密碼術

公元前405年，雅典和斯巴達之間的伯羅奔尼撒戰爭已進入尾聲。斯巴達軍隊逐漸佔據了優勢地位，準備對雅典發動最後一擊。這時，原來站在斯巴達一邊的波斯帝國突然改變態度，停止了對斯巴達的援助，意圖使雅典和斯巴達在持續的戰爭中兩敗俱傷，以便從中漁利。在這種情況下，斯巴達急需摸清波斯帝國的具體行動計劃，以便採取新的戰略方針。正在這時，斯巴達軍隊捕獲了一名從波斯帝國回雅典送信的雅典信使。

斯巴達士兵仔細搜查這名信使，可搜查了好大一陣，除了從他身上搜出一條布滿雜亂無章的希臘字母的普通腰帶外，別無他獲。斯巴達軍隊統帥萊桑德把注意力集中到了那條腰帶上，情報一定就在那些雜亂的字母之中。他反覆琢磨研究這些天書似的文字，把腰帶上的字母用各種方法重新排列組合，怎麼也解不出來。最後，萊桑德失去了信心，他一邊擺弄著那條腰帶，一邊思考著弄到情報的其他途徑。當他無意中把腰帶呈螺旋形纏繞在手中的劍鞘上時，奇迹出現了。原來腰帶上那些雜亂無章的字母，竟組成了一段文字。這便是雅典間諜送回的一份情報，它告訴雅典，波斯軍隊準備在斯巴達軍隊發起最後攻擊時，突然對斯巴達軍隊進行襲擊。斯巴達軍隊根據這份情報馬上改變了作戰計劃，先以迅雷不及掩耳之勢攻擊毫無防備的波斯軍隊，並一舉將它擊潰，解除了後顧之憂。隨後，斯巴達軍隊回師征伐雅典，終於取得了戰爭的最後勝利。

雅典間諜送回的腰帶情報，就是世界上最早的密碼情報，具體運用方法是，通信雙方首先約定密碼解讀規則，然後通信—方將腰帶（或羊皮等其他東西）纏繞在約定長度和粗細的木棍上書寫。收信—方接到后，如不把腰帶纏繞在同樣長度和粗細的木棍上，就只能看到一些毫無規則的字母。後來，這種密碼通信方式在希臘廣為流傳。現代的密碼電報，據說就是受了它的啟發而發明的。

密碼術除用于軍事、商務、產品工藝或配方的諜報方面外，已廣泛應用在日常生活中，例如：自動交易機、電子郵件、遠程存取、自動取款機、電子商務、自動控制、防偽等。現代密碼學大致可分為對稱和非對稱兩種。對稱鑰匙密碼學指的是傳送方與接收方都擁有相同的鑰匙。直到1976年它還是唯一的公開加密法；非對稱密鑰密碼體系的特點是加密和解密都要使用不同的密鑰。

自從人類有了文明的交流，就有了保密的意識，歷來密碼術按形式分類有:

(1)轉置式密碼，是把明文中的文字或符號的前後左右順序作一些變化。例如：公元前400年古希臘斯巴達人使用的‘塞塔’密碼，是把一條1cm寬、20cm左右長的羊皮帶，以螺旋狀繞在一根特定粗細的木棍上，把要傳遞的信息沿木棍縱軸方向從左至右寫在羊皮帶上。寫完一行，將木棍旋轉90度，再從左至右寫，直至寫完。最後將羊皮帶從木棒上解下展開，羊皮帶上排列的字元就是一段密碼。

解密時，信息的接收者也需要有根同等粗細的棍子，收到羊皮帶后再將它裹到棍子上，才能讀出原始信息。這樣，即便羊皮帶中途被截走，只要對方不知道棍子的粗細，所看到的也只是一些雜亂無章的字句。這就是歷史上記載的人類最早對信息進行加密的方法之一。

(2)換字式密碼，是把明文中的每個字用一個或多個其他字或符號代替，如圖2所示。它是用各種舞蹈小人的形狀代替字母，這是1874年英國人尼古拉斯設計的密碼。

(3)分置式密碼，是把明文中的文字與文字間加入其他文字或符號，如學校兩字間加‘華清’,就變成了‘學華清校’。

(4)隱文式密碼，是把明文中的字隱匿在其他詞或句子之中，如：把‘淚’寫成‘目之水’;把‘楊’寫成‘木 易’;把‘李’寫成‘十八子’等。

(5)約束語式密碼，是把明文中的單詞或句子，用意義完全不同的其他詞或句子來寫。如:‘登上新高山’,即代表太平洋戰爭開始的命令。這是日本海軍有名的密碼。由於密碼的成功破譯使得第二次世界大戰提前兩年結束。

現代密碼術所採用的加密方法通常是用一定的數學計算操作來改變原始信息。這種改變信息的方法，只要掌握了密鑰就可以把消息復原回來；如果沒有密鑰，從理論上說，傳統的數學計算加密方法都是可以破譯的。第一台現代計算機的誕生，就是為了破解複雜的數學密碼。隨著計算機的飛速發展，破譯數學密碼的難度也逐漸降低了。為了加大保密度，近年來發展的量子密碼術是在“海森堡測不準原理”和“單量子不可複製定理”的基礎上，逐漸建立起量子密碼術的概念。“海森堡測不準原理”是量子力學的基本原理，指在同一時刻以相同精度測定量子的位置與動量是不可能的，只能精確測定兩者之一。“單量子不可複製定理”是“海森堡測不準原理”的推論，它指在不知道量子狀態的情況下複製單個量子是不可能的，因為要複製單個量子就只能先作測量，而測量必然改變數子的狀態。量子密碼術突破了傳統加密方法的局限，以量子狀態作為密鑰加強了不可複製性。中間截獲者得到的只是無意義的情報，而信息的合法接收者還可以從量子態的改變知道密鑰曾被截取過。科學家希望將來可以實現遠距離、高速率的量子密碼傳輸。這樣就可以利用衛星來傳遞信息，並在全球範圍內建立起保密的信息交換體系。