Web3入门笔记（一）密码学的苹果

　　人类之间最悠久的战争，发生在一门科学上面，延续长达4000年，是人类最高的智力对抗，不见硝烟，从未停止，愈演愈烈，从国家之间燃烧到个体之间，甚至个人可以利用这门科学与国家机器进行对抗。
　　这绝对不是发生在任何游戏场景里，而是发生在我们的真实世界中，这门科学上的失败者小到个人丧命大到国家亡存。
　　这门科学，就是密码学。
　　密码学的名字存在严重的误导，就像数学如果还叫＂算术＂，物理继续叫做＂格物＂，必然影响您对这门科学及其价值的判断。
　　密码学是一门永远面向未来的科学，一门在残酷的对抗中不断进化的科学。
　　如果您认同知识的力量，认同知识是普通人跨越阶层的最好工具，那么毫不夸张的说，密码学是知识中的知识，是一门科学之上的科学。密码学的影响力将来有可能超越物理学，因为它能够将人类文明的成果，像当年的印刷术一样普惠到每一个普通人，这种普惠当中，不仅仅包括生产力，还包括人民的权力，包括弱者保护自己的能力。
　　更重要的是，密码学并不神秘，普通人可以理解、应用和创造。
　　我们的笔记系列，将从了解密码学开始，进而理解，为什么Web3是未来。记住一点， Web3只是一个代号 ，或许未来回首，将有更贴切的名字。此时此刻，这个代号代表密码学指引的方向。
　　正文————
　　追溯到古埃及时期，人们就已经开始使用密码来保护重要信息不被泄露。一位法老的墓志铭就使用了密码。
　　＂密码学（Cryptography）＂的英文词源就来自古希腊语＂隐藏＂（Kryptós）和＂书写＂（Graphein）这两个词，意思就是＂秘密书写＂。
　　早期基督徒的写作中就使用密码来免遭迫害。比如666或616用来暗指迫害基督徒的古罗马皇帝尼禄（Nero）。
　　古印度孔雀王朝（-324 ~ -187）有一本著作《政事论》，首次提出把密码破译用于政治。
　　人类很快发现密码学最佳的用武之地是战争。
　　公元前11世纪，中国的姜尚发明了战争中使用的＂阴符＂和＂阴书＂。宋仁宗时期下令编纂的军事教材《武经总要》里，记述了多种加密方法。
　　公元前700年，古希腊军队使用＂斯巴达棒（Scytale）＂密码进行保密通信。
　　＂斯巴达棒＂的加密原理就是，把长条形状的羊皮纸缠在木棍上，然后按正确顺序写字；解下羊皮纸后，上面只有杂乱无章的字母；收到信息的人事先知道木头的粗细形状，用同样规格的棍子缠绕，就能解密所写的内容。
　　斯巴达棒（Scytale） 斯巴达棒（Scytale）
　　古希腊人的战争还使用过隐写术。有个巧妙使用隐写术的故事。要送情报的人剃掉头发，把情报写在光头上，等长出头发后出发前往目的地，到达后再剃掉头发，情报就可以再现。
　　到了古罗马时期，凯撒（Julius Caesar，-100~-44）发明了＂凯撒密码（Caesar cipher）＂，其原理就是把所有的字母按字母表顺序循环移位，这种＂移位密码＂是至今仍有价值的一大类密码。在凯撒亲自记述的战争报告文学《高卢战纪》里，记录了凯撒密码在战争中的应用。
　　凯撒密码（Caesar cipher）
　　密码学在战争中的作用，在欧洲越来越受到重视。或许是因为欧洲复杂的政治格局和连绵不断的内部争斗。（明明东方的文明起源更早，但现代科学为什么在欧洲萌芽和发展迅猛，这个讨论由来已久，我认为众多因子中，必然包括欧洲内部的长期分裂和对抗）
　　1506年，威尼斯共和国专门设置了＂密码秘书＂岗位，并雇用了一大批密码专职人员，负责破译情报。这是文字记载的首个全职密码破译岗位。路易十四时期，不惜重金雇用了当时最著名的密码专家，路易十四自己也是密码破译方面的顶尖高手。到了18世纪，欧洲各国几乎都建立了专门的密码办公室，各国间的情报战已经成为常态。
　　我们举这期间的两个例子来看——
　　第一个例子，1508年，时任威尼斯密码秘书的人叫乔凡尼索罗，他破译了敌方一份重要情报，对方指挥官申请2万金币军费，并请求罗马皇帝亲临战场来鼓舞士气。威尼斯由此推测罗马军队已经是强弩之末，于是士气大涨，最终威尼斯取得了胜利。
　　第二个例子是历史上著名的＂巴宾顿密码事件＂——1587年，苏格兰女王、法国王后玛丽斯图亚特被砍头，就是因为一份应该被送给玛丽的重要情报被敌人破译并篡改。
　　到了19世纪，电报行业特别是无线电报开始普及，远距离快速传递信息成为可能，这增强了西方各国的通讯能力，于是通信量级暴增，为密码通信提供了极为有利的发展环境。（很好理解，想想有了微信后，是不是信息联系量暴增，有了抖音后，是不是手机流量暴增。）鼎鼎大名的摩斯密码就是在这个时候出现。
　　无线电报出现后，信息开始以＂广播＂的方式传递。现代物理学有观点认为宇宙的本质只有＂信息＂和＂能量＂，信息开始以＂广播＂的方式传递，从两点之间的二维结构变成了发散的三维结构，这就导致人类社会的信息结构发生了根本性变化，其影响说开天辟地也不为过，这是一个高维宇宙的奇点。而彼时人类只是对新奇兴奋而已，对一个新的宇宙空间的打开毫不知情。 （正如此时）
