花卷

德語教授的大禮包

我們在《德國外長的一封密電》中見識了英國海軍密碼局“40號房間”的本事，但實際上，40號房間只是個年輕的諜報機構，要問歐洲搞密碼哪家強，那還得說是法國。法國的這個密碼局（Bureau du Chiffre）隸屬于外交部，它不光歷史悠久，而且規(guī)模龐大，里面就跟工廠流水線一樣，有一大幫子人天天坐在那兒破譯密碼。當然了，你得把一種密碼完全吃透，才能搞這種勞動密集型的大規(guī)模破譯，那么面對那些新的密碼怎么辦呢？別急，法國密碼局還有另外一個部門，里面聚集了一批頂尖大牛，他們專門負責搞定那些疑難雜癥，總結出破譯方法之后，再交給隔壁的流水線去處理。

提到法國密碼局，不得不提一個對密碼局的建設做出過巨大貢獻的人——然而這個人竟然不是法國人！那么這個人是誰呢？他的名字叫奧古斯特·柯克霍夫（Auguste Kerckhoffs），覺得這個名字有點眼熟么？沒錯，我們在《多表密碼攻防戰(zhàn)》中提到過以他名字命名的“柯克霍夫原則”，這個原則說的是“一個系統(tǒng)的設計不需要保密，而披露系統(tǒng)的設計不應影響其安全性”，也就是說即便敵人知道了你的密碼是怎么設計的，只要不知道密鑰，就應該無法破譯你的密碼，這才是一個安全的密碼系統(tǒng)。

柯克霍夫這個人特別奇葩：他是個荷蘭人，在法國當教授，但教的是德語……（大神啊，請收下我的膝蓋！）1881年，柯克霍夫在法國巴黎商學院當上了德語教授，不知道是不是法國教授也有發(fā)論文的指標，反正兩年之后的1883年，他就在《軍事科學期刊》上面發(fā)表了一系列文章，題目叫《軍事密碼學》（La Cryptographie Militaire）。

這幾篇文章可不得了，堪稱當時密碼學領域的“萬寶全書”。然而光是“全”并不能說明有多少價值，柯克霍夫?qū)懙倪@幾篇文章的亮點在于，他通過分析前人的各種密碼系統(tǒng)，總結出了六條“指導原則”，在設計密碼系統(tǒng)，尤其是以電報為載體的軍事密碼系統(tǒng)的時候，只要遵循這些原則，就能夠讓密碼系統(tǒng)的設計水平更上一層樓。其實我們上面提到的“柯克霍夫原則”，就是這六條指導原則中的第二條，當然了，這條也是最有名的，因為它不僅適用于軍事密碼，而且適用于任何密碼。

柯克霍夫所總結的六條指導原則分別是：

1.即使非數(shù)學上不可破解，系統(tǒng)也應在實質(zhì)（實用）程度上無法破解。

2.系統(tǒng)內(nèi)不應含任何機密物，即使落入敵人手中也不會造成困擾。

3.密匙必須易于溝通和記憶，而不須寫下；且雙方可以容易地改變密匙。

4.系統(tǒng)應可以用于電訊。

5.系統(tǒng)應可以攜帶，不應需要兩個人或以上才能使用（應只要一個人就能使用）。

6.系統(tǒng)應容易使用，不致讓用戶的腦力過分操勞，也無須記得長串的規(guī)則。

這么好的文章，而且還是一位荷蘭人用法語寫的，這是多么偉大的國際主義精神！法國密碼局一看，這簡直是上天賜給我們法蘭西的大禮包，趕緊花錢買了300本，局里人手一本，學習領會精神。參考柯克霍夫的理論，法國密碼局把現(xiàn)有的密碼系統(tǒng)仔細地梳理了一遍，而且還采用新技術設計了一些新的系統(tǒng)。柯克霍夫雖然一天也沒在密碼局上過班，但他的貢獻可以說比密碼局里任何一個人都要大。

