加载中…
个人资料
  • 博客等级:
  • 博客积分:
  • 博客访问:
  • 关注人气:
  • 获赠金笔:0支
  • 赠出金笔:0支
  • 荣誉徽章:
正文 字体大小:

密码 II

(2008-01-22 22:36:05)
标签:

数学思想

趣味数学

儿童少年教育

杂谈

分类: 教育

第二天妞妞放学回家就把自己的房门关紧,谁也不让进,不知道在干什么。等爸爸回到家,妞妞面容严肃地交给爸爸一封粉红色的信,一言不发转身回到自己的房间。爸爸有些发愣,马上想到这可能是妞妞的密码题,爸爸放下公文包,开始琢磨这个小丫头的密码会是什么。

信封是妞妞过生日收到的贺卡外面的,上写着“爸爸收”三个字,爸爸仔细地打开信封,一张妞妞的作文纸上写着一长串的数字:

01004 01004

44912 54403 28007 43809 23508 47716 03011 55514 50610 28201

50610 55804 05807 01004 01004 65205 09002 18210 42101 11313

20505 33403

爸爸一看就傻眼了,五位码是什么意思呢?左想右想也没有头绪。照爸爸的直觉,最前面的两个字应该是信的抬头‘爸爸’,最后面的两个字应该是‘妞妞’落款,可是后面的两个字的码却不是一样的,奇怪!难道是妞妞自己又给自己取了一个名字?

正文里面也有和抬头一样的码,01004 01004先假设这就是爸爸两个字。还注意到50610也出现了两次,估计这个字应该是“我”,因为这个字在他这个年纪孩子的作文中间出现的频率最高,也就到此为止了,其他的码就没有一点思考的线索都没有了。

看来自己是没有办法想出来了,爸爸心里奇怪,这个小丫头能设计出什么样的密码?对,这才是应该的思考方式。刚好这个时候妞妞问:“爸爸,这个字是什么字呀?”爸爸来到妞妞的桌子旁,原来是一个“霰”字,爸爸过去一直把这个字念着散,不过知道自己可能不对,“爸爸还真不认识,你的字典呢?为什么不查查字典?”小孩有些时候会偷懒,这次好像也是这样。

妞妞的脸上好像有点怪怪的神情,“字典,嗯嗯,在奶奶家里。”

“那好,用大字典吧!”爸爸把妞妞的《新华大字典》递给妞妞。原来这个字念xian4,小冰粒的意思。爸爸回头要到自己的书房继续苦思,突然灵光一闪,会不会是字典的页码和字的顺序?如果是,那么肯定用的是她自己的那本商务印书馆出版的《新华字典》(第十版),而不是这本大字典。好个鬼灵的小丫头!难怪说起字典时那么不自然!

奶奶家也就是五分钟远,找到小字典一查,果然如此!五位数字的前三位是正文页码,后两位是字在该页的顺序。小丫头把密信写好之后,再把字典藏到奶奶家里,毕竟还是孩子!信的内容是这样的:

“爸爸

数学老师今天表扬我了

我要吃爸爸作的黑三剁

机密“。

黑三剁是我根据贵州的黑三剁作的一道菜,用黑木耳、黄花菜、肉末、青蒜,全部剁成细末,炒再一起,妞妞非常喜欢吃。已经有一段时间不做了,看来爸爸今天要下厨了。

吃晚饭的时候,爸爸端出一盘诱人的黑三剁,同时把破译的信交给妞妞。看到黑三剁的时候妞妞就在笑,看完爸爸的解密信妞妞更是乐不可支。“爸爸你是如何想出来的呀?”

“爸爸从你不给我看小字典想到的。不过爸爸:认为你这个密码设计的非常好!”爸爸这是从内心的赞赏。

 “还不是被你破解了!”妞妞开始埋头吃饭,“不过有黑三剁吃,还是不错的!”

过了一会妞妞又说“有什么办法可以不让别人解密呢?”妞妞真希望能有一种超级的密码,既好用别人又永远都不会解密。爸爸说:“等吃晚饭了再讲吧,现在吃饭第一。”

吃过饭,两人在小区散步。爸爸接着上回的话题说:“收到的密码的词汇量越大,用频率分析法译密就越容易。第二次世界大战时,盟军最高统帅部常常一天就拍发200万字以上的加密文字。反过来说,如果每次通信都换用一种密码,那么这个密码就难以解开了,不过这样做的代价是麻烦。”

看到妞妞失望的样子,爸爸说:“我们可以把对一个密码系统的了解分为三个层次,一是收到了许多加过密的密文,二获得了部分密文和与之对照的明文,三是可以获得任何明文及对应的密文。一个好的加密系统至少要保证在前两种情况下有效。而一个优秀的加密系统甚至可以保证在第三种情况下都继续有效。多字母体系密码可以让频率分析法失效,而构架在这个基础之上的更复杂的方法就可以保证在第三种情况下有效。”

爸爸接着说:“在这种方案中,明文中每一个字母都可由每个密码符号来表示。实质上,它是用一个以上的密码字母来对某个特定的密码单位进行编密。看这个表格,表的上面是大写字母,即密钥字母,它们是用于发现表中的密码字母的。表的左边是明文字母,也就是我们需要加密的字母。”爸爸拿出早就准备好的一张密密麻麻的表格,上面还写着Vigenere方阵。

“太复杂了!”妞妞发出感叹,“它是如何使用的呢?”

