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碼書：編碼與解碼的戰爭 #41

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code

ISBN-13: 9570516720 原書: The Code Book Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/The_Code_Book

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要確保資訊安全地傳達而不被第三者知道，大致可以分成兩種方法：

  1. 隱藏法（或是隱寫術，Steganography），把資料用不易於發現的方式掩蓋，藉此降低資訊本身被注意到的機會
  2. 密碼法（或是密碼學，Cryptography），把資料預先做過特殊的處理，使第三者無法直接讀懂裡面的含意，傳統的 Cryptography 又可分為換位法（Transposition Ciphers）和取代法（Substitution Ciphers）兩種

目前第一個有記載的隱藏法是在希羅多德（Herodotus）的《The Histories》中， 其中記載到的包含將訊息寫在木製的寫字板上，再用臘覆蓋訊息， 以及將頭髮剃掉寫上訊息，待頭髮長出來後前往目的地，再次把頭髮剃掉來傳遞訊息。

Microdot 是在二戰期間經常被使用的傳遞情報的手法，將資訊縮小成極小的一個點，藉此可以在信中偽裝成一般的句號來避免資訊被發現。

Rail Fence Cipher（或稱為 Zigzag Cipher），為一種換位加密法，以「WE ARE DISCOVERED. FLEE AT ONCE」為例子，使用 3 Rails，則用以下方式填入

W . . . E . . . C . . . R . . . L . . . T . . . E
. E . R . D . S . O . E . E . F . E . A . O . C .
. . A . . . I . . . V . . . D . . . E . . . N . .

我們得到結果「WECRL TEERD SOEEF EAOCA IVDEN」

密碼棒（Scytale）為一種換位加密法，是一個設計過的木棒，使用將皮革纏繞在密碼棒上，纏繞完後在上面寫下訊息，寫完後將皮革取下，取得重新排列過的資料。此作法在古希臘和斯巴達人就有被記載使用，在歷史上第一次被提及為西元前 7 世紀的希臘詩人 Archilochus。

荷蘭語言學家 Auguste Kerckhoffs 在 1883 年撰寫的《La Cryptographie Militaire》（軍事密碼術）一書中描述了「Kerckhoffs's principle」，說明了保密加密演算法不是安全的重點，保護金鑰不外洩才是確保安全性的重要之處。

在早期的 Cryptanalysis 中，經常使用頻率分析（Frequency Analysis），藉由密文中字母出現的頻率來推敲出常用的字母，再由前後組合的子母數量來推測為子音還是母音。

西元九世紀，阿拉伯的 al-Kindī 的手稿《On Deciphering Cryptographic Messages》是目前已知最古老對 Cryptanalysis 中頻率分析的敘述，這部作品詳細地討論了統計學、阿拉伯語音學、阿拉伯文句法構造。

Atbash 是一種原先用於希伯來字母的 Substitution Cipher，把字母表內第一個字母和最後一個字母對換，第二個和倒數第二個對換，以此類推。

例如套用在羅馬字母上：

原文：abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
密文：ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA

13 世紀，歐洲，英國 Order of Friars Minor 的修道士 Roger Bacon 的《 Epistle on the Secret Works of Art and the Nullity of Magic》介紹了七種保守祕密的方法。

由於知道先前加密使用的單套字母替代法會被頻率分析破解，因此加密者開始想辦法解決這問題，其中一個作法是加入無意義字元（Nulls）來干擾頻率分佈，接收者再自己忽略特定字元，組出原本的意思，但困難點在於要產生自然地頻率分佈不是那麼容易，需要花費一些時間。

干擾頻率分佈的手法還有故意拼錯字，讓破解者更難用頻率分析來取得內容，但是此作法的拼字並不是完全不能理解，多花時間還是能猜出其中含意。

另一個嘗試解救單套字母替代法的是使用代號（codewords），接收者和傳送者事先溝通好代號，例如當內容提到「敵人」時就使用「@」代替，如此一來就算傳送的內容被破解也無法正確解讀含意，但是利用此作法來隱藏各式各樣的資訊的話，會需要大量的代號，若無法牢記在腦中，就會需要在手邊記一份代號對照表，數量多的話可能還會變成一整本，攜帶和使用都不方便。

十六世紀義大利的學者 Gerolamo Cardano 曾在著作中講述加密法，並曾提出供盲人使用的觸摸式書寫，為 Braille 點字法的先驅。

Vigenère Cipher 是使用一連串不同的 Caesar Ciphers 來組成新的加密方式，由十六世紀的義大利密碼學家 Giovan Battista Bellaso 發明，但是後世誤傳為十六世紀的法國密碼學家 Blaise de Vigenère 發明，因此至今仍稱為 Vigenère Cipher。

由於 Vigenère Cipher 是由多套 Caesar Ciphers 搭配而成，因此為簡易的 Polyalphabetic Cipher，其簡單理解又易於實做，而且成功抵抗了三個世紀以來所有嘗試破解的人，被稱為「le chiffre indéchiffrable」（不可破解的密碼）。

差分機

Beale Ciphers

Known-plaintext attack

藉由取得已知的訊息和對應的密文，來破解所使用的加密方式，而英國把其中的對照原文稱為 crib。

Gardening

英國在二戰期間，於特定地點設置水雷，促使德國軍艦發送訊息警告其他船隻，訊息內必然提到相關地點，藉此獲得對照文，作為破解 Enigma 的手段之一。

Government Code and Cypher School (GC&CS)

英國於一戰過後成立的密碼解譯機構，用於取代先前的 40 號房（Room 40），其中不同木屋負責不同的項目，6 號屋專門負責破解德國陸軍的 Enigma。二戰過後密碼破解轉移到新成立的政府通訊總部（GCHQ，Government Communications Headquarters）。

Ultra

https://en.wikipedia.org/wiki/Purple_(cipher_machine) https://en.wikipedia.org/wiki/Typex https://en.wikipedia.org/wiki/SIGABA

The Story of Decipherment: From Egyptian Hieroglyphs to Maya Script (文字解譯的故事): https://www.amazon.com/Story-Decipherment-Egyptian-Hieroglyphs-Script/dp/050028105X

象形文字 (hieroglyphics)、僧侶體 (hieratic)、俗體字 (demotic) https://en.wikipedia.org/wiki/Hieratic https://en.wikipedia.org/wiki/Demotic_(Egyptian) https://en.wikipedia.org/wiki/Egyptian_hieroglyphs

純字母的文字大約有 20 ~ 40 個符號，音節文字會有大約 50 ~ 100 個符號，語意文字則會有數百、數千個符號

Quantum Cryptography

https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_cryptography https://en.wikipedia.org/wiki/Post-quantum_cryptography https://en.wikipedia.org/wiki/Shor%27s_algorithm https://en.wikipedia.org/wiki/Stephen_Wiesner https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_money https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_information https://en.wikipedia.org/wiki/Uncertainty_principle

量子困境 Quantom Quandary

wdv4758h commented 7 years ago

在查詢相關資料時，發現中研院的數研所有出版叫做《數學傳播》的季刊，其中 2006 年出版的第 30 卷第 1 期的《傳統密碼之旅(上)》，和 2006 年出版的第 30 卷第 2 期《傳統密碼之旅(下)》，以及 2011 年出版的第 35 卷第 4 期《公鑰密碼之旅》，內含與此本書非常相關，可作為延伸閱讀。

wdv4758h commented 7 years ago

Classiscal Cryptography

wdv4758h commented 7 years ago

Modern Cryptography

wdv4758h commented 7 years ago

相關 issues:

wdv4758h commented 7 years ago

今天終於讀完了。