破解不能:世界八大最强密码

作者: 摇摇晃晃小姐

来源: 果壳

发布日期: 2015-09-06

本文介绍了世界八大最强密码的背景和未解之谜,包括萨默顿男子的神秘死亡事件、比尔的巨大宝藏、MIT的“时间之锁”难题、美国中情局的秘密之碑、《伏尼契手稿》、英国作曲家的未解讯息、最后的恩尼格玛密码机和“极道杀手”的真实身份。这些密码不仅是历史的谜团,也是密码学领域的挑战。

萨默顿男子的神秘死亡事件1948年,在一个温暖的夏日夜晚,目击者看见一名穿着讲究的男子躺在南澳大利亚萨默顿的海滩上。第二天早晨6点30分,男子仍未挪动地方——他已经死了。尸检显示男子的器官损伤与中毒情况相符,但是没有发现体内有外来物质。遗留物品中没有能证明身份的东西,警方的档案库中也没有男子的指纹记录和牙科病历。

尸体上的衣服没有标签,在一个如此清爽宜人的夏夜,他的穿着显得有些厚重,这说明这名男子不是当地人。于是,传说中的“萨默顿男子”诞生了。他是澳大利亚历史上最神秘的死亡谜题。直到今天,我们仍不知道他是谁——穿着得体的醉汉,孤独凄凉的爱人,还是俄罗斯间谍?各种猜测层出不穷,但事实真相却只有一个。不过,萨默顿男子确实留下了一串密码。

写在波斯诗人欧迈尔的诗集《鲁拜集》书页上的密码,这串密码是揭示“萨默顿男子”真实身份的仅存线索。尸体发现六个月后,调查人员发现了隐藏在男子裤子口袋里的小纸片,纸片上仅仅写着“Tamam Shud”,在波斯语中是“结束”的意思。调查人员的这一发现又给案件带来了新的线索。

一个人把他的汽车停放在案发海滩附近,车没有上锁,后来他发现车内多了一本波斯诗人欧迈尔(Omar Khayyam)的《鲁拜集(The Rubaiyat)》。书的最后一页撕掉了一部分,撕掉的部分与萨默顿男子口袋中的小纸片相吻合。这本书的后面用潦草的字迹写有一串字母组成的密码。警察追踪其它线索都走进了死胡同。这串诗集上的密码成了揭示死者身份的仅存线索。

比尔的巨大宝藏

1885年,詹姆斯·B.沃德(James B. Ward)发表了一本名为《比尔证明(The Beale Papers)》的小册子,其中含有三条编码信息。沃德声称信息解密后,可以找到埋藏在维吉尼亚州贝德福德县(Bedford County)的神秘宝藏,数量可观。小册子中说,60年前一个名叫比尔(Beale)的人给旅店老板留下一个锁上的装有密码的箱子,然后就消失了。

旅店老板把代码告诉给朋友,朋友仅仅破译了其中一条讯息,讯息中详细描述了金银珠宝数量之多,还说破解另外两条密码的人可以得到它。“比尔密码”由一串数字组成。据1885年出版的一本小册子《比尔证明》称,这串数字里隐含着弗吉尼亚贝德福县神秘宝藏的埋藏地点。代码由一串数字组成。已经破解的密码与《美国独立宣言》中单词的首字母对应。例如:“12”表示《美国独立宣言》中第12个单词的首字母。

1980年,吉姆·吉罗格利(Jim Gillogly)试图利用电脑破解余下的两条密码。他发现一些异常现象,比如一长串按字母顺序排列的文字,说明这是一场恶作剧。后来人们又为找寻宝藏做出过种种努力,——这个故事甚至还为好莱坞电影《国家宝藏》带来创作灵感——但是过去的30年里,吉罗格利没有新发现否定他最初的判断。他告诉《新科学家》杂志:“我确信这些代码就是一场恶作剧。”

MIT的“时间之锁”难题

1999年,美国麻省理工学院的教授、密码学专家、RSA算法的共同发明者之一,罗恩·李维斯特(Ron Rivest)为了庆祝MIT计算机和人工智能实验室成立35周年,设计了一道名为“时间之锁(Time-lock)”的数学难题。李维斯特预计,除非有人找到简便算法,否则解出答案要用35年的时间。

