谈量子通信前,先看看经典保密通信安全性几何?( 三 )


以上这些手段, 在保密通信中均有应用 。 特别随着军事的发展, 保密方法可谓无所不用其极 。 有一部很有名的电影《风语者》, 讲述的是二战时期海军军官保护纳瓦霍族密码员的故事 。 为什么要用纳瓦霍人做密码员呢?就是因为他们的语言, 外族人完全听不懂 。 京剧《智取威虎山》中, 土匪用黑话来做“接头暗号”:一方说“天王盖地虎”, 对方答“宝塔镇河妖”, 于是双方就知道是自己人了, 这也是保密通信中常用的手段 。
上面的例子还体现了保密通信与常规通信一个新增的要素, 那就是身份认证 。 由于保密通信是要排除不希望的通信对象Eve的, 但在实际通讯中, Alice与Bob往往互相并不太了解 。 举个例子, 我军打算凌晨三点向某高地发起总攻, 指挥部派出一名侦察员, 往甲阵地传递这个命令 。 甲阵地的指战员见到这位侦察员之后, 他能随意相信这位侦察员吗?或许他是认识总指挥部的上级首长的, 但他很可能并不认识这个小兵 。 为此, 作为精明的指战员, 一定是要对这个传递命令的小兵做一番身份确认的 。 古人发明了一种很精巧的身份确认方法:对虎符 。 一个虎符剖分两半, 一半在君, 一半在将 。 君要使将, 则命使者携自己的一半前往将之所在, 虎符一对, 纹理相配, 则受君命 。 可见身份认证的问题在很早就被意识到并想出一定的解决方案了 。 我们知道技术都是“应运而生”的——有了应用场景, 才会催生出相应的技术方案 。 身份认证, 是保密通讯中一个相伴的题目 。 这里补充说点题外话, 一项技术的发展推广, 一定要首先思考其应用场景, 也就是这项技术的生长土壤 。 如果有人发明一项在火星吹肥皂泡的技术, 我相信当前的地球人都只会把它当做一个趣闻的, 如果一位有钱的绅士一定要将这项技术做“成果转化”, 我相信这个趣闻一定会变成一个更有意思的趣闻 。
让我们回到通信的话题上来 。 现代信息技术的发展, 特别是互联网的诞生和病毒式的扩散发展, 为通信出了很多新的题目 。 前面提到的虎符技术, 在现代战争中显然不适用 。 叙利亚战争中, 特朗普总统可以直接指挥前线作战, 甚至指挥一位士兵 。 而且, 总统先生可能会频繁地发出新的命令, 如果用虎符, 前线将士恐怕携带一屋子的虎符也不够用 。 信息的灵活多变、信息量的大增、通信的网络化、并行化、实时性、安全性, 是当前通信发展面临的场景 。
对信息进行加密之后传递, 收信方按照约定方法, 采用特定密钥来解密, 从而得到信息明文, 这是保密通信最基本的方式 。 由于密钥只有授信的少数人(Bob们)持有, 那些Eves们, 即便截获了信件, 苦于没有密钥, 也不知解密方法, 看到的将是一堆乱码 。 即便这样, 在这个过程中, 要做好的事情仍然是很多的, 比如如何保管密钥, 如何传递密文, 如何保证信道畅通等等 。 战争中的双方情报机构, 往往为保管/窃取密钥, 寻找/破译加密/解密算法(破解密钥), 传递/截取密文……做无数的攻守来回, 令人胆战心惊, 成为电影故事最常见的题材之一 。 在强大的利益驱使下(战争胜负、商业成败), 保密从来都不是一件容易的事 。
互联网的出现更是为通信安全提出了新的挑战 。 无数的终端设备接入其中, 终端背后无数的人在交换信息, 其复杂程度超越任何其他人造系统 。 利用得当, 信息可以瞬息传遍全球, 利用失当, 明星隐私也可以瞬间传遍网络 。 互联网的安全, 是伴随其终始的恒久话题 。 道高一尺, 魔高一丈 。
传统的对称加密系统, 尽管安全性较高, 但完全不能适应互联网的发展 。 所谓对称加密系统, 是指一方采用特定算法、特定密钥, 对信息进行加密;对方采用相同算法、相同密钥, 对信息进行解密 。 双方一旦握手协商好算法, 并各自持有一份密钥, 就可以放心通信了 。 不过由于通信内容往往包含重复信息, 加上密文随机性不足, 一份密码多次使用后, 即便Eve不知道加密算法, 也可以通过密文不同部分之间的相关性来推测出原文 。 比如早期用得较多的字典替换法, 随着截获密文的累积, 破译者就可以从那些经常重复出现的词语(信件往来中的“阁下”、“致礼”等词汇)中找到对应关系 。 即便是被奉为传奇的“Enigma”机, 在大量应用, 大量密文被截获, 乃至Enigma机被复制之后, 终于被数学家从密码头上的六个加密字母中找到了破解契机 。

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