服了酷到让人望而生畏密码学能解释得如此简单图解密码技术( 六 ) _为什么上淘宝要密码

● 除了高频字母以外，低频字母也能够成为线索
● 搞清开头和结尾能够成为线索，搞清单词之间的分隔也能够成为线索
● 密文越长越容易破译
● 同一个字母连续出现能够成为线索（这是因为在简单替换密码中，某个字母在替换表中所对应的另一个字母是固定的）
● 破译的速度会越来越快。
我们仅仅尝试了一次破译，就获得了这么多的知识，可想而知如果是专业破译者，他们的知识和经验一定是相当丰富的。
实际尝试一次就可以看出，用频率分析来破译简单替换密码对于新手来说也并不是很困难。
从公元前开始，简单替换密码在几百年的时间里一直被用于秘密通信。然而在阿拉伯学者发明频率分析法之后，这种密码很容易就被破译了。
在本文开头，我们引用了爱伦·坡的小说《金甲虫》中出现的一段密文，这也是一种简单替换密码。小说中还描写了使用频率分析进行破译的情景。
小测验2　简单替换密码的“改良”
在上面的例子中，我们发现存在如c → C ， q → Q 这样，明文中的字母被替换成了相同字母的密文的情况。于是Alice 就想：如果替换表中不出现这种被替换为相同字母的情况，那么密文应该会更难被破译吧？请问Alice 的想法正确吗？答案见文末。
Enigma下面我们来讲解一下第二次世界大战中德国使用的一种名为“Enigma”的密码机。
一、什么是Enigma
Enigma 是由德国人阿瑟·谢尔比乌斯（Arthur Sherbius）于20 世纪初发明的一种能够进行加密和解密操作的机器。Enigma 这个名字在德语里是“谜”的意思。谢尔比乌斯使用能够转动的圆盘和电路，创造出了人类手工所无法实现的高强度密码。在刚刚发明之际，Enigma被用在了商业领域，后来到了纳粹时期，德国国防军采用了Enigma，并将其改良后用于军事用途。
二、用Enigma 进行加密通信
Enigma 是一种由键盘、齿轮、电池和灯泡所组成的机器，通过这一台机器就可以完成加密和解密两种操作。
发送者和接收者各自拥有一台Enigma 。发送者用Enigma 将明文加密，将生成的密文通过无线电发送给接收者。接收者将接收到的密文用自己的Enigma 解密，从而得到明文。
由于发送者和接收者必须使用相同的密钥才能够完成加密通信，因此发送者和接收者会事先收到一份叫作国防军密码本的册子。国防军密码本中记载了发送者和接收者所使用的每日密码，发送者和接收者需要分别按照册子的指示来设置Enigma 。用Enigma 进行加密通信的过程如图5 所示。

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图5　用Enigma 进行加密通信的流程
三、Enigma 的构造
Enigma 的构造如图6 所示。Enigma 能够对字母表中的26 个字母进行加密和解密操作，但由于图示复杂，这里将字母的数量简化为4 个。
按下输入键盘上的一个键后，电信号就会通过复杂的电路，最终点亮输出用的灯泡。图6中描绘了按下a 键点亮D 灯泡的情形。

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图6　Enigma 的构造（只有4 个字母的情况）
每当按下Enigma 上的一个键，就会点亮一个灯泡。操作Enigma 的人可以在按键的同时读出灯泡所对应的字母，然后将这个字母写在纸上。这个操作在发送者一侧是加密，在接收者一侧则是解密。只要将键和灯泡的读法互换一下，在Enigma 上就可以用完全相同的方法来完成加密和解密两种操作了。大家在图6 中沿着粗线反向走一遍就可以理解这个原理了。