“好,爸爸给你演示一下加密和解密。我在发给你信息之前,我们两个必须确定一个密钥,用来对文字加密和解密。例如,密钥词是BIRD(鸟),明文信息为 I NEED MORE APPLES(我要更多的苹果)。

我们先把明文分为四个字符一组,这是因为我们的密钥是四位的。密钥越长,明文分组越长,破密也越难。然后我们根据这个加密表来加密。

密钥:BIRD BIRD  BIRD  BI
明文:INEE DMOR EAPP  LS

第一个明文字母是I,密钥字母B,在表的第一列上找到I,第一行上找到B,交叉点上的字母是j这就是我们加密后的电码的第一个字符。第二个字符在竖列N横行I的交叉点V,如此下去。完整的密码文为:JVVH EUGU FIGS MA
这样每个明文字母都有相应的密钥词字母编密,同样的字母加密之后不会是同样的,而密文中相同的字母也不意味明文中一样。频率分析的办法失效了!”

“还真不错!那要是解密怎么办呢?”妞妞也很高兴。

“就是根据密钥来反着查表,比如第一个字符就是在B列中找到J,对应找到明文列中的I。如果我们两个人先约好每通讯的密钥,别人要破秘就相当困难了。”爸爸很轻松地说。

“这个密码是不是就没有办法被破解了吧?”

“凡是都没有绝对的,尤其是在计算机发展迅猛的现在。19世纪60年代,一位德国人弗里德里希·W.卡希斯卡(Fridrich W Kasiski)(发现了几个内在的弱点。例如,他发现,如果对一个不止一次出现的明码字母每次都用同样的密钥字母进行加密,那么就会出现同样的密码文。如明文SEND MORE MONEY用LOVE作密钥加密,密钥字母LO两次把明文MO列加密成XC:
密 钥:LOVE LOVE LOVEL

明 文:SEND MORE MONEY
密码文:DSIH XCMI XCIIJ

重复的密码文XC表明了密钥词的长度。一般来说,在重复文字中从一例到另一例之间的密码文字母数是密钥词字母的倍数。如果密码文数位经常重复的话,密码分析家就能计算出密钥词的长度,并因此计算出所运用的密码字母表的数目。这样,要知哪个密码文字母来自哪个密码字母系列就只是一个分类问题了。而就每个密码字母系列来说,频率分析法将解出明文字母。”

“太复杂了,我听不太懂了。”妞妞开始皱眉头,不过她已经明白加解密都不是件容易的事。

“最近使用很多的是公开密钥密码体制(public-key cryptosystem),克服了网络信息系统密钥管理的困难,同时解决了数字签名问题,它是当前研究的热点。不过这个问题比较复杂,爸爸就不讲了,留着给你长大之后再学习。那好,爸爸最后给妞妞讲一个故事吧!”妞妞一听有故事,又来了情绪。
“有一部电影叫《马语者》,由时间我们可以一起看一看碟。故事说的是二战的时候,为了保证通讯的安全,美军在研究了许多的土著语言的基础上,选定了纳瓦荷语为战场通讯语言。语言学家说纳瓦荷语极为难学,因为其字义取决于发音中的微妙变化,在该部落之外只有 28人能听懂这种语言,而该部落中无人同敌方有任何联系。而且,不存在纳瓦荷语教科书;只能从土著人那儿学到这种语言,所有讲这种语言的土著人全在美国境内。再有纳瓦荷人有5万多,有许多身强力壮的人已经被征召入伍。

《马语者》这个故事说的就是在在二战临近结束时,一批纳瓦荷人士兵参加了对日本冲绳岛的攻击。当时日本举国上下都要“玉粹”,就是要以死抗击,连小孩和妇女都动员起来准备打仗。在冲绳的日军更是凭借有利地形,拼命抵抗。战争进行的非常惨烈。纳瓦荷人士兵总是冲在最前面,因为他们需要充当侦查尖兵,用纳瓦荷语通过无线电指挥炮击方位,调动队伍行动。

这些对话日本军队能够听的很清晰,但是却无法明白对手在说什么。这些充当通讯联络的纳瓦荷人,就是一部加密机和解密机,他们的语言就是敌人无法理解的密码系统。一般都会有一个战士保护,一旦可能被俘虏,这位战士还需要马上杀死纳瓦荷人,以免敌人获得‘密码’。”

“他们都死了吗?”妞妞总是对弱者同情。

“没有,但是经过这场战争之后,他们更加明白、也更加珍惜战友的情谊。”

“这确实是一个非常有效的密码,日本人基本上不可能破解的。”

“在上个世纪七八十年代中国和越南也有一场战争,当时解放军也使用了类似的方法。你知道许多越南人都懂汉语,但是他们不可能懂地方话,而有的地方话是非常复杂、非常难懂的。解放军在无线通讯中就采用温州兵和温州兵,长沙兵对长沙兵用地方话对讲的方式保密。这样的话,就算是越南人听到了,也不明白。”

“嘿嘿,这种密语就是中国人,恐怕听得懂的也不多!”妞妞也在咧着嘴笑,“不过我总会发明一种爸爸解不开的密码来的!”

0

阅读 收藏 喜欢 打印举报/Report
前一篇:密码(I)
后一篇:孙子算经
  

新浪BLOG意见反馈留言板 欢迎批评指正

新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 产品答疑

新浪公司 版权所有