　　无线电和摩尔斯电码令密码进入了一个崭新的纪元，随着第一次世界大战的爆发，密码复杂度、操作量以及密码人员的需求陡增。一场秘密通讯的全球战役打响。1917年1月，英国的专门机构＂40号房间＂成功破解了德国的＂齐默尔曼电报＂，从而在战争的关键阶段促使美国放弃中立立场，对德宣战，成为战争的转折点。
　　但是无线电送出的每条信息不仅送给自己人，也送给敌人，这就必须给每条信息加密。所有无线电密码都是人工编码，效率极其低下，人们开始使用早期的机械计算机帮助编码，这其实就是专门的密码机，也是计算机与密码学的最早结合。密码机的突破是在一战末，一个德国人发明的恩格尼码密码机（Enigma），也可以叫它转轮密码机，它使用能够转动的圆盘和电路，创造出前所未有的高强度密码算法。
　　恩格尼码转轮密码机（Enigma）
　　二战初期，德国装备了转轮密码机，自己的情报保密很好，反而破译了很多盟军密码。直到英国的图灵在之前众多密码学家的研究成果的基础上，在1940年找出能够破解Enigma的方法并制造了破译机器，破解了德军90%以上的＂恩尼格玛＂密电文，扭转了二战战局，图灵的团队被英国首相丘吉尔称是＂下金蛋最多的鹅＂。图灵博士是计算机学、密码学、人工智能的奠基性标志人物。在以后的系列中会重点讲述。
　　美国方面，在英国帮助下也于1940年首次成功破译了日军的密码，所以美国确实在1941年提前就获得了日本要对美国宣战的消息。并且继续依靠密码破译，取得中途岛战役的胜利并击杀了了日本海军司令山本五十六。
　　图灵时代的密码破译机
　　密码学已经证明自己，是能够改变历史进程的超级武器。（甚至可以叫做超维武器）两次世界大战中的突出表现，让各国深刻意识到密码学的重要性。
　　各国开始停止共享密码学研究，把密码学作为武器秘密垄断。
　　客观说，因为图灵博士这位神级的存在，二战期间英国的密码学研究要远高于美国，然而英国自毁长城，图灵博士因为性别取向被保守的英国政府迫害至死。恰逢美国也有一位密码学大神，密码学选择把发展的基地搬到了美国，这位大神就是天才数学家香农（Claude Elwood Shannon，1916~2001）。香农在二战期间与图灵一样也是一名密码破译者，主要是追踪德国飞机和火箭，还为罗斯福和丘吉尔之间的通信，研制了一套语音加密系统。
　　基于密码的实践和自身的数学能力，香农先在1948年发表《通信的数学原理》，成为信息论的奠基人，又在1949年发表了《加密系统的通信原理》，成为现代密码学的开创者。 香农将数学与密码学彻底融合，从此密码学正式从一项技术进化到一门严谨的科学。
　　密码学的苹果掉落。
　　香农认为现代通信与密码学的关系＂密不可分＂，而数学是密码学的理论基础和研究工具。香农发明了比特（bit）这个词作为信息的单位。香农为人类推开了信息时代的大门。香农的成就和事迹我们在此不展开。
　　1949年由此成为密码学发展历史上的分水岭，开启了现代密码学理论 。
　　香农（Claude Elwood Shannon，1916~2001）
　　然而密码学的发展在美国也非一帆风顺，香农之后反而停滞了将近20年的时间，因为密码学被政府视作＂军火＂禁止民间私自研究和发表。
　　1954年，美国出台《军火管制法》、《武器出口管制法》、《国际武器贸易条例》，加密技术与设备被列入军需品管制清单，通过巴统(CoCOM)进行出口管制。
　　国际著名学术刊物IEEE IT曾收到美国国家安全局（NSA）的警告信，信中明确表示：原子武器和密码学，都包含在特殊的保密法中。也就是说，从事密码学研究的民间人士，可能会受到类似于核武器研制一样的限制。
　　1979年，美国国家安全局局长曾表示，公开发表密码研究对国家安全有危害，要求法律限制密码研究的出版。同时，美国国家安全局通过秘密地申请专利，阻止学术界发布密码学成果。
　　密码科学的发展，也在被政府有意识的保密。举两个例子——
　　美国海军密码破译人员罗什福特在中途岛海战前成功破解了日本海军电报密码，直接左右了战争的走势，但死后10年才获得应得的奖章。
　　第二个例子，在密码学以后的发展中将诞生革命性的＂公钥密码＂算法，由三位密码学天才联手发明，其中两位因此获得图灵奖。但事后发现，最早发明＂公钥密码＂的是英国政府通信部的两位密码学家，他们因为保密的原因不能发表研究成果，也不能获得这份巨大的图灵奖荣誉。
　　本章结尾，我们稍微延伸一下，密码学是能够左右战争走向的超维武器，尤其是现代战争越来越呈现信息战的趋势。枪、炮、导弹大部分时间保存在仓库里，然而密码的战场一刻也没有停息。 历史上看，各历史阶段最先进的密码学都掌握在当时世界最强国手中。 密码学的强弱，能够反应出一个国家的军事实力和综合国力。一旦发生热战，密码学弱势的国家，即便掌握再多的军队，也很难掌握战场的主动。近期欧洲战场的局势也佐证了这一点。
　　接下来，密码学将在第一次信息化浪潮中迎来自己的革命。