普法戰(zhàn)爭

要說法國和德國這兩家，其實早在第一次世界大戰(zhàn)之前就結下梁子了。1870年，當時的德國還是幾個王國組成的聯(lián)邦，后來以鐵血宰相著稱的俾斯麥，當時是普魯士王國的首相。俾斯麥的野心很大，他想帶領普魯士統(tǒng)一德國，可是怎么統(tǒng)一好呢？于是他通過一系列外交戲碼，把本來就喜歡罷工的法國人給煽動了一下，結果法國國王拿破侖三世立馬就上了套，跟普魯士宣戰(zhàn)了，這就是傳說中的“普法戰(zhàn)爭”。

普法戰(zhàn)爭的走向完全在俾斯麥的掌控之中，法國都要打過來了，德意志聯(lián)邦的兄弟們還不趕緊團結起來？于是普魯士王國順理成章地就把德國給統(tǒng)一了，擰成一股繩的德國人長驅(qū)直入，把法國軍隊打了個落花流水，拿破侖三世只好投降認輸，割地賠款。經(jīng)過這次慘敗，法國的皇帝也被趕下臺了，法國變成了共和國。

普法戰(zhàn)爭就像一記大悶棍，把法國人打得人心惶惶。想想看，割地賠款，國內(nèi)政變，鄰居德國現(xiàn)在還統(tǒng)一了，那是兵強馬壯呀，這以后萬一打起來可咋辦！于是新成立的法蘭西共和國不得不開始積極備戰(zhàn)，作為制勝關鍵之一的密碼局當然也不能閑著，自從普法戰(zhàn)爭之后就忙著招兵買馬，對德國的各種密碼系統(tǒng)進行研究和破譯。

üBCHI密碼

破譯密碼這個東西，能不能搞到大量的密電文是非常關鍵的，沒有研究材料，巧婦也難為無米之炊呀。不打仗的時候，能用來分析的電報寥寥無幾，但到了1914年，“一戰(zhàn)”開打，德軍在西線行動頻繁，通信自然也就跟著變得特別頻繁，法國密碼局每天都能截獲好多好多電報。

從這些電報里面，密碼局發(fā)現(xiàn)德軍經(jīng)常使用的一種密碼，他們稱之üBCHI密碼。這種密碼和之前的置換密碼不一樣，因為它似乎沒有對字母進行置換，而是調(diào)換了電文中字母的位置。密碼局的大牛們折騰了幾個月，終于找出了其中的玄機，原來這種密碼是按照一個“口令”，把電文里的字母進行行列換位，而且這個換位不是做了一次，而是做了兩次。

如果你還記得我們上次講的“五字真言”的加密方法，這里肯定會覺得似曾相識。沒錯，“五字真言”的加密過程分為兩步，第一步是方格置換，第二步就是行列換位，所以這個üBCHI密碼實際上就是“五字真言”的第二步，只不過是把這一步做了兩次而已。當然了，我們這么說是馬后炮，因為1914年的時候還沒有“五字真言”呢，但是我們從這里看到一個重要的線索，那就是“五字真言”的設計不是憑空蹦出來的，其中的兩個部分，無論是方格置換還是行列換位，都能從以前的密碼系統(tǒng)中找到原型。

那么破譯üBCHI密碼的關鍵是什么呢？再想想“五字真言”里面行列換位是怎么換的，基本上是把電文排成一個n行m列的方陣，然后按口令中的字母順序一列一列把字母寫出來。這里面有個什么問題呢？如果電文的長度不是m的整數(shù)倍，那么排成方陣之后，最后一行是填不滿的，這樣的話每一列字母就會有長有短，這會給破譯帶來一些困難，但接收電文的人因為知道口令的長度和內(nèi)容，也就可以計算出每一列的長度從而完成解密。