李维斯特的问题说起来其实很简单:将一个位数超过7.2×10¹⁵位的数字,也即位数超过2 279 685 186 856 218的数字,除以一个超过600位的数字,然后算出余数是多少。找到答案后,就能打开大学档案室的铅盒。李维斯特加密的信息藏在616个数字中,加密方式与字母加密不同。破解密码的关键,是余数的位数同样超过600位。

密码破解者必须将其转化为二进制(由1和0组成的数字),将其与原始密码的616个数字的二进制形式做比较即可得出谜底。对比可以生成第三串二进制数字:若1与0对应,则得出0;若1与1对应,或0与0对应,则得出1。二进制也能代表字母,因此第三串数列可以转化成密码信息中对应的字母。既然题目简单,为什么解出答案要35年之久?因为题目中涉及数字巨大,要花近三十年的时间进行连续计算。

李维斯特表示,计算只能在连续步骤中完成,因此不能将计算分配给多台电脑同时进行,超级计算机的平行处理器也同样不适用。李维斯特告诉《新科学家》杂志,也许他对解题时间的估测过于乐观。他说:“计算能力的提高并没有预计的那么快。”除非因式分解方面的计算有所突破,否则解密时间将比预期更长。

美国中情局的秘密之碑美国维吉尼亚州中央情报局总部有一座为保密修建的纪念碑。

二十年来,这座纪念碑让密码学的专业人士和业余爱好者伤透了脑筋。“Kryptos”雕塑始建于1990年,是一件铜制艺术品,上面刻有1735个加密字母。密码设计师由美国艺术家詹姆斯·桑伯恩(James Sanborn)担任,桑伯恩拥有密码学专业背景。雕塑的密码分为四部分,其中三部分已经破解,但是第四个、也是密码的最后一部分,至今仍未破解。

1999年,加利福尼亚的计算机科学家吉姆·吉罗格利(Jim Gillogly)宣布他成功破译出前三节密码。桑伯恩表示,前三节中含有破译密码的关键线索。前两节密码是用Vigenère密码稍作修改后加密的。这种加密方法的基本原则是字母代替法,比如,B等于A,C等于B……然而,Vigenère技术是在网格中替换字母进行加密的,因而信息中的每一个字母都有26种不同的编码可能。

针对尚未破译的最后一节密码的答案与加密方法,人们有大量的猜测,但是没人想出谜底。2010年11月,桑伯恩揭示了密码中六个字母的答案:“柏林(Berlin)”。桑伯恩告诉《新科学家》杂志:“密码破译的过程持续了很长时间,大家需要一些鼓励。”“柏林”揭晓后的一周内,他的网站上收到了大约1万种猜测,但是后来就变少了,大概每天会收到10个左右的相关猜测。

桑伯恩表示,他最近不会透漏更多的线索了,他说:“每隔十年或二十年,我才能给出一些线索。

《伏尼契手稿》《伏尼契手稿(Voynich manuscript)》是中世纪的长篇巨著,书中画满了各种药用植物、占星图、裸体仙女的插图,还有一些难以辨认的笔迹。1912年,商人伏尼契(Wilfrid Voynich)在意大利的修道院发现了这份手稿,《伏尼契手稿》也因此得名。没有人知道这份手稿的由来。

很少有密码像《伏尼契手稿》那样激发人们的想象力。一个世纪以来,密码破译者的诸多尝试全都一无所获。2004年,英国基尔大学(University of Keele)的计算机科学家、语言学家戈登·拉格(Gordon Rugg)发表了一篇非常有说服力的论文,称这份手稿实际是毫无意义的。之前的研究认为,手稿上的单词长度和符号组合模式都与现实语言结构类似,这个伪造起来很困难。

但是拉格向人们展示,利用16世纪已知的密码技术,写出类似伏尼契手稿那样的没有意义的文字是完全可能的。2007年,奥地利约翰尼斯·开普勒大学(Johannes Kepler University)的安德烈斯·施纳(Andreas Schinner)发表了一份研究支持拉格的观点。施纳发现,笔迹的特性统计结果表明,手稿与胡言乱语无异。

