人的头发剃光，然后把保密消息写在那人的头皮上，等他头发长出来后，让送信人出发，到了目的地再把头发剃光，保密消息就读出来了。
这个方法不但可以躲过沿路的盘查，甚至连送信人也不知道消息内容，只是送一次消息至少要2个月时间，有点长。
隐藏法还有很多种，比如把消息写在绸缎上，用蜡裹成一个小球， 让送信人吞下去，到了目的地再想法取出。还有在熟鸡蛋壳上用一种药水儿(明矾和醋)写密文，之后蛋壳上不会有痕迹，只能剥了皮才能看到蛋白上有字。
这些隐藏法对付完全小白的人还可以，对付稍加提防的卫兵就不灵了。让他们留意一下蜡板， 留意头皮颜色，见到熟鸡蛋就剥皮检查，这些信息就全都暴露了。
简单来说，就是想方设法藏匿，解密方法就是想方设法翻找，有时候就是个体力活。但自从有了文字后人们就一直在用，直到今天人们藏私房钱时用的还是这个套路。
第二代的加密法是对文字进行简单加密，即移位法和替代法。
它们是大约5000年前出现的，直到9世纪才被阿拉伯人发明的频率分析法破解，中间隔了足足有4000年。在另一边的欧洲，实际上直到16世纪，都还没掌握这种破解方法。从这里我们也能感受到，阿拉伯文明曾经的辉煌。
移位法很简单。举个例子，比如一个1874的车牌号，把每个数字都在数列中往后加1，那么1变2，2变3， 1874就变成了2985。
因为都是数字你可能觉得反差不大，但如果字母也这样变化，看起来就很不一样了。字母顺序改变也是一样，从a排列到z，比如要对hello world加密，加密规则是每个字母都向后移动2位，“hello world"就变成了"jgnnq yqtnf”。
普通小白一看，这都什么啊，看不懂，其实它只不过做了基础加密。这就是移位法。
替代法也很好理解，就是把文中一部分母其他字母代替。
比如For man is man and master of his fate (人就是人，自己命运的主人)。那如果，把其中的a都用z代替， o用y代替，e用w代替，i用x代替。就成了一段谁也看不出来的文字：
For man is man and master of his fate. Fyr mzn xs mzn znd mzstwr yf hxs fztw.
大约在距今5000多年前，古埃及人就在文字中使用了移位和替代法。虽然基础，但很管用。这个方法广泛运用了接近4000年时间。
在漫长的时间里也出现了很多变种，比如顺序倒着写，或者奇数位和偶数位的变化不一样，或者把奇数和偶数位的字母拆分后，首尾相连等等。
这两种加密法的加密原理就是这样，一听就懂，但是， 想解密可就不容易了。
一条消息的长度如果有十几个词，想用试错的办法猜出来，只能采用排列组合。假设任何一个字母都有可能是26个字母中的任何一个，那这条消息每增加一个字母，排列方式就增加26倍。一句话可能的排列总数，也许要超过整个宇宙原子的总数，靠碰运气是没法猜出来的。
所以直到16世纪，欧洲人都没有破解法。
这才只是两代加密法，一下就讲了5000年密码学发展史的前4500年。为什么会跨度如此之大？其实就在于前4500年的加密法太简单了。那为什么简单的加密法还被使用这么多年？原因很简单，它们跟数学的关系非常微弱。
无论是加密还是解密，一用上了数学，就有意思多了。因为破解移位法和替代法的，就是我们每个人都知道的概率"这个概念。其实，不只是密码学，可以说，一切科学的深奥程度，都可以大致用它背后的数学工具的复杂度衡量。
就拿第三代的维吉尼亚密码来说，它是16世纪出现的，成功压制解密法长达300年，直到1900年左右被破解。
但也就是从这一代开始， 加密和解密的迭代速度越来越快。原因你肯定也猜到了，因为现代科学出现了，复杂的数学工开始在机乎所有领域应用。
而且也是从一代加密法开始，“钥匙”的概念诞生了。这可以说是整个密码学最重要的一个概念。
比如第四代加密法，是一战后发明的一 种机器，叫恩尼格玛机(Enigma)。它成功压制解密法只有25年左右，后来被数学家图灵破解，而钥匙就是最重要的突破口。
从第一代的隐藏法到图灵破解第四代的恩尼格玛密码机，实际上密码学的古典时代就已经进入了尾声。
从纸笔时代到机械电子时代，最显著的差异就是加密的复杂度以及效率的大幅提高。
但从第五代加密法，也就是70年代出现的魔王加密系统(Lucifr) 开始，密码学就出现了分水岭。
因为计算机的出现，让加密解密的最小单位从字母变成了数字，数字的变化打乱了信息的底层结构。二进制的0和1，让密码的复杂度一下就上升了不知道多少个数量级。
所以，在计算机出现之前的密码学叫做古典密码学，之后的叫做现代密码学。
第五代加密法虽然很难破解，但递送钥匙的过程有明显漏洞，还有待提升。
70年代末，第六代的RSA加密系统出现了，它解决了钥匙递送中的漏洞，可靠性大幅提升。虽然它并不是无法破解，但因为计算量太大，在理论上破解时间无限长。
目前互联网加密的底层，就是RSA加密法。我们生活的这个加密一方赢面较大，解密一方处于劣势的时代，正是建立在第六代加密法的基础上。
但如果子计算机出现，计算机算力大幅增加，无限长破解时间可能会缩短为几分钟到几小时。而在这之前，RSA加密法暂可以算作没有破解方法。也是从第六代开始，你会越来越虽烈的体会到钥匙"这个东西的重要性。
第七代加密法是量子加密，它背后的理论支撑是测不准原理和特殊的算法。
当前因为技术水平不够，只能对长度比较短的钥匙加密，而不能对整个信息加密。据说在一些国家的高级保密单位已经开始使用。它从物理学和数学原理上是不可破解的，最强的加密法。
说完了这7代加密法的出现和破解，不知道你发现了一个规律没有：每一个加密法出现，到它的破解法诞生，间隔时间在剧烈的缩短。比如最初，替代法和它的破解方法频率分析，相隔了四千年时间，而到了二战时候，恩尼格码机的出现到破译只用了十多年时间。
其实这也映射出科学技术提升的趋势。科技一发展是尽人皆知的，而加速的程度在变更剧烈，就很少人察觉了。可能有的人要问，不对，RSA加密，不都出现了40年了吗，为什么没有破解?
这就要说到另一个穿整个密码学发展的规律：
你想过一个问题没有：是什么因素决定了一个密码能否被破译呢?对比一下古典密码和现代密码，你就能发现答案了。
古典密码学，加密和解密过程中，最小操作单位都是单个字符或者符号，所以古典密码学的核心就是移位法和替代法。
现代密码学，把研究对象用数来描述，再对数进行运算。不但突破了字姆作为最小变化单位的限制，还可以使用更高等的数学工具做运算，因此破译就变得越来越难。
所以，加密时所用的数学工具，决定了一个密码能否被破译。
第二代的移位法和替换法的安全性很好，也比较好用，但到了16世纪，这个局面扭转了。因为概率论的出现，这两种加密法可以破解了。
自此之后，加密与解密的对抗战中，因为数学的应用，解密一方暂时占据优势。
转自《卓克密码学30讲》（有改动）
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