但是德軍每天發(fā)那么多電報，總會有電文長度正好是m的整數(shù)倍的吧！如果電文長度是m的整數(shù)倍，那么換位之后每一組電文的長度就是相等的，找規(guī)律不就容易多了嗎？更何況，我們不但能找到長度是m的整數(shù)倍的電報，還能從這里面找到若干長度相等的電報，這些電報在換位的時候都使用了同一個口令，于是就會暴露出更多的線索。密碼局的專家們使用一種叫作“多重異位構詞”（multi-anagramming）的技巧，像玩填字游戲一樣，就可以破譯德軍的這種密碼，而且不但能破譯電文的內(nèi)容，還能找到用來換位的口令，這樣一來，所有使用相同口令加密的電文就一下子都被破譯啦！最關鍵的是，德軍當時在這方面特別懶，這個口令十幾天才換一次，法國人真是快要爽翻了。

但是得意忘形的法國人犯了一個天大的錯誤，那就是他們拿這件事兒到處得瑟。根據(jù)破譯德軍密電提供的線索，法軍在絕佳時機發(fā)動了對德軍占領下的比利時蒂爾特的轟炸行動，這次行動猶如神兵天降，德國人一臉懵圈。問題是，你偷偷摸摸打贏了也就算了，這事兒居然轉(zhuǎn)天就上了法國《晨報》，而且報道里面還明明白白寫著，是破譯了德軍電報獲得的線索。德國人一看，行啊，挺能耐啊，那我就換個密碼讓你接著玩唄。

ABC密碼與天才炮兵中尉

1914年11月，德軍雷厲風行地廢除了üBCHI密碼，啟用了一套新的密碼系統(tǒng)，這可把法國密碼局的人給郁悶壞了。這套新的密碼似乎是結合了維熱納爾方表和行列換位兩種方法，但不知道是不是因為臨時抱佛腳趕工出來的，這個密碼搞得特別粗糙，其中維熱納爾方表的部分只用了一個很短的固定口令“ABC”，所以法國人管它叫做ABC密碼。

既然這個密碼不是很厲害，那么密碼局的大牛們當然有能力搞定它，據(jù)說也就花了一個多月的時間。但是特別出乎意料的是，法國第六軍的一個炮兵中尉居然也給密碼局提交了一份破譯ABC密碼的方法，而且這種方法比密碼局的方法還要簡單！當時的密碼局老大弗朗索瓦·卡地亞（Fran？ois Cartier）看到這封信之后眼前一亮，馬上叫人去問問這人到底是什么來頭，當然，更重要的是，能不能把他抓來密碼局干活啊！

這位天才炮兵中尉名叫喬治·龐旺（Georges Painvin），他參軍之前學過什么，干過什么，現(xiàn)在似乎沒地方可以查了，我們只能說他在密碼學方面確實是個天才?？ǖ貋啚榱税妖嬐矫艽a局來，三番五次跑到第六軍司令部找莫努里上將（General MichelJoseph Maunoury）請愿，因為龐旺軍銜雖然不高，但卻一直是上將的得力助手。要知道，卡地亞只是個上尉軍銜，就敢這么跑去跟將軍要人，可見他真的是太需要龐旺的才華了。

雖然莫努里也對密碼局跟陸軍搶人感到十分不爽，但畢竟龐旺的確在密碼方面很有兩把刷子，說不定他到了密碼局能夠為法國立下更多的功勞呢？思來想去，他還是答應了卡地亞的請求，但將軍畢竟是將軍，說話得給自己留點后路，于是1915年3月，莫努里派龐旺去密碼局“見習”兩周，意思是如果那邊沒意思的話，我還可以把龐旺調(diào)回來。

不知道是該說巧還是不巧，就在龐旺被派去密碼局后不久，1915年3月11日，莫努里在視察前線時被德軍狙擊手射傷，這一槍打穿了他的一只眼睛，作為一個已經(jīng)將近70歲的老將軍，能撿回一條命真的已經(jīng)不容易了，指揮打仗肯定是沒戲了。既然老將軍不在了，再回到第六軍也沒什么意思，于是龐旺從此就安心扎根在了密碼局，成了卡地亞手下一名不可多得的得力干將。

（那么，龐旺后來為破譯“五字真言”做出了怎樣的貢獻呢？協(xié)約國又能不能挫敗德軍瘋狂反撲的陰謀呢？我們下期繼續(xù)講。）