密码学起源—凯撒密码

“你必须了解游戏规则，才能比其他人玩得更好 ——爱因斯坦。”

到底都知道，密码学是数字加密货币的基础，它保证了我们资产的安全，也是挖矿的底层规则。但是，大部分对密码学知之甚少，也就很难看懂区块链项目的加密方式，看不懂，就谈不上对项目有什么的信仰，只能随波逐流的抄币。

为了解决到底的困惑，猎豹区块链将会出品一系列的密码学文章，从最古老加密方式开始，层层深入，帮助到底理解密码学里的很多概念，判断区块链项目的安全性。

第一种到底都知道的密码，是公元前58年左右由凯撒大帝使用的凯撒密码，凯撒在他的军事命令中，将每一个字母都进行了位移，以防止他的敌人在截获凯撒的军事命令之后，直接获取到他的真实情报。

凯撒加密是最简单的加密方式，加密的双方首先要对字母的位移数字达成共识，比如，我们约定好的加密位移的数字是3，那么，我发送的每一个字母都要经过3个位移，（A变成D，B变成E，C变成F… …）

假设我的明文是“attack” ，经过位移为3的凯撒加密之后，就会变成“dwwtfn”。

然后把加密过的文字通过送信人发给对方，这样，即使敌人抓到了这个送信人，拿到的也是一堆看不懂的文字，而成功拿到密文的将军们，再通过把密文的每个字母减3的方式，就能得到真实的明文信息，而这个过程，就称之为解密。

凯撒密码是最早的加密方法，被西方的军事将领们沿用了数百年。终于在800年后，被一位名为为AI-Kindi的***数学家破解凯撒密码：

如果你扫描任何一部英文书的文字，然后计算出每个字母所使用的频率，你会发现惊人的秘密，那就是在英语文字中，使用频率**的字母永远是e，这是英文的文字性质决定的，而写密文的人并不会意识到。在密码学中，这被称为指纹。

所以，只要我们找到密文中使用频度**的字母，再与字母e比较，就能找到凯撒密码的加密位移，比如在密文中，使用频率**的是h，那么，我们可以推断，加密的位移是3，拿到加密位移，就能推断出所有明文。

这种方式被称为频度分析，它的出现对凯撒密码的安全性是非常大的打击。

但是，一个强大的密码是可以掩盖这种指纹的，而掩盖指纹的方式，就是使字母使用的频率分布变得均匀。

在15世纪左右，有人提出了多表密码来实现这一目的，多表密码与凯撒密码不同的是，不在是使用单一的数字进行位移加密，而是引用一个位移单词。

这种加密的方式的第一步，是确定这个位移单词，假设是“world”，然后，将这个单词根据在字母表的位置，把这个单词转换为数字，“world”→“21、15、18、12、4”，下面的，把这一列数在信息编码的过程中一直重复，把明文的信息根据这个数列进行位移。

假设明文是“abcde fghij”，经过加密之后的密文就是“vrvqj bwavo”

这样，把密文发给同伴的时候，同伴可以根据事先约定好的秘密单词，减去相应的位移来对信息进行解密。

假如密文被截获，窃听者计算出字母使用的频率，他将会发现更平坦的分布。

那么他将会怎么破解呢？

其实很简单，到底记住，破密者寻找信息泄露，也就是寻找局部指纹，只要在字母的频率上存在差别，就会发现信息的泄露，这个差别是由密文里的重复引起的。

这个例子中，发布者的密码利用了一个重复的单词，为了破解加密，窃密者首先需要确定所使用的位移单词的长度，而不是单词本身，他需要对全部信息进行统计，检查不同间隔的频率分布，当他检查以5个字母为周期的频率分布时，指纹就自己出现了。

所以，这种使用多重位移的加密方法，与凯撒使用的单一位移加密法比较，强度在于，确定位移单词的长度所用的时间，所以，位移单词越长，信息就越安全。

多表密码虽然比凯撒密码安全性大大增加，但是理论上，只要花时间是可以进行破解的。

那有没有保证信息**安全的加密方法呢？答案是随机性加密。

想象一下，如果加密者投掷一个26面的筛子，来生成一长列随机位移的数字，然后与解密者共享，来取代位移单词，用这个随机数列进行字母的移位，数列的长度与信息的长度是一致的，这是很重要的，已避免任何的重复，然后他把密文发送给接收者，接收者使用她给的一列随机位移数字来解密信息。

如果采取这种方式，第三方窃听者就很难解开了，首先，位移永远不会陷入重复的模式里，第二，密文将会有一个均匀的频率分布，因为没有频率差别，也就没有信息泄露，所以，破解加密基本上是不可能了。

这就是最强的加密方法，它出现在19世纪末期，现在，它被称为一次一密。

关于一次一密的是讲解实现的，我将会在下一篇文章中给到底揭晓，敬请期待。