2009年,用放射性碳法测定这本书的羊皮纸后将其年代锁定在15世纪中期。如果这部手稿是在近期完成的,那它毫无疑问是伪造的。施纳认为,年代久远并不能排除手稿是胡言乱语的可能性。但他也承认,不可能从数学角度证明手稿中的文字是否具有意义。

英国作曲家的未解讯息英国作曲家爱德华·埃尔加(Edward Elgar)十分热衷于密码学。

据说埃尔加的作曲《谜语变奏曲(Enigma Variations)》与另一位作曲家所作的著名歌曲互补,但埃尔加没有透露是哪一首。埃尔加留给朋友的密码局部。密码一共由87个符号组成。旋律之谜并非唯一的埃尔加谜团。1897年,他给朋友编了一条含有87个符号的密码。40年后,朋友在回忆录中将密码公开,并表示一直没能明白留言中的信息。埃尔加留下的密码中似乎包含了24种不同的潦草字迹的符号。

对密码进行分析后显示,这些符号可能是一些简单的“替代密码”,每个符号表示一个字母。埃尔加密码的谜底至今仍未揭晓——谁知道呢,这也许这只是埃尔加和他朋友之间使用的速记符号罢了。

最后的恩尼格玛密码机第二次世界大战时,密码的书写方式发生了改变,由手写向机器编写转变,机器可以编出千变万化的密码。

其中最著名的就是德国海军在1926年首次使用的“恩尼格玛密码机(Enigma code machine)”,也叫“迷电动编码器”。恩尼格玛密码机中有三至四个机械转子,用于改变加密文字的电路信号。转子设置会定期改变,通常每天都会变化,这意味着信息的加密方式很少会重复。

在阿兰·图灵(Alan Turing)和他制作的破译密码的机器——“图林炸弹(Bomba)”的帮助下,盟军最终破解出许多恩尼格玛密码,帮助战争扭转了局势。然而,有许多信息从未被破译。2006年,业余密码破译员斯蒂芬·克兰(Stephen Krah)开始破解1942年英军驱逐舰“飓风号(HMS Hurricane)”在北大西洋截获的三条恩尼格玛讯息。

其中两条被破解,一个是潜水艇位置的工作报告,另一个描述了一位船员在受到攻击后被迫潜入水中的经过。但是,第三条讯息仍有待破译。《破译者(The Code Breakers)》一书的作者戴维·卡恩(David Kahn)表示,恩尼格玛讯息能经受大量计算攻击不足为奇。盟军的干涉可能阻断了密码的传输。卡恩还说,如果不能对讯息内容做出相关猜测,在破译恩尼格玛密码时可能会陷入死循环。

“极道杀手”的真实身份

20世纪60年代后期的旧金山以宁静、爱、和扎染织物著称,然而它也是美国历史上最令人毛骨悚然的真实谋杀的案发地。1968年12月至1969年10月,一个号称“极道(Zodiac)”的连环杀手谋杀了至少七名百姓。杀手还亲笔写信,百般嘲讽当地警察和新闻媒体的无能。杀手声称,信中其中含有未被发现的受害者名单以及其他加密信息,所有密码被破解后就能知道他的身份。

然而,一部分密码至今仍未破解,凶手也一直逍遥法外。前三个密码是通过符号取代字母的方式加密的。但是难点在于:一些常见的字母,比如“e”,会用不同的符号替代。因此,普通的密码破解技术难以发挥作用。最终,通过猜测“杀戮(kill、killing)”一词会出现在信息中,前三个密码终于被破解。将破译结果结合起来后,发现一条较长的信息,描述凶手杀人的愉悦感和杀人动机,但没有关于凶手身份的线索。

1969年11月,杀手向当地报纸发了一个密码,法律执行者认为这可能是破案的关键。这串密码有340个字符,比前三条密码短,并使用了不同的加密方式。美国的计算机科学家瑞恩(Ryan Garlick)猜测有必要对符号顺序进行重排,但是,尝试过几次的结果都令人失望。他说:“只有找到正确的切入点,各种软件工具才能派上用场,我们才能向谜底靠近。”

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